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Diagnóstico del aliento

El diagnóstico del aliento implica el análisis de una muestra del aliento humano para controlar, diagnosticar y detectar enfermedades y afecciones. Además de sus componentes primarios ( nitrógeno , oxígeno , dióxido de carbono y vapor de agua ), el aliento humano exhalado contiene más de mil otros compuestos en niveles traza. [1] Muchas de estas especies se forman como subproductos de procesos metabólicos y pueden ser indicativas de varias enfermedades y afecciones diferentes. A continuación se describen algunos ejemplos de dichos biomarcadores :

Acetona - Diabetes mellitus [1] Amoníaco - Enfermedad renal [2] Sulfuro de hidrógeno - Cirrosis hepática [3] Metano - Fermentación colónica [4]

Acetona en el aliento para el diagnóstico de la diabetes

La diabetes mellitus es una enfermedad crónica grave que afecta la manera en que el cuerpo utiliza los alimentos y, si no se trata, puede ser mortal. Afecta a más de 171 millones de personas en todo el mundo. [5]

La diabetes mellitus se puede subdividir en; diabetes tipo I , donde el cuerpo no produce insulina , la hormona que facilita la absorción de glucosa por las células; y diabetes tipo II , donde el cuerpo se vuelve resistente a la insulina , inhibiendo así el grado de uso de glucosa. En cada caso, el uso ineficaz de la glucosa como fuente de energía conduce a la posterior descomposición de los ácidos grasos para compensar. Este consumo de ácidos grasos por cetosis , produce acetona que se excreta en la sangre, antes de equilibrarse con el aire en los pulmones. Por lo tanto, la diabetes puede caracterizarse por niveles elevados de acetona en el aliento. [6] Se están desarrollando varias tecnologías nuevas para diagnosticar y controlar la diabetes por medio de una prueba de aliento con acetona . Se espera que la prueba de aliento algún día reemplace el uso de pruebas de sangre con punción en el dedo y proporcione un control no invasivo de la diabetes. [7] Estas tecnologías incluyen la espectroscopia de absorción mejorada por cavidad (CEAS) y la espectroscopia de emisión de plasma (PES).

Mezcla de compuestos orgánicos volátiles para diagnóstico temprano, fenotipado y predicción de la respuesta al tratamiento

El estado actual del arte del diagnóstico del aliento es el uso de una nariz electrónica para detectar la mezcla completa de compuestos orgánicos volátiles (VOC) en el aliento humano. [8] Breathomix BV está proporcionando el último avance: BreathBase®, [9] que puede diagnosticar el cáncer de pulmón hasta dos años antes que la atención clínica estándar. [10] Puede indicar a los médicos quién responderá a la inmunoterapia y es capaz de distinguir diferentes subtipos de enfermedad en asma y EPOC. [11] Por lo tanto, el tratamiento del asma / EPOC será más fácil y adaptado al paciente individual, acercándonos un paso más a la medicina personalizada / medicina de precisión .

Análisis de aerosoles en el aliento

El análisis de aerosoles del aliento consiste en el muestreo y análisis de partículas emitidas en el tracto respiratorio y presentes en el aliento exhalado. [12] Este es un campo relativamente nuevo que es muy prometedor para el diagnóstico directo de patógenos, como la influenza , y para el monitoreo in vivo de los componentes del fluido de revestimiento respiratorio ( epitelio respiratorio ), como proteínas y fosfolípidos . [13] Se utilizan varios métodos para muestrear aerosoles del aliento exhalado, como filtros, impactadores, filtros de impacto o precipitadores electrostáticos . [14] [15] Este último campo está relacionado con el del muestreo y análisis de bioaerosoles .

