Как женщина с супернюхом помогла найти новый способ диагностики болезни Паркинсона

Из всех человеческих чувств, наверное, именно обоняние считается самым неважным.

В одном опросе людям нужно было выбрать, что они были бы готовы потерять — возможность чувствовать запахи или пользоваться современными технологиями. И больше половины участников сказали, что отказались бы от обоняния. А если бы суперспособности можно было выбирать, вряд ли кто-то бы захотел иметь супернюх. Тем не менее очень острое обоняние может быть полезно: благодаря ему британка Джой Милн научилась распознавать запах болезни Паркинсона и помогла врачам разработать новый метод диагностики.

О том, как супернюх одной женщины позволил совершить медицинский прорыв, мы рассказываем в восьмом эпизоде подкаста Т⁠—⁠Ж «Суперсилы». А это его текстовая версия.

Джой Милн — бывшая медсестра, а сейчас пенсионерка из Шотландии. Сначала она не оценила свою суперспособность — очень острое обоняние. «Давным-давно, когда мне было шесть лет, я пришла к бабушке и стала жаловаться: мои друзья ужасно воняют, они правда воняют. И бабушка ответила мне со своим шотландским акцентом: „Ты не должна это замечать. Это нехорошо, это неправильно“», — рассказывала женщина на конференции TED.

По заветам бабушки, Джой много лет практически никому не рассказывала про свой супернюх и редко использовала этот навык. Пока однажды ее очень сильное обоняние не помогло сделать медицинский прорыв.

Со своим мужем, Лэсом Милном, Джой познакомилась еще в школе. А позже они вместе работали в больнице — он был анестезиологом, а она медсестрой. Когда они прожили в браке 10 лет, Джой стала замечать, что запах ее мужа изменился. Она думала, что это из-за какого-то нового вещества, которое используют на работе. Или просто плохая гигиена.

«Этот странный запах появился, когда Лэсу только исполнилось 32 года, — говорила Джой в интервью каналу „Скай Ньюс“. — Я говорила: ты, наверное, не моешься как следует, а он на меня из-за этого злился. Я решила, что надо просто научиться с этим жить, не думать об этом слишком много. Но запах становился все сильнее и сильнее». К тому же менялся и характер мужа: он все чаще ворчал, бывал угрюмым и срывался из-за пустяков.

Через 12 лет после появления запаха, когда Лэсу Милну исполнилось 44 года, врачи диагностировали у него болезнь Паркинсона. Это прогрессирующее заболевание, при котором в мозге человека отмирают нейроны. В первую очередь это происходит в черном веществе и полосатом теле — участках мозга, отвечающих за двигательные функции и тонус мышц, поэтому одним из главных симптомов болезни Паркинсона считается тремор.

Людям становится сложно управлять своими движениями — брать в руки предметы, удерживать равновесие, контролировать свою позу. Еще у человека с болезнью Паркинсона возникают проблемы со сном и пищеварением, появляется тревожность, ухудшается память, а также пропадает обоняние — так что можно даже не заметить, что запах собственного тела изменился.

Как-то Джой и Лэс пошли на собрание людей с болезнью Паркинсона. Там Джой заметила, что от собравшихся людей исходит такой же специфический запах, который она уже давно чувствовала от мужа.

Вот как Джой вспоминает: «Мы только вошли в комнату, я заговорила с женщиной, которая продавала лотерейные билеты. У этой женщины тоже была болезнь Паркинсона. И мне в нос ударил этот невыносимый знакомый запах». Она рассказала об этом Лэсу, и они поняли, что запах — это возможный признак заболевания.

Супруги стали ходить на встречи и лекции, посвященные болезни Паркинсона. В 2012 году на одной из них Джой спросила лектора — нейробиолога Тило Куната — почему бы не использовать запах для ранней диагностики болезни Паркинсона, и предложила свою помощь. Сначала Кунат отнесся к словам Джой скептически и не слишком заинтересовался ее предложением. Но потом он посоветовался с коллегой — химиком Пёрдитой Бэрран. Они пригласили Джой Милн для участия в исследовании.

Ученые заранее попросили 12 человек — шесть с диагностированной болезнью Паркинсона и шесть без нее — некоторое время поносить одинаковые футболки, чтобы они приобрели запах тела. Джой Милн должна была их понюхать и сказать, есть у человека этот диагноз или нет.

