captcha image

A password will be e-mailed to you.

Psy świetnie sobie radzą z wywąchiwaniem SARS-Cov-2 w próbkach pobranych od chorych. Robią to lepiej i szybciej niż jakiekolwiek testy, nawet te genetyczne. O naukowych dowodach na tę nadzwyczajną zdolność u „czworonożnych analityków” pisze Ewa Biela, doktor nauk biologicznych, miłośniczka psów i właścicielka dwóch psów tropiących.

Na zdjęciu Moyra, suka hovawart należąca do Ewy Bieli, autorki artykułu. Moyra jest psem tropiącym. Fot. Przemysław Kliś

Od jakiegoś czasu pojawiały się doniesienia o tym, że psy mogą być sprawniejsze w rozpoznawaniu  SARS-Cov-2 niż jakiekolwiek testy diagnostyczne. Ich zdolności w tej dziedzinie dostrzeżono już kilka miesięcy temu, wskutek czego uruchomiono badania mające sprawdzić słuszność tych przypuszczeń. A teraz cztery psy rozpoczęły pracę na helsińskim lotnisku, gdzie wywąchują zakażonych koronawirusem. To kroki w dobą stronę, bo wygląda na to, że czworonożni przyjaciele mogą nam bardzo pomóc w walce z COVID-19.

Dlaczego nie wystarczą już dostępne testy?

Obecna pandemia ma bardzo zdradliwy charakter. Zakażać mogą osoby, które jeszcze nie wykazują objawów choroby, a z czasem będą chore. Zakażać mogą też ci, u których nigdy nie rozwiną się objawy. Część społeczeństwa przechodzi chorobę bardzo ciężko, rekonwalescencja bywa długa, a ryzyko śmierci jest stosunkowo duże.
Testy wykrywające wirusa są drogie i czasochłonne, zatem szybkie sprawdzenie dużej grupy ludzi jest praktycznie niewykonalne. Lokalne ogniska epidemii rozszerzają się, zanim uda się odizolować chorych, a personel medyczny, którego i tak brakuje, często izolowany jest niepotrzebnie.

Nic zatem dziwnego, że podejmowane są kolejne wysiłki, by usprawnić testowanie i umożliwić izolację chorych. W takiej sytuacji samobieżny, szybki i czuły detektor na czterech łapach, napędzany suchą karmą, mógłby dać nam gigantyczną przewagę w walce z rozprzestrzenianiem się wirusa i przyczynić się do uratowania tysięcy osób.

Pies skuteczniejszy od PCR

Pies może w krótkim czasie „przetestować” wiele osób, wskazując tych, którzy powinni zostać odizolowani i dodatkowo przebadani. Właśnie tak wykrywanie potencjalnie zakażonych jest prowadzone w pilotażowym programie w Helsinkach. Dla ochrony przewodników psów, personelu, a także dla ułatwienia psom pracy badani nie mają z nimi kontaktu. Osoby, których próbki psy oznaczyły jako pozytywne, są kierowane na test molekularny PCR.

W podobny sposób psy mogłyby umożliwić choćby tylko wstępną analizę próbek osób podejrzewających u siebie infekcję. Mogłyby też „przeskanować” pracowników zakładu pracy czy szkoły, w której jest ognisko wirusa, albo uczestników pechowego wesela.

Doniesienia na temat skuteczności psów w wykrywaniu próbek zainfekowanych nowym koronawirusem są niezwykle imponujące – skuteczność w badaniu przeprowadzonym przez niemieckich naukowców[1] osiągnęła 94 proc. Z 1012 próbek pochodzących od pacjentów psy poprawnie wykryły 157 pozytywnych próbek, nie rozpoznając istniejącego zakażenia w 30 przypadkach. Jednocześnie poprawnie odrzuciły 792 próbki negatywne, zaś 33 próbki negatywne zakwalifikowały jako pozytywne. Jeśli weźmiemy pod uwagę, że i specjalistyczne testy nie są wolne od błędów, wynik uzyskany przez psy jest naprawdę godny podziwu, a niekiedy lepszy od wyników testów PCR.

Tempo testowania również zachwyca. Test PCR wymaga specjalistycznego sprzętu, drogich odczynników i oczyszczenia próbki przed jej badaniem. W praktyce jego wykonanie, od pobrania próbki do otrzymania wyniku, zajmuje nawet trzy dni (a i to nie licząc opóźnień wynikających z problemów organizacyjnych i możliwości sprawdzenia wyniku). Tymczasem odpowiednio przeszkolony pies potrzebuje około 5 sekund na analizę próbki, a w opisanym badaniu jeden pies testował około 180 próbek dziennie.

Również wspomniani wcześniej badacze z Helsinek opisali sukcesy. W badaniu próbek moczu psy wykrywały wirusa nawet 5 dni przed pojawieniem się objawów choroby, a więc wcześniej niż testy. Podobne eksperymenty są prowadzone również w USA, Japonii i Francji.