Referencias

  1. ^ ab Wang et al. (2009). "Análisis del aliento mediante técnicas espectroscópicas láser: biomarcadores del aliento, huellas espectrales y límites de detección" Sensors 2009, 9(10) doi :10.3390/s91008230
  2. ^ Thorpe et al. (2008). "Espectroscopia de peine de frecuencia óptica mejorada por cavidad: aplicación al análisis del aliento humano" Optics Express, 16(4) doi :10.1364/OE.16.002387
  3. ^ Modugno et al. (1998). "Detección de H2S a nivel de ppm utilizando un láser de diodo de telecomunicaciones" Optics Communications, 145(1-6) doi :10.1016/S0030-4018(97)00461-6
  4. ^ Marchand et al. (2006). "Respiración de hidrógeno y metano en poblaciones con diferente riesgo de cáncer de colon" International Journal of Cancer, 55(6) doi :10.1002/ijc.2910550603
  5. ^ Wild et al. (2004). "Prevalencia mundial de diabetes: estimaciones para el año 2000 y proyecciones para el año 2030", Diabetes Care, 27(5) doi :10.2337/diacare.27.5.1047
  6. ^ Turner et al. (2009) "La concentración de acetona en el aliento disminuye con la concentración de glucosa en sangre en pacientes con diabetes mellitus tipo I durante las pinzas hipoglucémicas" Journal of Breath Research, 3(4) doi :10.1088/1752-7155/3/4/046004
  7. ^ "La prueba de aliento para diabéticos 'está en camino'". Telegraph. 2007-09-25 . Consultado el 2011-12-31 .
  8. ^ Fielding, David; Hartel, Gunter; Pass, David; Brown, Michael; Dent, Annette; Agnew, Julienne; Dickie, Graeme; Ware, Robert S; Hodge, Robert (agosto de 2020). "La prueba del aliento con compuestos orgánicos volátiles detecta in situ el carcinoma de células escamosas de las regiones bronquial y laríngea y muestra perfiles distintos de cada tumor" (PDF) . Journal of Breath Research . 14 (4). Bristol, Reino Unido: IOP: 046013. doi :10.1088/1752-7163/abb18a. ISSN  1752-7163. PMID  33021204. S2CID  222144372.
  9. ^ "Solución BreathBase® | Breathomix". www.breathomix.com . Archivado desde el original el 6 de febrero de 2020.
  10. ^ de Vries, R.; van den Heuvel, Jm; Dagelet, Ywf; Dijkers, E.; Fabio, T.; de Jongh, Fhc; Jak, Pmc; Haarman, por ejemplo; Kester, S.; Bekkers, M.; van den Heuvel, mm; Baas, P.; en t Veen, Jccm; Maitland-van der Zee, Ah; Sterk, Pj (1 de mayo de 2019). "Detección temprana prospectiva de cáncer de pulmón en pacientes con EPOC mediante análisis electrónico de la nariz del aliento exhalado". C110. El futuro de los biomarcadores del cáncer de pulmón: ¿hacia dónde debemos mirar? . Sociedad Torácica Americana. págs. A7451. doi :10.1164/ajrccm-conference.2019.199.1_meetingabstracts.a7451. Número de identificación del sujeto  202804944.
  11. ^ de Vries, Rianne; Dagelet, Yennece WF; Spoor, Pien; Snoey, Erik; Jak, Patrick MC; Brinkman, Pablo; Dijkers, Erica; Bootsma, Simon K.; Elskamp, ​​Fred; de Jongh, Frans HC; Haarman, Eric G.; en 't Veen, Johannes CCM; Maitland-van der Zee, Anke-Hilse; Sterk, Peter J. (enero de 2018). "Fenotipado clínico e inflamatorio mediante respiratomía en enfermedades crónicas de las vías respiratorias independientemente de la etiqueta diagnóstica". Revista respiratoria europea . 51 (1): 1701817. doi : 10.1183/13993003.01817-2017 . ISSN  0903-1936. PMID  29326334.
  12. ^ Almstrand AC, Bake B, Ljungstrom E, Larsson P, Bredberg A, Mirgorodskaya E, et al. Efecto de la apertura de las vías respiratorias en la producción de partículas exhaladas. J Appl Physiol. 2010;108(3):584–8.
  13. ^ Almstrand AC, Ljungström E, Lausmaa J, Bake B, Sjövall P, Olin AC. Monitoreo de las vías respiratorias mediante recolección y análisis espectrométrico de masas de partículas exhaladas. Química anal. 15 de enero de 2009; 81 (2): 662–8.
  14. ^ Pardon, Gaspard; Ladhani, Laila; Sandström, Niklas; Ettori, Maxime; Lobov, Gleb; van der Wijngaart, Wouter (2015). "Muestreo de aerosoles utilizando un precipitador electrostático integrado con una interfaz microfluídica". Sensores y actuadores B: Química . 212 : 344–352. doi :10.1016/j.snb.2015.02.008. ISSN  0925-4005.
  15. ^ Ladhani, Laila; Perdón, Gaspard; Lunas, Pieter; Goossens, Herman; van der Wijngaart, Wouter (2020). "Muestreo electrostático del aliento del paciente para la detección de patógenos: un estudio piloto". Fronteras en Ingeniería Mecánica . 6 . doi : 10.3389/fmech.2020.00040 . ISSN  2297-3079.