Участники эксперимента носили футболки 24 часа и все это время не мылись, не пользовались парфюмерией или дезодорантом. Потом они сняли футболки, упаковали и отправили исследователям. Они отрезали части футболок, которые соприкасались с шеей человека сзади — эта область пахла сильнее всего. А чтобы еще усложнить задачу для Джой, разрезали куски ткани пополам.

Несмотря на все попытки ученых запутать обладательницу супернюха, она безошибочно определила футболки людей с болезнью Паркинсона. Но еще она указала на одну, которую носил человек из группы здоровых добровольцев. Сперва исследователи посчитали, что Джой ошиблась. Но через полгода этому человеку тоже диагностировали болезнь Паркинсона.

Стало понятно — у болезни действительно есть специфический запах. Но теперь предстояло выяснить, какая комбинация химических веществ на коже человека его создает. Ученые позвали Джой Милн в лабораторию на следующий этап экспериментов. Она садилась рядом с аппаратом, напоминающим ингалятор, через трубочку вдыхала разные запахи и говорила, что именно напоминает ей тот самый запах болезни Паркинсона.

Ученые измеряли уровни химических веществ в мазках, взятых с кожи пациентов с болезнью Паркинсона и здоровых добровольцев. Протестировав различные соединения, исследователи нашли вещества, которые и вызывают тот самый запах. Всего их десять: например, уровни эйкозана, гиппуровой кислоты и октадеканола у пациентов с болезнью Паркинсона были выше нормы, в то время как уровень перилловой кислоты, наоборот, ниже.

После этого ученые взялись за разработку теста. Он должен работать так: если на коже есть те самые химические соединения, которые создают запах болезни Паркинсона, значит, тест положительный.

Всего в исследованиях задействовали 2 036 участников — с болезнью Паркинсона и без нее. Образцы более чем двух сотен человек понадобились для того, чтобы определить, какие именно вещества создают запах болезни Паркинсона. Более шестисот человек помогли понять, почему болезнь Паркинсона меняет состав кожного сала. Более четырехсот человек — чтобы разработать простой пятиминутный тест для диагностики. И семьсот человек — чтобы проверить, что тест работает.

Тест определяет по запаху болезнь Паркинсона с точностью в 97%. И он очень простой — пациенты даже могут проводить его самостоятельно. Достаточно потереть полоской специальной бумаги по задней части шеи и лицу возле бровей и отправить в лабораторию для исследования.

Оказалось, что интенсивность запаха соответствует стадии развития заболевания: чем сильнее запах — тем серьезней поражения. И Джой Милн это замечала — она говорила, что от ее мужа с годами исходил более сильный запах: «Болезнь прогрессировала, и запах становился все хуже и сильнее. Он уже стал частью его, частью моего мужа. Из-за того, что я постоянно чувствовала этот запах, мне было некомфортно. Но я также чувствовала, что надо не слишком об этом распространяться».

Главное преимущество этого теста — он позволяет определить болезнь Паркинсона на ранних стадиях. Ведь именно запах появляется задолго до других симптомов, например тремора или бессонницы. Болезнь неизлечима, но благодаря ранней диагностике получится дольше сохранять качество жизни пациента. На ранних этапах врачи могут облегчить симптомы с помощью препаратов или ультразвуковой стимуляции определенных областей мозга.

«Сейчас активно развивается использование вживленных электродов, они активируют области мозга, работа которых нарушается при болезни Паркинсона. Вариантов лечения много, но они все действенны при ранней диагностике, — рассказывает Анастасия Неклюдова, нейрофизиолог, научный сотрудник Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии Российской академии наук и автор телеграм-канала «Нейромышь». — Если же человек находится на поздней стадии, лечить его гораздо сложнее. Чем раньше начать лечение, а лучше — профилактику, тем лучше».

После того как ученые узнали, какие химические соединения создают тот самый запах, диагностику доверили специальному прибору — «электронному носу». Чтобы понять, как он работает, сначала разберемся, как устроен наш обычный нос.

Про устройство обоняния рассказывает нейрофизиолог Анастасия Неклюдова: «Как и любая сенсорная система — зрение или слух, обонятельная система делится на несколько отделов. Это периферический отдел и центральный отдел. Периферический отдел — это рецепторы, которые улавливают какие-то сигналы извне. В случае обоняния — это летучие молекулы веществ, которые в дальнейшем мы воспринимаем как пахучие вещества. Эта часть обонятельной системы — обонятельный эпителий — находится у нас в верхнем заднем отделе носовой полости. Она выглядит как нейронные клетки с ресничками. Эти реснички, они улавливают молекулы с помощью рецепторов, каждый рецептор для определенного типа молекул подходит как ключ к замку».