Zapach choroby

Odpowiednio przeszkolone psy od dawna ułatwiają życie chorym ludziom: uprzedzają właścicieli o spadku poziomu cukru czy nadchodzącym ataku padaczkowym. Psy wykrywają narkotyki, odnajdują materiały wybuchowe odnajdują telefony komórkowe w więzieniach, szukają ludzi pod śniegiem, w gruzowiskach albo idą tropem zaginionych. Te czworonogi są w stanie wywąchać niemal wszystko. Ich zdolność do wykrywania zapachu jest tak duża, że dla niektórych substancji potrafią wykryć jedną cząsteczkę na trylion (czyli 1 na 1012 – ppt), co jest wartością o trzy rzędy wielkości mniejszą niż najczulsze dostępne instrumenty[2].  

W pracy z materiałem biologicznym psy skupiają się na tzw. lotnych składnikach organicznych (volatile organic compounds – VOC) pochodzenia komórkowego, które oddają aktualny stan metaboliczny danego organizmu[3]. Zazwyczaj są to niewielkie cząsteczki organiczne mające w swej budowie 3-20 atomów węgla.

Z tego względu nie może więc być mowy o wywąchaniu wirusa jako takiego. Jednak jak najbardziej możliwe jest wykrycie innych, dużo mniejszych związków powstających w zakażonych komórkach lub zmiany proporcji pomiędzy ich ilością. VOC przemieszczają się w obrębie organizmu, wędrują z krwią i wydostają na zewnątrz z wydychanym powietrzem, potem, lub moczem.

Oczywiście każdy człowiek pachnie inaczej w zależności od swojego pochodzenia etnicznego, kulturowego, zestawu genów, diety, stosowanych kosmetyków, miejsc, w których przebywał… Ale psy mają ogromną zdolność dyskryminacji, czyli odrzucenia nieistotnych z danego punktu widzenia zapachów, i potrafią skupić się tylko na jednym lub kilku istotnych.

Na tym etapie łatwo się domyślić, że choroba – czy to bakteryjna, czy wirusowa – będzie w szczególny i najprawdopodobniej charakterystyczny tylko dla siebie sposób skutkować obecnością pewnych szczególnych VOC w ludzkim organizmie (przy czym w przypadku bakterii będą to również składniki ich własnego metabolizmu, zaś w przypadku nieaktywnych metabolicznie wirusów czy nowotworów – jedynie produkty przemian w komórkach gospodarza, w tej sytuacji – człowieka).

Dużą rolę w możliwości wykrywania zapachów odgrywa również stężenie cząsteczek zapachu w powietrzu, co w wielu przypadkach może mieć dla psa dodatkową wartość informacyjną. 

Fenomen psiego nosa

Powierzchnia psiego nosa, zwykle czarna, zimna i wilgotna, nazywana truflą, ma swój unikalny wzór. Wilgoć na psim nosie to nie przypadek. Pozwala ona zaabsorbować cząsteczki zapachowe, które – rozpuszczone w śluzie – są transportowane w głąb jamy nosowej. W psim nosie, pod warstwą owego śluzu, znajduje się (zależnie od rasy psa) 200–300 mln neuronów posiadających w swej błonie komórkowej odpowiednie białka receptorowe dla poszczególnych zapachów[4].

Nos Moyry. Fot. Przemysław Kliś

Kiedy taki receptor zostanie pobudzony przez związanie się z nim specyficznej dla niego cząsteczki zapachowej na zewnątrz komórki, podlega przemianie również w swojej części wewnątrzkomórkowej. Ta przemiana rozpoczyna całą biochemiczną kaskadę sygnalizacyjną, która ostatecznie skutkuje przekazaniem sygnału nerwowego z pobudzonego w ten sposób neuronu do opuszki węchowej – rejonu mózgu odpowiedzialnego za przetwarzanie i interpretację zapachów.

Każdy rodzaj białka będącego receptorem zapachu jest kodowany przez inny gen i rozpoznaje inny rodzaj cząsteczek zapachowych. Na jednym neuronie znajduje się wiele kopii identycznego białka, receptora zapachu – zawsze tylko jednego. W ten sposób sygnał z danego neuronu trafia w odpowiednie miejsce w mózgu i może być jednoznacznie interpretowany.

Bezkonkurencyjny niuchacz

Powierzchnia, jaką zajmują neurony rozpoznające zapach w psim nosie, to nawet 170 cm2! Przy czym zależy to głównie od długości psiej kufy, tak więc rasy brachycefaliczne, czyli mające krótkie pyski, nie są mistrzami w rozpoznawaniu zapachów. Człowiek wypada w tym porównaniu bardzo blado ze swoimi 10 mln receptorów na „żałosnych” 10 cm2 powierzchni. Powierzchnia pokryta receptorami węchowymi w psim nosie może być tak ogromna dzięki temu, że tworzy silnie rozbudowany labirynt.

