神奇“狗醫(yī)生”嗅出疾病

倪顯麗

正常人體一般沒(méi)有異常氣味，當(dāng)人患有某些疾病時(shí)，身體可通過(guò)皮膚黏膜、呼吸道分泌物、胃腸道的嘔吐物和排泄物發(fā)出異常氣味。

味標(biāo)識(shí)物

《柳葉刀》雜志曾經(jīng)刊載了一則有趣的報(bào)告，一條狗總是愛(ài)舔女主人腿上的一顆黑痣。令人不可思議的是，她去醫(yī)院后，醫(yī)生診斷出這個(gè)部位患有惡性黑素瘤。雖然這樣的故事一直在醫(yī)學(xué)界流傳，但是由于缺少證據(jù)，并沒(méi)有多少人給予足夠的關(guān)注。不過(guò)，從那時(shí)開(kāi)始，科學(xué)家相繼在大鼠和小鼠中觀察到類(lèi)似“嗅出疾病”的能力，這種能力幫助這些嚙齒動(dòng)物遠(yuǎn)離種群中生病的成員。如今，研究人員相信他們已經(jīng)搞清了這些動(dòng)物是如何具有這項(xiàng)本領(lǐng)的。

借助一些現(xiàn)代技術(shù)，如氣相色譜和質(zhì)譜等，醫(yī)學(xué)研究人員已經(jīng)從人體呼出的混合氣體中分離出各種分子。利用這種方法，現(xiàn)在已經(jīng)有多個(gè)研究小組著手分析特定疾病氣味的化學(xué)物質(zhì)分子，這樣我們就可以找出其中的“氣味標(biāo)識(shí)物”?！皻馕稑?biāo)識(shí)物”指的是疾病細(xì)胞產(chǎn)生的特殊物質(zhì)，它們可能是出現(xiàn)疾病的征兆，盡管這個(gè)時(shí)候還沒(méi)有顯現(xiàn)出明顯的癥狀。包括哮喘病中發(fā)現(xiàn)的一氧化氮，糖尿病的丙酮，腎衰竭的氨氣等。對(duì)乳腺癌患者來(lái)說(shuō)，甲醛可能是一種標(biāo)記分子，這種小分子只含有單個(gè)碳原子。

“聞出”癌細(xì)胞

眾所周知，利用犬類(lèi)的超強(qiáng)嗅覺(jué)來(lái)協(xié)助偵查包裹和行李中的毒品以及爆炸物的做法已經(jīng)非常普遍?？墒抢霉返男嵊X(jué)來(lái)追蹤癌癥，那就完全是另外一回事了。找到狗能“聞出”癌癥的科學(xué)依據(jù)，為了弄清楚這些問(wèn)題，就要對(duì)氣味做化學(xué)分析。

英國(guó)科學(xué)家整整花了16年時(shí)間研究，所有證據(jù)都顯示，腫瘤會(huì)產(chǎn)生一些揮發(fā)性、并可蒸發(fā)到空氣中的物質(zhì)。這些物質(zhì)也被發(fā)現(xiàn)存在于尿液、皮膚表面或者病人呼出的氣體中。比較健康人和癌癥病人呼出的空氣，結(jié)果顯而易見(jiàn)，兩者所含的揮發(fā)物質(zhì)是絕對(duì)不同的。事實(shí)如此，但這樣的區(qū)別從何而來(lái)？區(qū)別由癌細(xì)胞的專屬機(jī)能造成。所有的細(xì)胞都會(huì)吸收和排出氣體，但是癌細(xì)胞的功能會(huì)出現(xiàn)紊亂。例如它們會(huì)使用大量的糖分用于無(wú)限制的生長(zhǎng)。所有這些，還包括一些我們尚不了解的機(jī)制，都會(huì)使得它們產(chǎn)生一些與正常細(xì)胞不同的氣體。正是這些氣體幫助小狗識(shí)破癌癥的秘密。

為了得到直接有效的數(shù)據(jù)，研究人員選擇了尿液作為樣品，這樣既方便收集，也方便對(duì)狗狗進(jìn)行訓(xùn)練和測(cè)試。也正是出于這個(gè)原因，他們決定研究膀胱癌，因?yàn)檫@個(gè)器官是直接與尿液有接觸的。一共有144位志愿者參加了實(shí)驗(yàn)，包括108位健康人和36位癌癥患者。他們同意捐獻(xiàn)出一些尿液用于這個(gè)新型實(shí)驗(yàn)。而小狗們更是接受了7個(gè)月的強(qiáng)化訓(xùn)練，目的是學(xué)會(huì)忽略與癌癥無(wú)關(guān)的氣味。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人振奮，在41%的情況下，這6只狗狗找出了屬于病人的尿液。當(dāng)然，這比起專業(yè)的癌癥專家們來(lái)說(shuō)是要差一些，但比隨機(jī)概率要高很多。如果，隨機(jī)用鼻子去聞尿樣的話，平均只有7%的可能恰好找出有問(wèn)題的那一份。后來(lái)，其他實(shí)驗(yàn)室也開(kāi)始陸續(xù)地進(jìn)行了犬類(lèi)診斷能力的測(cè)試。

