Волюлом человека: летучие органические соединения (ЛОС) в выдыхаемом воздухе, кожных выделениях, моче, кале и слюне

Исследование выдыхаемого воздуха — сравнительно молодая область, уходящая корнями в древность: углекислый газ в выдыхаемом воздухе был обнаружен в 1777–1783 годах, ацетон — в 1857 году, а первые количественные измерения ацетона выполнены в 1898 году. По данным недавнего обзора, в выдыхаемом воздухе, кожных выделениях, моче, слюне, женском грудном молоке, крови и кале выявлено 1765 летучих соединений.

Для большого числа соединений выполнен анализ в реальном времени — например, при физической нагрузке на велоэргометре или во время сна. Летучие соединения в выдыхаемом воздухе, отражающие историческое воздействие, называют экспосомой. Изменения концентраций биогенных летучих органических соединений могут отражать метаболические или (пато)физиологические процессы во всем организме либо концентрации лекарств в крови, например пропофола, в клинических условиях, в том числе при искусственной вентиляции легких и во время операций.

Особый интерес представляют и соединения, выделяемые бактериальными штаммами, такими как Pseudomonas aeruginosa или Streptococcus pneumoniae. Так, метилметакрилат (CAS 80-62-6) был обнаружен в газовой фазе культуры Streptococcus pneumoniae в концентрации до 1420 ppb.

Летучие соединения кала использовали для различения некоторых инфекционных заболеваний кишечника, таких как инфекции, вызванные Clostridium difficile, Campylobacter, Salmonella и холерным вибрионом. Их также применяли для дифференциации неинфекционных состояний, включая синдром раздраженного кишечника и воспалительные заболевания кишечника. Кроме того, изменения летучих соединений мочи использовали для выявления инфекций мочевых путей, рака мочевого пузыря, предстательной железы и других опухолей.

Перекисное окисление липидов и других биомолекул активными формами кислорода приводит к образованию летучих соединений, таких как этан и 1-пентан. Неинвазивное выявление и мониторинг терапии оксидативного стресса были бы особенно полезны при аутоиммунных, неврологических и воспалительных заболеваниях, а также при раке, во время операций и в отделениях интенсивной терапии.

Исследование клеточных культур открывает новые возможности для выяснения биохимической основы летучих соединений. В будущих работах совместное изучение конкретного соединения в таких человеческих матрицах, как выдыхаемый воздух, моча, слюна, и в культурах клеток позволит добиться нового научного прогресса в этой области.