通过气味检测帕金森病的新方法

神经退行性疾病的气味标记物的发现

几千年来,气味一直被医生用作诊断工具。但气味测试在现代医学中并不常见——你上次被医生闻气味或收到实验室的气味结果是什么时候?现在,新的研究表明,气味可以用于筛查帕金森病,目前该病尚无明确的诊断方法。

在动物王国中,身体散发的气味通常传递关于个体精神或身体状态的信息。例如,研究表明,受压力的啮齿动物会分泌独特的气味。人体气味也具有这种功能,散发出各种与气味和非气味相关的化学物质,称为挥发性有机化合物。这些化合物从人体的不同部位散发出来,并随年龄、饮食、性别以及可能的遗传背景而变化。此外,疾病过程可以通过改变这些化合物来影响我们的日常气味

因此,医生利用他们的嗅觉来诊断病人或许并不令人惊讶。在古希腊,希波克拉底——以同名的医学誓言而闻名——认识到体味的诊断价值,并报告了几种来自尿液的疾病特异性气味。在1776年发表的一项实验中,英国医生马修·多布森蒸发了一位糖尿病患者的尿液,得到了一种白色颗粒状粉末,闻起来和尝起来都像糖。最近,呼出气体的成分被证明在肺癌、炎症性肺病或肝病、肝或肾功能障碍或糖尿病患者中有所不同。然而,很少有证据表明气味与神经系统疾病有关,可能的例外是精神分裂症——尽管存在争议,但长期以来一直有人声称这些患者有一种特殊的怪味。


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乔伊·米尔恩的故事就从这里开始。她是一位女士,最初注意到她的丈夫莱斯身上有一种“麝香”气味,莱斯在几年后被诊断出患有帕金森病。事实证明,乔伊可以在临床症状出现之前,在人的皮脂中区分出独特的帕金森病气味——皮脂是由皮脂腺产生的保湿、防水蜡,用于保护皮肤。表征与皮脂中这种独特气味相关的化合物,可以实现帕金森病的快速早期筛查,并深入了解疾病进展过程中发生的变化。这正是研究人员能够做到的——化学定义米尔恩在帕金森病患者身上闻到的皮脂气味。

在初步测试中,为了确定气味的来源,乔伊检查了帕金森病患者上背部采样的T恤和医用纱布。腋下没有这种气味,而是在前额和上背部——毫不奇怪,这些是皮脂高产的区域。然后,研究人员测试并比较了43名帕金森病患者和21名匹配的健康受试者的上背部皮脂样本,以发现与疾病相关的挥发性有机化合物。为了研究引起气味的化学物质,研究人员使用了一种先进的分析技术:热脱附-气相色谱-质谱联用技术。通过这种技术,研究人员将帕金森病气味致病候选物的清单从数百种缩减到仅17种。乔伊证实,混合所有17种已识别的化学物质,或仅9种或4种的特定组合,与她在帕金森病患者身上闻到的麝香香味非常相似,这表明,这些化学物质确实有助于帕金森病相关的独特气味。

这项研究突出了分析帕金森病患者皮脂的潜力,并提出了可以使用带有“鼻子”的诊断设备对个体进行无创筛查的可能性,这种“鼻子”可以识别这些基于气味的生物标志物。这种设备可以实现更早的诊断和治疗,以防止疾病发展到出现严重症状的阶段。然而,由于样本仅来自60多人,目前的研究受到样本量的限制。接下来的步骤是研究更多患者的皮脂气味特征,以建立与帕金森病相关的基于气味的生物标志物组。

在没有客观测试(如血液测试或脑部扫描)来明确诊断帕金森病的情况下,医生会寻找关键的神经系统症状。然而,误诊率仍然很高,因为症状与其他神经系统疾病相似,而且患者在症状出现之前无法得到治疗。作为诊断医疗设备的基础,帕金森病的气味生物标志物可以为促进疾病的早期检测开辟新途径,以防止进行性神经退行性变和运动症状,如震颤。

然而,将疾病相关的气味生物标志物用作医疗设备基础的概念已经酝酿了近40年,但迄今为止仍然一无所获。自1980年代以来,模仿人类嗅觉系统的“电子鼻”设备已经被开发出来,但仅用于研究目的。未来,开发出具有更高灵敏度的新型传感器可能会使电子鼻成为早期检测帕金森病和其他健康问题(如感染、肿瘤和接触有毒物质)的有效临床工具。具有识别特定挥发性有机化合物的准确性的电子鼻有可能为无法通过传统临床工具诊断的疾病患者生成诊断性气味生物标志物目录。

Jonathan D. Grinstein, PhD, is a biomedical researcher turned freelance science writer based out of San Diego. His writing explores the intersection of neuroscience and mental health. You can find out more about his work here.

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SA Health & Medicine Vol 1 Issue 3This article was originally published with the title “A New Way to Detect Parkinson’s—by Smell” in SA Health & Medicine Vol. 1 No. 3 ()
doi:10.1038/scientificamerican062019-4JczueiWl1UbhIlGZAud2x
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