Chẩn đoán bệnh bằng hơi thở

Lượng phân tử nhất định trong hơi thở ra của con người có thể là dấu hiệu của bệnh tật. Hơi nước trong khí mà con người thở ra có thể lưu giữ những đầu mối về sức khỏe của bạn, tiết lộ nhiều hơn là chỉ các món bạn đã ăn.

Những năm gần đây, các nhà nghiên cứu đã xem xét kỹ lưỡng hợp chất sương chứa đầy các phân tử này để tìm ra bằng chứng của những bệnh từ chứng ngừng thở khi ngủ đến ung thư.

Hơi thở cũng có thể tiết lộ dấu hiệu tiếp xúc thường xuyên các chất gây ô nhiễm như benzene và clorofom, là một cách đo chính xác liều lượng bên trong cơ thể mà có thể bị bỏ sót nếu chỉ lấy mẫu không khí ô nhiễm.

Theo Joachin D. Pleil, nhà hóa học phân tích và chuyên gia sức khỏe môi trường thuộc Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ, “Phổi là một đống hỗn độn sũng nước gồm các đường ống và các túi với nhiệm vụ là trao đổi khí từ máu vào hơi thở. Hơi thở là cửa sổ đến máu.”

Theo Pleil, người viết nhận xét về phân tích hơi thở trong ấn bản sắp phát hành của tờ The Journal of Toxicology and Environment Health, Part B., thì thu thập và phân tích hơi thở đang dần trở thành một cách nghiên cứu cơ thể nhẹ nhàng hơn, một sự bổ sung cho các cách truyền thống như thử máu và nước tiểu, hoặc các phương pháp gây đau đớn do xâm nhập vào phổi.

“Bệnh nhân có thể là một cụ già 90 tuổi đang thở máy, và rất khó để lấy được mạch. Hoặc một đứa trẻ sơ sinh nặng 800g không cho đủ lượng nước tiểu trong 1 tuần cần để phân tích. Nhưng đứa trẻ lúc nào cũng thở.”

Hơi thở của người chứa hơn 99% nước – và là hỗn hợp của nhiều hợp chất. Các nhà khoa học đang cố tìm hiểu làm cách nào lượng phân tử khác nhau có thể đóng vai trò làm dấu hiệu của bệnh tật, ví dụ như ung thư phổi. (Ảnh: J. Korenblat)

Thậm chí các thầy thuốc cổ xưa cũng hiểu biết về tầm quan trọng của hơi thở. Các bác sĩ kiểm tra hơi thở để tìm dấu hiệu bệnh tật từ thời của Hippocrate. Mùi ngọt của axeton là dấu hiệu của bệnh tiểu đường, còn bệnh gan nặng được cho là khiến cho hơi thở có mùi cá. Trong hơi thở có 99% là nước, nhưng xấp xỉ 3.000 hợp chất khác cũng được phát hiện trong hơi thở người – mẫu vật trung bình chứa ít nhất 200. Cũng có những mảnh ADN, protein, và chất béo trôi nổi trong đám sương này.

Trong khi các công trình nghiên cứu về hơi thở đang được xuất bản với tốc độ chóng mặt (đến thời điểm hiện tại trong năm 2008 có hơn 50 bài nghiên cứu liên quan đến hơi thở), các nhà khoa học vẫn đang phải hình dung những phân tử nào trong hơi thở quan trọng nhất và phương pháp thu nào là tốt nhất.

Theo Rohit Katial, Giám đốc chương trình dị ứng và miễn dịch tại Trung tâm nghiên cứu và Y tế Do Thái quốc gia, Denver, “Vẫn chưa rõ chúng ta nên tìm kiếm gì trong đó – có vô số chất từ A đến Z. Hơi thở là nguồn mẫu vật cơ thể gây tò mò. Nhưng nó mới trong giai đoạn sơ khai và kỹ thuật phát hiện vẫn chưa sẵn sàng.”

John Hunt, chuyên viên hô hấp tại Bệnh viện Nhi ở Charlottesvill, ĐH Virginia, mặc dù kết quả vẫn còn mơ hồ ở một số phạm trù của nghiên cứu, phân tích hơi thở là một phương tiện phát hiện nhiều căn bệnh nhất định, ví dụ như viêm phổi, đáng tin cậy và không gây đau đớn. Hơi thở từ đường thở bình thường hơi có tính kiềm, độ pH khoảng 7.5, nhưng một người mắc bệnh đường hô hấp có thể có độ pH 3. “Giống như nhỏ nước chanh vào mắt.”