Обонятельный эпителий находится довольно глубоко в носу. При обычном дыхании до него доходит примерно 10% вдыхаемого воздуха. Так что мы чувствуем далеко не все запахи, которые нас окружают, а только самые интенсивные — когда воздух наполнен большим количеством молекул, создающих этот запах. Или когда эти молекулы очень летучие.

Обонятельных рецепторов у нас в носу примерно семь миллионов. Молекулы веществ, которые мы вдыхаем, попадают в носовую полость и оседают на обонятельном эпителии. Там они возбуждают нервный импульс, который идет в мозг.

«Cигналы формируются и идут дальше по обонятельному тракту в уже части коры, которые связаны с анализом обонятельных сигналов, и в другие области мозга, которые с обонянием не связаны, но тоже играют роль — например, в лимбическую систему. Это система, которая связана с памятью, с эмоциональной обработкой», — говорит Анастасия Неклюдова.

При этом обоняние работает не отдельно от остальных наших чувств, а вместе с ними. Когда мы воспринимаем запах, мы интерпретируем его, основываясь также на том, что при этом видим, слышим, думаем и чувствуем. Например, чувство голода или воспоминание о болезни могут вызывать противоположные реакции на один и тот же запах пищи. А напиток ярко-желтого цвета кажется нам сильнее пахнущим цитрусами, чем бесцветный.

А еще неприятные запахи мы чувствуем лучше, чем приятные. В нашем носу еще есть нервное окончание не обонятельного тракта, а тройничного нерва. Он реагирует именно на какие-то раздражающие вещи типа запаха гари или аммиака. Даже если мы вообще ничего не чувствуем, если у нас полностью обонятельный эпителий выжжен по каким-то причинам, мы все равно будем чувствовать аммиак и гарь.

Конечно, хотелось бы, чтобы было наоборот — чтобы мы лучше чувствовали что-то приятное. Но с практической точки зрения нам как раз важнее не наслаждаться ароматом цветов, а хорошо распознавать запахи, которые несут потенциальную опасность.

Возможно, по этой же причине обоняние обостряется в период беременности — когда матери нужно быть особенно осторожной, чтобы оберегать ребенка. «Беременной женщине важно оставаться беременной и родить, ничего плохого не съесть, не навредить эмбриону. Потому у беременных часто повышается чувствительность к каким-то резким запахам. И резкий запах — это часто про опасность», — объясняет Анастасия Неклюдова.

Электронный нос — это газоанализатор, созданный по образцу человеческой обонятельной системы. Запах болезни он определяет по химическому составу с помощью датчиков. Потом прибор выполняет идентификацию молекул, измеряет их концентрацию, обращается к базе данных, в которой уже собрана информация о разных молекулах — это похоже на работу нашего мозга при распознавании запахов. Разве что электронный нос не делит запахи на приятные или неприятные.

С помощью электронного носа можно определить по химическому составу, есть ли в кожном сале те самые молекулы, которые указывают на болезнь Паркинсона — или какое-нибудь еще заболевание. Например, в России тоже разработали электронный нос, он может распознать COVID-19, туберкулез и другие болезни, передающиеся воздушно-капельным путем.

Но диагностику по запаху могут проводить не только люди и гаджеты. В США проходит эксперимент, в котором распознавать болезнь Паркинсона учат собак. Им дают понюхать футболку, и если собака чует тот самый запах, она должна залаять или ударить по полу лапой. После нескольких месяцев обучения самые способные участники эксперимента успешно распознают запах болезни в 90% случаев — все же не так хорошо, как Джой Милн. Она справилась на сто процентов.

Кстати, сама Джой нередко сравнивает себя с собакой: «Я принадлежу к небольшой части населения. Что-то между человеком и собакой. И я не думаю, что это оскорбление. По-моему, это здорово, когда ты можешь чувствовать больше запахов, чем многие люди».

Действительно, гиперосмия — так называют супернюх — довольно редкое явление, но все же оно встречается чаще, чем другие суперспособности, например суперпамять или отсутствие боли. Предположительно, гиперосмией обладают от 4 до 6% всего населения. Но одно небольшое исследование с участием 230 добровольцев показало, что 10% из них могли различать запахи даже в очень слабых концентрациях. Так что обладателей крайне острого обоняния может быть больше.

