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脑洞大开!英国人想用狗来“闻”出新冠病毒,这回比“群体免疫”靠谱
2020-05-19 18:06 前瞻网   

 

在防范新冠病毒传播上,隔离、保持社交距离、体温检测、核酸和抗体检测等手段已经是屡见不鲜,而英国科学家近日则是想出了一个新招儿——用狗“闻”出病毒。

据外媒报道,伦敦卫生和热带医学学院的研究人员将与杜伦大学和慈善机构“医学探测犬”(Medical Detection Dogs)合作,进行第一阶段的试验。

研究的初始阶段将从伦敦医院的新冠病毒患者身上收集气味样本。6只专业犬将接受训练,以从样本中识别病毒。

该慈善机构和大学向政府提交了临床试验的提案,本周早些时候被接受,并获得了50万英镑的资助。

病毒可以“闻”出来?

让狗“闻”出病毒,听起来天方夜谭,那么其中的科学原理是什么呢?

气味是弥散在空气中的特殊物体的分子。这些特殊的分子刺激人的嗅觉细胞,并在嗅觉细胞内产生相应的一系列的化学反应。

虽然病毒并不会产生气味分子,但疾病引发的身体反应却有可能使得体味改变。

其中一个例子就是糖尿病:糖尿病患者通常会有其他的并发症,包括嗅觉或体味的突然改变。尿路感染和高血糖会增加体味和口臭。

当一个人的身体没有足够的胰岛素,他的细胞就无法得到获取能量所需的糖。糖尿病酮症酸中毒患者的典型症状为呼吸中有类似烂苹果气味的酮臭味。

另一个例子则是肾衰竭。患有慢性肾衰竭的病人的呼吸中会含有氨气的味道(闻起来类似于尿味或鱼腥味),这是因为肾脏的作用是从血液中清除废物,当它的功能衰竭时,肾脏就无法再清除血液中的毒素。这些废弃物堆积在体内,其中一种释放方式就是通过呼吸系统。

肺部感染、支气管炎、肺脓肿、慢性支气管炎、肺炎、肺气肿,甚至肺癌也都会引起不同程度的口臭。这些气味主要是由肺部积聚的粘液引起的。其中,肺脓肿患者常伴有腐烂和酸性口臭,肺结核咯血、支气管扩张咯血常出现血臭口臭。

2017年,一位护士乔伊•米尔恩(Joy Milne)称其丈夫、一位帕金森患者带有一种类似麝香的气味。帕金森病患者易出现特异性的脂溢性皮炎,这可能会导致特殊的气味产生,另外也有研究发现在帕金森病的大鼠模型上,挥发性有机物(乙醛、乙醇、环乙烷等)随着纹状体多巴胺能神经元的减少,在不同组织出现改变,在呼出气体中可出现特异性的成分变化。

怕热多汗是甲亢症状的临床表现特征之一。当甲状腺过于活跃的时候,人体新陈代谢亢进,会分泌过多的汗水,引起过多的体味。

基因突变也会影响体味——当一个人患有三甲胺尿症时,身体无法分解三甲胺化合物,这种化合物会在人体内积聚,并在汗水、尿液和呼吸中释放出来。三甲胺尿症又称“鱼臭症”。

而当细胞癌变时,会伴随着基因和蛋白质的变化,导致形成细胞膜的脂类发生过氧化反应,然后这些过氧化的脂类会生成特殊的挥发性有机化合物(VOCs),这就是癌症患者会具有不同的体味的原因。

即使并未患有上述疾病,仅仅是长得胖了点,也可能导致体味改变——美国加州洛杉矶瑟达斯·西奈医学中心的研究人员发现,呼吸能表明一个人患肥胖症风险的概率:通过对792人的呼吸气味进行分析后发现,气息中甲烷和氢气这两种气体含量较高的人,其身高体重指数较高,身体中的脂肪比例也较高。

如果说上述例子是“被动”散发气味,那么还有一些疾病则是“主动”的。比如英国研究发现,疟疾患者会因为疟原虫而散发出一种类似鸡尾酒香味的奇特气味,该气味再与寄主的体味相混合,就会形成一种让蚊虫无法抗拒的气味,吸引蚊虫,达到疟原体的传播目的。该研究还发现疟疾携带者在患病的不同阶段产生的气味也各不相同。