Theo Hunt, người đồng lập ra một công ty chế tạo thiết bị để thu mẫu hơi thở, đường thở gây ra độ axit này có thể là dấu hiệu sớm của bệnh phổi hoặc thải bỏ phổi ghép. Hen suyễn nặng – một nhóm triệu chứng, không phải bệnh – có thể do một số chất kích thích tế bào gây ra, từ lây nhiễm vi-rút đến tiếp xúc với khí thải diesel. Phân tích mẫu hơi thở có thể giúp phân biệt liệu tràn axit gây ra kích thích hay góp phần vào, giúp các bác sĩ kê thuốc hiệu quả hơn.

Có một bài thử chung đối với Helicobacter pylori, vi khuẩn gây bệnh dạ dày có thể gây loét. H. pylory có một loại enzyme con người thiếu mà phá vỡ u-rê. Bệnh nhân uống một hợp chất có u-rê từ đồng vị cacbon nặng. Nếu vi khuẩn chiếm lấy chất này, nó phá vỡ chất u-rê, và đồng vị cacbon nặng có thể phát hiện được trong hơi thở.

Các nhà khoa học đang nghiên cứu các hợp chất dễ bay hơi trong hơi thở để xem liệu có một hợp chất hay xuất hiện hoặc một mẫu chung ở người bị một số loại ung thư. Các tế bào ung thư sinh ra các hợp chất khác so với các tế bào khỏe mạnh – các nhà nghiên cứu đã xác định hơn 20 chất bay hơi này. Những bài nghiên cứu đăng tải trên tờ Cancer Biomarkers mùa thu trước và trên Clinica Chimica Acta tháng 3, các nhà nghiên cứu trình bày hai bài phân tích so sánh các hợp chất trong hơi thở của 193 bệnh nhân ung thư phổi với 211 chất điều khiển. Cả hai mô hình đều nhận diện chính xác các bệnh nhân ung thư phổi đến 84%.

Theo Michael C. Madden, chuyên gia chất độc thuộc EPA, các phân tử mục tiêu sẽ quyết định phương pháp thu. Madden, Pleil và những cộng sự khác vừa xuất bản một phương pháp thu mới trên tờ Journal of Breath Reasearch. Những kỹ thuật sử dụng những công cụ có sẵn – một ống bơm thủy tinh 75-ml và một ống nghiệm nhỏ - có thể chuẩn bị và trữ nhiều mẫu cùng một lúc.

Nhìn chung, thu mẫu đòi hỏi phải thở vào một ống thu với sức dành để chơi kèn trumpet hay clarinet. Thở 5 phút sẽ cho ra 1ml lắng đọng hơi thở. Những mẫu sau đó được đậy kín, đông lạnh nếu cần và đem đến phòng thí nghiệm để phân tích.

Phía bên phân tích là nơi tốn nhiều công sức. “Đó là mặt hạn chế. Nhiều loại thí nghiệm rất khó tiến hành. Dễ dàng đối với bệnh nhân, nhưng vất vả đối với phòng thí nghiệm."

Madden cho biết họ đang mở rộng phạm vi nghiên cứu gồm cả việc tìm những protein do các tế bào bệnh sinh ra. Tế bào phổi bị chất ô nhiễm tấn công có thể sinh ra interleukin 8, một loại protein tận dụng tế bào hệ thống miễn dịch từ máu. Ví dụ, nếu hàng trăm học sinh tiếp xúc khí thải diesel, phân tích hơi thở có thể tiết lộ interleukin hoặc cytokine, ta có thể hiểu nhanh phổi của học sinh đang đối phó với đợt tấn công như thế nào.

Cuối cùng, Madden cho biết, những bộ protein có thể được xác định để chỉ ra các chất tiếp xúc nhất định. “Nếu bạn xem xét 100 protein, có 10 protein nổi bật chỉ có ở khí thải nhà máy hay 10 của ô-zôn?” Hợp tác tốt hơn giữa các nhà bác sĩ điều trị phía bên y học và các nhà khoa học phía bên môi trường sẽ giúp thúc đẩy viễn cảnh đó.

Hunt phát biểu “Điều này thú vị và mở rộng lĩnh vực – một công cụ nghiên cứu sắp xuất hiện và mọi người gặp khó khăn diễn dịch sang thế giới của y khoa. Tôi nghĩ sẽ có nhiều điều xảy ra trong vòng vài năm tới. Cuối cùng, chúng ta có thể ngửi được mọi người đang sống thế nào.”