«Как и все наши индивидуальные особенности, мы их можем объяснить двояко. С одной стороны, это генетика. С другой — все, что с нами случилось после эмбрионального развития. Есть люди, которые никогда специально не тренировались различать запахи, просто хорошо отличают, например, запах пиона от розы. А есть люди, которые просто чувствуют, что цветами пахнет, — объясняет нейрофизиолог Анастасия Неклюдова. — Еще люди, которые хорошо различают запахи, лучше воспринимают те, с которыми у них есть сильные ассоциации. Известно, что обоняние тесно связано с памятью. Потому знакомые запахи распознавать действительно бывает проще».

Считается, что за гиперосмию отвечает ген KAL1: от него зависит выработка протеина под названием аносмин-1. Он контролирует рост нейронов, которые и участвуют в обработке запахов. Так как это генетическая особенность, нередко гиперосмия встречается у членов одной семьи. Например, бабушка Джой Милн тоже была обладательницей очень чувствительного обоняния.

Джой Милн еще и работала в палатах Найтингейл. Это такой тип организации больничного пространства, когда несколько десятков коек стоят в одном большом зале и там лежат пациенты без разделения по заболеваниям. Там Джой и обратила внимание, что разные болезни и пахнут по-разному, и научилась различать их. Так что, возможно, в случае Джой генетике помогло еще и то, что она регулярно тренировала свое и так сильное обоняние.

Еще одна обладательница гиперосмии — Крати Гарг, стоматолог-хирург из австралийского Мельбурна. Крати родилась и выросла в Индии, где всевозможные запахи плотно вплетены в местные традиции и культуру, а специи и благовония используются в каждой семье. Для человека с очень сильным обонянием это тяжелое испытание.

Но особенно Крати не любила сироп с запахом розы, который в Индии добавляют в напитки. А еще как-то семье Гарг пришлось отказаться от услуг репетитора физики, который по каким-то причинам пах слишком сильно. Крати жаловалась, что из-за этого не может сосредоточиться и во время занятия только смотрит на часы.

В общем, от своего острого обоняния Крати Гарг в основном страдала. Но однажды на работе она обнаружила утечку севофлурана — газа, который используется для ингаляционного наркоза. Люди могут почувствовать севофлуран — в больших концентрациях он имеет специфический горьковатый запах. Но в малых концентрациях он незаметен для тех, у кого нет суперобоняния.

Крати Гарг сказала о странном запахе анестезиологу, и он действительно нашел утечку — кран на баллоне с газом был закрыт неплотно.

Противоположность гиперосмии — аносмия, то есть потеря обоняния. Она может быть как полной, так и частичной — человек не чувствует только некоторые запахи. Причины аносмии — самые разные, объясняет Анастасия Неклюдова: «Это может быть просто нарушение в эпителии, например при простуде. Обоняние пропадает потому, что у человека заложен нос, и молекулы не долетают до эпителия».

Но аносмию также могут вызывать черепно-мозговые травмы или болезнь Паркинсона. Если во время насморка или травмы носа обоняние пропадает из-за повреждения обонятельного эпителия, то при травмах головы и нейродегенеративных заболеваниях оказываются повреждены участки мозга, отвечающие за обоняние.

Еще одна причина аносмии — COVID-19. Наверное, многие задумались о важности обоняния как раз во время пандемии, когда потеряли возможность наслаждаться любимой едой или пользоваться духами без опасений, что аромат будет слишком сильным.

Причина аносмии при COVID-19, скорее всего, как раз в нарушениях мозга. У кого-то обоняние восстановилось через несколько недель после выздоровления, но кто-то страдал от аносмии несколько лет. А есть люди, которые жалуются, что их обонятельные и вкусовые пристрастия вообще изменились навсегда.

Пандемия заставила задуматься об обонянии и ученых. Почти половина исследований потери обоняния, вышедших с 2010 по 2023 год, посвящена последствиям перенесенного коронавируса.

«Мы узнали еще один вариант нарушения обоняния. Это важно, потому что обоняние пропадает не только при ковиде, но и при многих других состояниях и заболеваниях. Также важно, что мы решили, что нам нужно что-то с этим делать. Людям плохо без обоняния, поэтому начали активно развивать обонятельные тренинги, придумывать лекарства, добавки, которые могут предотвратить или снизить симптоматику потери обоняния», — рассказывает нейрофизиолог Анастасия Неклюдова.