狗:检测疾病的“利器”

狗有3亿嗅觉感受器,相比之下,人类只有500万嗅觉感受器,因此狗非常擅长搜寻微弱的气味。

狗为人类嗅出疾病的故事也由来已久。1989年,英国伦敦的两位皮肤病学家在著名的医学杂志《柳叶刀》上描述,一名44岁女性患者的狗狗发现了女主人腿上的一颗痣是恶性黑色素瘤(一种致命性的皮肤癌),这只狗总是凑到她的腿上闻这颗痣并试图咬掉它。

不少糖尿病患者使用狗来检测他们的血糖水平是否处于危险范围。慈善机构Hypo Hounds就训练狗狗通过主人的呼吸或汗液来辨别主人的变化。试验表明,宠物狗能比血糖监测器更早发现问题。

Dogs4Diabetics的狗狗们通过嗅罐子里的一名糖尿病患者处于低血糖时的汗液擦拭物进行训练。该组织每训练一只这样的血糖监测犬耗费约五万美金。

Medical Detection Dogs一项利用狗的嗅觉检测前列腺癌的临床试验中,初步检测结果显示经过训练的狗可以从患者尿液中检测出93%的前列腺癌病例,经过6个月训练的狗可以可靠地识别出有癌细胞的尿液。

2018年,研究人员提出证据,狗可以通过嗅某人的袜子来判断他们是否患有疟疾。检测用袜子共175双,其中30双来自患有疟疾的冈比亚孩童,其余145双为未感染孩童的袜子。经过几个月的训练,狗能够辨别出一个孩子是否患有这种疾病,即使他们没有表现出任何症状。报道称,狗狗嗅出疟疾的正确率达70%。

在用气味检测疾病的思路上,除了狗以外,老鼠、昆虫也曾参与研究。英国产品设计师Suana Soares曾设计出一种简单的用蜜蜂来诊断疾病的装备Bee’s,但尽管蜜蜂经过训练,Bee’s在实际应用中只能测出糖尿病。

“电子鼻”是另一种可能的思路。1964年,Wilkens和Hatman利用气体在电极上的氧化还原反应原理开始了“电子鼻”的研究。1994年,Gardner等发表了关于“电子鼻”的综述性文章,正式提出“电子鼻”的概念。

2010年,以色列科学家研发出可使用的“电子鼻”,只要通过简单的呼吸测试,就可以查出肺癌、乳腺癌、肠癌和前列腺癌。

用狗检测新冠肺炎,可行吗?

回到正题,既然狗的嗅觉已经在许多疾病上发挥作用,那么新冠肺炎也是一种有希望被“嗅”出的疾病。

新冠肺炎的典型症状有发热、腹泻、干咳、肺部充斥黏液状的分泌物,严重者会出现脓毒症休克、代谢性酸中毒、出凝血功能障碍等。此外,脚趾上的异常皮疹、疑似川崎病的全身血管发炎等也是新冠肺炎的可能症状。这些症状都可能引起人体的体味改变。

在英国这项针对新冠肺炎的研究中,Medical Detection Dogs表示,每只犬每小时最多可以检测250人,而且经过训练,它们可以在两个奥运会标准游泳池中检测出相当于一茶匙糖稀释量的疾病气味。

如果狗真能在筛选新冠肺炎潜在患者中发挥重要作用,这或将成为头条新闻,有助于对大量人群进行筛查。

Medical Detection Dogs联合创始人兼首席执行官Claire Guest称:“我们确信我们的狗将能够找到Covid-19的气味,然后我们将进入第二阶段,在现场测试它们,在此之后,我们希望与其他机构合作,训练更多的狗以便大规模部署。”

一直是人类好朋友的狗狗们,有望在这次抗击新冠疫情的重大行动中也和人类并肩作战,成为 “抗疫斗士”。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

参考文献:

https://news.163.com/20/0120/08/F3ARFB8S0001899O.html

https://www.theguardian.com/science/2020/may/16/uk-researchers-hope-dogs-can-be-trained-to-detect-coronavirus

https://thompsontee.com/blog/medical-conditions-that-cause-body-odor/

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责任编辑: 3976DBC

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