لطالما استخدمت الرائحة كدليل على المرض، إذ يعود تاريخها إلى أبقراط نحو 400 عام قبل الميلاد.[1] ما يزال استخدامها مركزًا على المركبات العضوية المتطايرة الموجودة في رائحة الجسم.[2] المركبات العضوية المتطايرة هي مجموعات جزيئية أساسها الكربون، ولها وزن جزيئي منخفض، وتفرز في أثناء عمليات الأيض الغذائي للخلايا.[3] قد تتغير أشكالها بسبب أمراض مثل السرطان، والاضطرابات الأيضية، والاضطرابات الجينية، والعدوى، وغيرها.[4][5] يمكن تحديد التغييرات غير الطبيعية في أشكالها من خلال معدات مثل الاستشراب الغازي-مطياف الكتلة والأنف الإلكتروني والشم غير البشري المدرّب.[4]
التاريخ
استخدم الأطباء تاريخياً الروائح كمؤشر تشخيصي للحكم على صحة المريض. رأى أبقراط أن تنفس المرضى كمؤشر محتمل من نحو 400 قبل الميلاد.[1] أخذ جالينوس وابن سينا والأطباء الآخرون رائحة البول إضافة إلى اللون والكثافة والرواسب وغيرها في تحليل البول بعين الاعتبار.[6] اعتُبر البول ذو الرائحة الحلوة أنه يمتلك خليط الدم بنسبة أكبر من الخلائط الثلاثة الأخرى؛ والرائحة النفاذة دليل على كميات زائدة من العصارة الصفراء؛ والرائحة الكريهة كدليل أما على وجود تقرحات في المجرى البولي أو وجود نمو للحمى المتعفنة، وهي حمى تحدث في السرطانات.[1][6][7]
تعد المركبات العضوية المتطايرة حاليًا من المؤشرات الحيوية التشخيصية غير الغازية مع إمكانية الاختبار عند نقطة الرعاية السريرية وإلى المراقبة طويلة المدى.[4][8]
المركبات العضوية المتطايرة (VOC)
لم تُفهم الآلية البيوكيميائية لتوليد المركبات العضوية المتطايرة في جسم الإنسان بشكل كامل.[10] تحدث نتيجة تغيرات في أيض الخلية، والالتهاب، والإجهاد التأكسدي، إذ تتفاعل مركبات الأكسجين التفاعلية الناتجة عن التنفس الخلوي مع الهياكل الخلوية (مثل الغشاء والبروتينات والحمض النووي الريبي) لتكوين المركبات العضوية المتطايرة.[10][11] يحدث التراكم في التنفس والجلد والعرق والدم والبول والبراز.[8] يمكن تحليل العينات بطرق مختلفة مثل قياس الطيف الكتلي لأنبوب تدفق الأيونات المعينة، ومطياف التنقل الأيوني عالي المجال غير المتماثل، ومطيافية الرنين المغناطيسي النووي، ومطياف كتلة تفاعل نقل البروتون، وغيرها، لكن التقنيات شائعة الاستخدام هي الاستشراب الغازي-مطياف الكتلة والأنف الاكتروني،[5] وقد يفسر الاختلاف في العينات وطرق التحليل عدم التجانس العالي الذي لوحظ في المركبات العضوية المتطايرة الموجودة في دراسات مختلفة تتعلق بالأمراض نفسها.[1]
أنف إلكتروني
الأنف الإلكتروني هو طريقة قياسية مستخدمة لتحديد غير المركبات، إذ تلتقط مصفوفات من أجهزة الاستشعار المضبوطة على نطاق واسع أنماطًا أو بصمات من المركبات العضوية المتطايرة للتمييز بين الأفراد الأصحاء والمرضى.[3][12][13] ما يحد هذا الأسلوب هو عدم القدرة على تحديد المؤشرات الحيوية الفردية، ما يعني عدم إمكانية اكتشاف المؤشرات الحيوية الفريدة للأمراض.[3]
الاستشراب الغازي-مطياف الكتلة
يعد الاستشراب الغازي-مطياف الكتلة المعيار الذهبي لتحليل المركبات العضوية المتطايرة لتحديد مركبات معينة.[14]
يفصل الاستشراب خليط العينة في حالة غازية عن طريق إجباره على المرور عبر عمود باستخدام غاز حامل ويقوم مطياف الكتلة بتحديد المركب.[15]يتمثل الحد من هذه الطريقة في الحاجة إلى معدات متخصصة باهظة الثمن وموظفين مدربين تدريباً عالياً.[5] يمكن رؤية تحليل المركبات العضوية المتطايرة في حالات الربو، داء الانسداد الرئوي المزمن، التليف الكيسي، انقطاع النفس الانسدادي النومي، داء الأمعاء الالتهابي، السرطان والالتهابات، وغيرها.[5][1][4]
التطبيقات التشخيصية الممكنة
السرطان
المركبات العضوية المتطايرة الخاصة بسرطان الرئة هي 1-بروبانول والكحول الأولي الداخلي والبنتان.[1] يُفترض أن وجود البنتان في زفير المرضى ينشأ من زيادة أكسدة الدهون التي تظهر في أمراض الرئة الشديدة.[1] عُثر على كريسول كريه الرائحة فقط في حال سرطان القولون والمستقيم والمعدة، ومن المتوقع أن يكون سببه تغير السرطان في الميكروبيوم.[1] لا يمكن اعتبار أي مركب بمفرده علامة بيولوجية، ولكن ملاحظة أنماط المركبات العضوية المتطايرة قد تساعد في التمييز بين أمراض معينة.[1]
اضطراب الأيض الخلوي
وُجد أن مرضى السكري لديهم تركيز متزايد من الكيتونات، وهو سبب رائحة البول الحلو، المشتقة من أكسدة الأحماض الدهنية غير الأسترية.[12][16] غالبًا ما يستخدم زفير الأسيتون كمؤشر حيوي، لكن أهميته كمؤشر حيوي حصري لمرض السكري غامضة.[13] يُعد الأسيتون علامة حيوية على أمراض أخرى، مثل سرطان الرئة والتليف الكيسي، وقد اختلطت التقارير عن الأسيتون وسكر الدم.[13]
وُجد أن داء البول القيقبي الذي يتميز برائحة شراب القيقب القوية في البول؛ يحتوي على مستويات أعلى من حمض الكيتو.[17]
الأمراض المعدية
أظهرت أنفاس المرضى المصابين بالرشاشية الدخناء، وهو فطر مسؤول عن داء الرشاشيات الغازي، وجود 2-بنتيل فوران، وهو مركب لا ينتج عادة في الأيض الغذائي للثدييات.[18] قد يجري الخلط بين أشكال المركبات العضوية المتطايرة خلال تناول الفول السوداني وحليب الصويا وأكثر من ذلك، والتي تظهر 2-بنتيل فوران أيضًا. [18]
لدى المرضى الذين يعانون التليف الكيسي (CF) مستوى أعلى بكثير من الإيثان من الأفراد الذين لا يعانون التليف الكيسي، ما يرتبط بزيادة مستويات أول أكسيد الكربون والممرات الهوائية المسدودة.[19] بالنسبة إلى التليف الكيسي الناتج عن عدوى الزائفة الزنجارية، جرى تحديد سيانيد الهيدروجين و2-امينواسيتوفون ومثیل التیوسیانات كمؤشرات حيوية محتملة في التنفس.[19]
