Haigusi püütakse leida juba hingeõhust

Tartu Ülikooli doktorantide populaarteaduslike artiklite konkursile esitatud loos möönis Aug, et see käsk on ilmselt tuttav paljudele autojuhtidele. Alkoholi olemasolu veres kajastub selgelt ka hingeõhus, vahendas Tartu Ülikooli teadusportaal Novaator.

Mis oleks, kui sama lihtsalt õnnestuks arstidel reidi «Kõik puhuvad!» käigus tuvastada kopsuvähki? Tartu Ülikooli biokeemia instituudi teadlased on algatanud koos Tartu Ülikooli kliinikumi kopsukliiniku ja hematoloogia-onkoloogia kliiniku arstidega projekti, mille eesmärk on inimese hingeõhust leida rasketele kopsuhaigustele viitavaid aineid.

Milleks seda vaja on?

Luubi alla võetakse hingamisteede haigused, mille diagnoosimine või ravi on praeguse arstiteaduse taseme juures keeruline, kallis ja tihti ka ebaefektiivne.

Kõnekaim näide on kopsuvähk, mida on algstaadiumis raske avastada. Mida hiljem kasvaja leitakse, seda raskem on seda ravida. Praegu on esmase kopsuvähi diagnoosi saanud inimestest viie aasta möödudes elus ainult umbes iga kümnes, kuid varakult avastatud vähi ravi oleks oluliselt efektiivsem.

Mõnevõrra vähem kõlapinda leidnud, aga samuti väga oluliselt inimese elukvaliteeti mõjutav tõbi, on krooniline obstruktiivne kopsuhaigus (KOK). Haigus algab samuti hiilivalt ilma ainuomaste sümptomiteta – kopsude töö halveneb märkamatult ning kaebused tekivad alles siis, kui inimesel ei jätku enam võhma igapäevatoimetusteks, raskemast füüsilisest tööst rääkimata.

Hilisemates staadiumites allub KOK ravile halvasti ning ravita jäämise korral lõppeb surmaga. Eestis põeb seda haigust kuni kaheksa protsenti kõikidest täiskasvanutest. Nii vähi kui KOK’i poolt on eelõige ohustatud suitsetajad, kuid need tõved tabavad ka inimesi, kes pole kunagi elus suitsetanud.

Kuidas on võimalik hingeõhust haigusi otsida?

Organismi igas rakus toimub sekundis tuhandeid keemilisi reaktsioone, mille käigus tekib ja laguneb pidevalt sadu erinevaid aineid. See on rakkude ainevahetus – metabolism.
Erinevat tüüpi rakud väljutavad mitmesuguseid aineid erineval hulgal. Nii moodustuvad kudede ainevahetuslikud „sõrmejäljed“, mida uurib omaette teadusharu – metaboloomika.

Lihtsalt seletatuna seisneb metaboloomika selles, et võetakse tilk sülge, uriini, verd või muud kudet ning uuritakse millised keemilised ained millises vahekorras seal on. Antud töö uurimisobjektiks on kopsude kaudu erituv veeaur.

Iseenesest ei ole selles kontseptsioonis midagi uut. Aastakümneid on diabeedi diagnoosimiseks mõõdetud veresuhkru taset ning südamehaiguste riski hindamiseks kolesterooli hulka. Mõlemat on veres piisavalt palju ning seepärast tervisliku seisundi kindlaks tegemiseks küllalt lihtne määrata. Mõlema tase veres on selgelt seotud vastavate haigustega.

Metaboloomika läheb aga üha kaugemale – tänapäeval suudetakse kõrgtehnoloogiliste meetoditega määrata aineid, mida on proovis miljon korda vähem kui veretilgas suhkrut. Kaasaegse tehnoloogia võime määrata aineid üliväikestest kontsentratsioonidest on omakorda tekitanud mõtte otsida kopsuhaigustele omaseid jälgi hingeõhust.

Kopsude ehitus sarnaneb mõneti vahtkummile. Tillukeste paunade – kopsu alveoolide kogupindala ühe inimese kopsudes on võrreldav tenniseväljakuga. Iga hingetõmme, mille maht on kuni paar liitrit, käib sellest „tenniseväljakust“ vahetult üle ning korjab seeläbi endasse lisaks süsihappegaasile ja veeaurule ka kõike muud, mida kopsukoest välja lekib.

Lihtne näide: pärast küüslaugu söömist on hingeõhul iseloomulik lõhn. Selle lõhna annab aine nimega allitsiin ning hingeõhku jõuab see verest suuresti läbi kopsude, nagu ka alkohol. Seepärast ei aitagi küüslaugulõhna vastu ei suu loputamine, hammaste pesemine ega millegi peale hammustamine. Täpselt samal põhjusel ei õnnestu ka alkomeetrit kuigi efektiivselt ära petta.

Selles projektis ei huvita teadlasi ei küüslauk ega alkohol, vaid kopsurakkude elutegevuse produktid. Et kõik need kätte saada, palutakse inimesel veerand tunni jooksul hingata torusse, mis jahutab hingeõhku, ning seeläbi saadakse umbes poolteist milliliitrit kondensaati.
Põhimõtteliselt kogutakse kokku hingeaur, mis külmal talvepäeval vuntsid härma ajab.

Inimese jaoks on see lihtne ja valutu protsess. Hingeõhu kondensaat iseenesest on väga lahja materjal – 99,9 protsendi ulatuses vesi. Ülejäänud 0,1 protsenti on aga kopsu keemiline „sõrmejälg“. Inimestel on need „sõrmejäljed“ teatud osas sarnased, aga mingis osas ka erinevad. Muuhulgas eristuvad hingeõhu koostise poolest näiteks mehed naistest.

Mida on juba avastatud?

Selle temaatikaga tegelevad maailmas mitmed uurimisgrupid ning seni on hingeõhust kindlaks tehtud üle 3000 erineva aine. Lõviosa neist ei ole tervisliku seisundiga seotud, kuid on näidatud, et põletikulised protsessid hingamisteedes, näiteks astma puhul tõstavad muuhulgas väljahingatava lämmastikoksiidi kogust. Seega võib lämmastikoksiidi lugeda haigusmarkeriks, mille mõõtmist saaks kasutada ravi jälgimisel.

Tartus on tervete ja haigete poolt välja hingatud õhu võrdlemine juba näidanud, et tervetel inimestel on hingeõhus aineid, mis hingamisteede haiguste puhul puuduvad. Mis ülesanne neil ainetel kopsus on ning kas nende ainete puudumine põhjustab haigust või tingib haigus hoopis ainete puudumist, ei ole veel selge.

Töömahukate analüüsidega püütaksegi välja selgitada, mis täpselt on diagnoositud kopsuhaigustega inimeste hingeõhus teistmoodi kui tervetel. Selle põhjal saaks tulevikus haigusi varem avastada või ehk mõne inimese puhul võimalikku haigestumist ette näha ning ennetavat ravi rakendada. Praegu annab hingeõhu koostis ainest teadustööks, kuid võib arvata, et on ainult aja küsimus, millal hakatakse selle abil meditsiinilises praktikas kopsuhaiguste kulgu hindama.

Tartu Ülikooli biokeemia doktorant Argo Aug võitis selle artikliga Tartu Ülikooli korraldatud doktorantide populaarteaduslike artiklite konkursil kolmanda koha.