聞味辨疾病

在美國(guó)加利福尼亞州的另外一個(gè)醫(yī)學(xué)研究小組也訓(xùn)練了5條狗來(lái)辨認(rèn)患有肺癌和乳腺癌的病人呼出的氣體。隨后，研究人員又讓它們分辨86個(gè)癌癥病人和83個(gè)健康人呼出的氣體。結(jié)果出來(lái)，把所有人都嚇了一跳，95%以上的情況下，這些小狗都能作出正確的判斷，跟傳統(tǒng)的診斷方法不相上下！是訓(xùn)練方法極為奏效嗎，還是犬類(lèi)的嗅覺(jué)對(duì)氣息比對(duì)尿液更敏感呢？我們暫且不去管它。狗狗的鼻子怎么會(huì)如此的神奇呢？這是因?yàn)樗男嵊X(jué)至少要比我們?nèi)祟?lèi)強(qiáng)上1萬(wàn)倍。在狗的鼻孔中，我們發(fā)現(xiàn)了比人類(lèi)更靈敏、數(shù)量更多的“嗅覺(jué)感受器”。

被認(rèn)為是嗅覺(jué)冠軍之一的德國(guó)牧羊犬，擁有2.2億個(gè)嗅覺(jué)感受器，而我們?nèi)祟?lèi)只有區(qū)區(qū)500萬(wàn)個(gè)。我們正是借助這種感受器來(lái)感知漂浮在空氣中的氣味分子。為了正確分析嗅到的氣味，狗的大腦具有一些特殊的功能。它們大腦中有稱為“嗅葉區(qū)域”的專司嗅覺(jué)，體積是人腦相同區(qū)域的4倍，即比人腦的總體積要大得多。這樣一來(lái)，狗狗一半以上的大腦活動(dòng)都與嗅覺(jué)有關(guān)。遺憾的是，研究人員至今還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)一種所有癌癥中都存在的標(biāo)記分子。

狗狗究竟聞到了什么？是疾病的氣味還是其他相關(guān)的氣味？我們并不清楚。不管怎樣，大家還是對(duì)結(jié)果相當(dāng)滿意。研究人員希望現(xiàn)在就能將這個(gè)實(shí)驗(yàn)擴(kuò)大到更多的志愿者和病人中去。

任重而道遠(yuǎn)

或許有那么一天，腫瘤醫(yī)院里會(huì)有開(kāi)設(shè)“狗狗診斷”這一項(xiàng)目。這種方法快捷又方便，而且診斷的價(jià)格也相對(duì)便宜。相較抽血、放射成像和掃描來(lái)說(shuō)，讓狗聞一聞總歸要輕松愉快得多。不過(guò)從醫(yī)學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，人們倒不一定想在醫(yī)院讓幾只狗狗來(lái)聞他們，何況還有感染細(xì)菌的危險(xiǎn)。另外，狗狗也是有脾氣的，而且它們也會(huì)疲勞，它們畢竟沒(méi)有儀器診斷來(lái)得準(zhǔn)確和可靠。

因而，這些實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)在對(duì)另外一種“鼻子”越來(lái)越感興趣了，那就是電子鼻。跟狗鼻子比起來(lái)，這種儀器的優(yōu)點(diǎn)在于更清潔、更可靠，結(jié)果也不會(huì)出錯(cuò)。它裝備了高度靈敏的感受器，與一套人工智能設(shè)備連接在一起。這套儀器能夠根據(jù)分子的物理和化學(xué)性質(zhì)來(lái)對(duì)氣味分類(lèi)，并且創(chuàng)造出它特有的“氣味影像”。這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵在于在進(jìn)行識(shí)別以前，研究人員必須準(zhǔn)確地了解哪些氣味標(biāo)記與哪些疾病相關(guān)，以及這些氣味分子的含量究竟有多少。不過(guò)通過(guò)辨別人體異常氣味，可以幫助我們?cè)绨l(fā)現(xiàn)、早識(shí)別一些疾病。