А если говорить о большинстве из нас — людях без гиперосмии и аносмии — то и мы на самом деле обладаем очень острым нюхом. Мы можем различать минимум один триллион различных запахов. Эксперименты, в которых участникам нужно постараться учуять ароматизированные вещества в очень слабых концентрациях, показывают, что по остроте нюха мы превосходим большинство животных — например, обезьян, крыс и свиней.

Собакам в таких состязаниях мы, конечно, уступаем. Но мы тоже можем брать след на земле: для одного эксперимента участникам завязывали глаза, закрывали уши и просили только с помощью обоняния определить, как двигался объект с определенным запахом — и люди неплохо справлялись с этим заданием. Просто обычный человек крайне редко пользуется своим обонянием на полную мощность.

При этом ученые считают, что мы совершенно напрасно недооцениваем обоняние и не развиваем его. Умение распознавать ароматы положительно влияет на когнитивные функции.

Участники одного эксперимента — мужчины и женщины в возрасте от 19 до 43 лет — в течение нескольких месяцев тренировали обоняние: дважды в день они должны были нюхать четыре образца с разными запахами — цветочным, фруктовым, пряным и смолистым. Так испытуемые учились отличать ароматы друг от друга и определять их интенсивность. Но ко всему прочему у них улучшилась и беглость речи.

Другие исследования показали, что тренировка обоняния улучшает память. А в одном эксперименте участники спали в ароматизированном помещении. Здоровые добровольцы старше шестидесяти лет поставили в своей спальне диффузор. На выбор у них было несколько ароматов: роза, эвкалипт, апельсин, лимон, мята, розмарин или лаванда. Но независимо от того, какой запах они вдыхали во сне, через полгода у всех улучшились результаты теста на память.

Авторы исследования — ученые из Калифорнийского университета в Ирвайне — говорят, что, даже когда мы спим, наши обонятельные рецепторы все равно работают, и потому новые нейронные связи формируются так же, как и во время бодрствования.

Обоняние помогает развивать нейропластичность — способность мозга адаптироваться к обстоятельствам, создавая новые нейронные связи или перестраивая уже имеющиеся. Это способствует укреплению памяти и других когнитивных способностей. Особенно важно развивать нейропластичность в старшем возрасте — это поможет отсрочить возрастные изменения в мозге и развитие нейродегенеративных заболеваний. Для этого, наряду с физической активностью и запоминанием новой информации, полезно заняться развитием обоняния.

«У людей память связана с речью, потому очень хорошо работает называние запахов, — объясняет Анастасия Неклюдова. — Когда мы видим какой-то незнакомый предмет, нам его сложно запомнить. Но если мы назовем этот незнакомый предмет, например, работой Кандинского, запомнить будет легче. То же самое — с иностранными языками. Если мы услышим два слова на японском, не зная японского, мы их не запомним. Если мы услышим два слова на английском, зная английский, мы их поймем и проще запомним». Точно так же это работает и с запахами: нужно вдыхать запах, например, цветка или фрукта и говорить себе: это роза, это фиалка, а это апельсин.

Лэс Милн — муж Джой — умер в возрасте 65 лет. Сейчас Джой Милн 75, и ей бы очень хотелось, чтобы благодаря тестам люди узнавали о своем диагнозе раньше и могли бы получить своевременное лечение.

«Я надеюсь, что теперь диагностировать болезнь Паркинсона получится намного лучше, а не когда нейронные повреждения находятся на уровне 50%, — говорит Джой Милн. — Я надеюсь, ранняя диагностика поможет предотвратить эти повреждения мозга. Болезнь может быть диагностирована, когда появляются застой в желудке, потеря обоняния и другие симптомы. И так можно будет предотвратить дальнейшее развитие болезни».

Джой Милн продолжает работать с учеными, чтобы определить уникальные запахи и других заболеваний — туберкулеза, рака и болезни Альцгеймера. Она уверяет: если болезнь Паркинсона пахнет мускусом, то у болезни Альцгеймера запах похож на ваниль, а у рака — землистый аромат. Возможно, эти ассоциации Джой тоже удастся использовать для ранней диагностики.

Так что суперобоняние — может, и не самая приятная суперсила. Но зато с ее помощью можно помогать другим.