代谢“酒精测试仪”揭示疾病的早期迹象

疾病诊断的未来可能在于威斯康星大学麦迪逊分校目前正在开发的一种类似“酒精测试器”的技术。

今年2月，该同行评议期刊在线发表了一项新研究新陈代谢演示了一种简单而灵敏的方法，可以区分正常和疾病状态葡萄糖代谢通过快速检测血液或呼出的空气。

许多疾病，包括糖尿病癌症和感染会以不同的方式改变身体的新陈代谢。这项新工作表明，这些生化变化可以比典型症状出现更早被检测到——甚至在几个小时内——这为早期疾病检测和诊断带来了希望。

“通过这种方法，我们有先进的方法来追踪疾病中紊乱的代谢途径，”高级作者法里巴·阿萨迪-波特说，他是威斯康星大学麦迪逊分校生物化学家和麦迪逊核磁共振设施的科学家。“这是一种更便宜、更快、更敏感的诊断方法。”

研究人员研究了代谢症状与多囊卵巢综合征(PCOS)女性相似的小鼠，多囊卵巢综合征是一种内分泌紊乱，可导致一系列症状，包括不孕不育、卵巢囊肿和代谢功能障碍。PCOS影响大约十分之一的女性，但目前只能在青春期后诊断，排除所有其他可能的疾病，这对患者和医生来说都是一个耗时且令人沮丧的过程。

阿萨迪-波特说:“我们的目标是找到一种更好的方法，在青春期之前，在疾病可以通过药物或运动和饮食控制的时候，对这些女性进行早期诊断，并防止这些女性患上糖尿病、肥胖症等代谢综合征，以及心脏病等相关问题。”

研究人员通过测量血液或呼吸中含碳代谢副产物的同位素特征，能够检测到小鼠的不同代谢变化。他们给患病小鼠和健康小鼠注射含有碳-13同位素单原子的葡萄糖，以追踪哪个代谢途径最活跃。合著者、威斯康星大学麦迪逊分校的动物学教授沃伦·波特说，在几分钟内，他们就能测量出老鼠呼出的二氧化碳中碳-12和碳-13比例的变化。

这种方法的一个优点是，它通过单一的测量来调查整个身体的工作。除了简化诊断，它还可以提供关于治疗效果的快速反馈。

“例如，不同的疾病，血液或呼吸中这些比例的模式是不同的癌症阿萨迪-波特解释说:“糖尿病或肥胖——这使得它适用于广泛的疾病。”

该技术基于人体在不同条件下使用不同来源产生能量的事实。“你的身体会改变它的燃料来源。当我们健康的时候，我们会使用我们吃的食物，”波特说。“当我们生病时，免疫系统会接管整个身体，开始分解蛋白质，制造抗体，并将它们作为能量来源。”

从糖到蛋白质的转变在体内参与了不同的生化途径，导致呼出的二氧化碳中的碳同位素发生了明显的变化。如果迅速发现，这些变化可能是疾病早期阶段的信号。

研究人员使用两种独立的检测方法——血清核磁共振波谱法和呼气腔响衰波谱法——发现了类似的模式。他们说，基于呼吸的方法特别令人兴奋，因为它是非侵入性的，甚至比基于血液的分析更敏感。

在小鼠中，这些技术足够敏感，即使是很小数量的健康小鼠和患病小鼠之间，也能检测出统计学上的显著差异。

目前的腔衰光谱分析使用的是一个鞋盒大小的机器，但研究人员设想了一个小型的，手持的“酒精测试“这很容易被带到农村或偏远地区。他们共同创立了一家名为Isomark, LLC的公司来开发这项技术及其应用。他们希望探索疾病的潜在生物学，更好地了解这种疾病是否具有独特性生物化学变化他们可以观察到病因或副作用。

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