Легкое доступно: чип для «биопсии воздуха» поможет диагностировать пневмонию

Российские ученые разработали биочип, который позволяет измерять предельно малые концентрации перекиси водорода в выдохе пациента. Это вещество служит маркером окислительного стресса, который развивается при различных легочных патологиях. Разработку можно использовать для выявления пневмоний, постковидного синдрома, рака легких и многих других болезней. Дополнительные данные, которые можно получить с помощью устройства, позволят медикам назначать больным персонифицированное лечение, как, например, терапия водородом. По мнению экспертов, разработка будет востребована практикующими врачами, так как лежащая в ее основе технология позволяет оценивать важнейшие процессы, протекающие в организме на уровне клеток.

Маркер окислительного стресса

Специалисты кафедры госпитальной терапии Института материнства и детства Пироговского университета вместе с коллегами с химического факультета МГУ создали биочип, способный определять малейшую концентрацию перекиси водорода в выдохе человека. Это вещество может быть признаком различных легочных патологий. Подобные методы диагностики принято называть «биопсия воздуха». Такое исследование дает медикам больше информации о состоянии пациента и позволяет назначать ему персонифицированное лечение и контролировать его эффективность.

— Перекись водорода — один из маркеров окислительного стресса и позволяет определять состояние активных форм кислорода и антиоксидантной защиты. Окислительный стресс происходит при таких заболеваниях, как пневмония, обострение хронической обструктивной болезни органов дыхания, тромбоэмболия легочной артерии, постковидный синдром, рак легких, и других патологиях. Чип позволяет, конечно, по-другому выстраивать лечебный алгоритм. То есть назначать средства, которые активно влияют на окислительный стресс, — сказал заведующий кафедрой госпитальной терапии Института материнства и детства Пироговского университета Александр Чучалин.

Окислительный стресс — это биологический процесс, отражающий баланс между активными формами кислорода, то есть свободными радикалами (оксидантами) и системой защиты биологических мембран от их токсического действия. Иначе говоря, в живом организме существуют оксиданты и антиоксиданты. Система чувствительна к повреждающему действию физических, химических, бактериологических и других факторов. Особенно возрастает активность оксидантов при онкологических и других видах заболеваний, пояснил медик. Перекись водорода как раз и служит биологическим маркером окислительного стресса.

Медицинская наука последние 10 лет активно изучает летучие органические соединения, а также белки, ферменты и электролиты в выдыхаемом воздухе. С помощью современных аналитических технологий можно оценивать белковый, углеводный и жировой обмены, выявлять биологические маркеры при целом ряде заболеваний — как легочных, так и нелегочных.

Специалисты Пироговского университета составили портрет протеома, то есть совокупности белков организма, характерного для различных заболеваний. Особый интерес ученых вызывают рак легкого и так называемое шоковое легкое — прогрессирующее поражение легочной ткани в ответ на ряд экстремальных состояний, сопровождающихся острой легочной недостаточностью и нарушением гемодинамики. Специалисты уже располагают уникальной диагностической информацией об этих патологиях.

Перспективный метод

Одним из веществ, которое можно использовать для борьбы с окислительным стрессом, может быть водород. В Пироговском университете разработали собственную технологию его ингаляции. Водород можно использовать и для лечебных ванн. Это мощный природный антиоксидант. Новый чип можно использовать, чтоб определить нужную дозу и время, как долго человек должен вдыхать вещество для достижения наилучшего эффекта.

Технология, предложенная специалистами Пироговского университета, позволяет улавливать очень низкие концентрации перекиси водорода в выдыхаемом воздухе, что ранее было невозможно. Она говорит, какие окислительно-восстановительные процессы идут в клетках легких и других органов, так как они отражаются и на состоянии крови. Всё это происходит на уровне митохондрий. Переработка активных форм кислорода и их утилизация показывает эффективность антиоксидантной системы и позволяет оценить возраст клеток организма, рассказал «Известиям» научный сотрудник Института изучения старения Российского государственного научно-клинического центра РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России Михаил Болков.

— Использование прибора позволит связать концентрацию перекиси водорода с определенными клиническими состояниями, постковидным синдромом, раком легких и болезнью крови и других органов. Это простая и мощная технологическая платформа с широким потенциалом применения в диагностике, — сказал Михаил Болков.

Как отметил завотделением терапии Первого МГМУ имени Сеченова врач-пульмонолог Александр Пальман, оценка содержания перекиси водорода в воздухе уже давно используется для диагностики во всем мире и появление отечественного прибора для этого можно только приветствовать. Это очень удобный неинвазивный метод выявления патологий, поэтому разработка найдет свое применение, считает медик.