Tomografia kufy Charliego, drugiego psa Ewy. Źródło: Clinique Vétérinaire GRIVEGNEE-LIEGE

To jednak nie koniec. Również liczba rodzajów receptorów węchowych u psów jest znacznie większa niż u ludzi: wynosi około 1200 u psa i około 350 u człowieka[5]. Wydaje się, że 1200 to wciąż niewiele, ale pojedyncza cząsteczka zapachowa rozpoznawana jest przez więcej niż jeden rodzaj receptora, tak więc kombinacje oddziaływań pozwalają psu wykryć nawet miliony różnych zapachów.

Trzeba tu podkreślić, że „moc obliczeniowa” psiego mózgu dla interpretacji zapachów jest znacznie większa niż ta u człowieka. Psia opuszka węchowa jest proporcjonalnie około 40 razy większa niż u człowieka. To wszystko sprawia, że psi węch jest, póki co, bezkonkurencyjny w identyfikacji cząsteczek zapachowych.

Byle nie narazić psa na infekcję

Oczywiście wyszkolenie od zera psa do „wywąchiwania” śladów zapachowych SARS-Cov-2 wymaga czasu i nakładów finansowych. Jednak należy wiedzieć, że wyszkolenie już odpowiednio przygotowanego psa – czyli nauczonego tropienia – do rozpoznania konkretnego zestawu zapachów nie jest przesadnie długie. Według badań prowadzonych przez niemieckich naukowców psy służące w wojsku przygotowano do wywąchiwania VOC charakterystycznych dla próbek śliny zakażonych SARS-Cov-2 w zaledwie tydzień!

Jedyną wątpliwość budzi to, że psy mogą być w pewnym stopniu narażone na infekcję[6]. Czworonogi nie wykazują żadnych jej objawów i nie jest znany przypadek, w którym pies zakaziłby człowieka, jednak nawet znikome prawdopodobieństwo, że z czasem mogłoby do tego dojść, budzi to pewien niepokój. Dlatego w badaniach niemieckich naukowców próbki śliny były inkubowane z beta-propiolaktonem, który inaktywuje wirusa, jednak to przedłuża czas analizy o dobę, co ogranicza w jakimś stopniu możliwość wykorzystania psów do testów.

W Finlandii próbki pobierane są przez przetarcie karku czystą ściereczką. Być może tymczasowo pobranie takiej właśnie próbki minimalizuje ryzyko zakażenia. A z czasem może znajdziemy sposób na ochronę czworonożnych analityków i będzie można bardziej powszechnie korzystać z pomocy ich wspaniałych, czarnych, mokrych i zimnych nosów.


Bibliografia:

[1] Jendrny, P., Schulz, C., Twele, F. et al. Scent dog identification of samples from COVID-19 patients – a pilot study. BMC Infect Dis 20, 536 (2020). https://doi.org/10.1186/s12879-020-05281-3

[2] Walker DB, Walker JC, Cavnar PJ, Taylor JL, Pickel DH, Hall SB, et al. Naturalistic quantification of canine olfactory sensitivity. Appl Anim Behav Sci (2006) 97(2):241–54. https://doi.org/10.1016/j.applanim.2005.07.009 

[3] Hung R, Lee S, Bennett JW. Fungal volatile organic compounds and their role in ecosystems. Appl Microbiol Biotechnol(2015) 99(8):3395–405. https://doi.org/10.1007/s00253-015-6494-4

[4] Jenkins E.K, DeChant M.T.,and  Perry E.B, When the nose doesn’t know: Canine olfactory function associated with health, management, and potential links to microbiota, Front. of Vet. Sci., 2019 https://doi.org/10.3389/fvets.2018.00056

[5] Olender T, Fuchs T, Linhart C, Shamir R, Adams M, Kalush F, Keh M, Lancet D. 2004. The canine olfactory subgenome. Genomics. 83:361–372 https://doi.org/10.1016/j.ygeno.2003.08.009

[6] Thomas H. C. Sit1et al., Infection of dogs with SARS-CoV-2, https://doi.org/10.1038/s41586-020-2334-5

Czego u nas szukaliście?

3 2 votes
Article Rating
Subscribe
Powiadom o
guest

Witryna wykorzystuje Akismet, aby ograniczyć spam. Dowiedz się więcej jak przetwarzane są dane komentarzy.

2 komentarzy
Oldest
Newest Most Voted
Inline Feedbacks
View all comments
Arek Wittbrodt
Arek Wittbrodt
2 miesięcy temu

„W Finlandii próbki pobierane są przez przetarcie karku czystą ściereczką. ”

A no właśnie – wszędzie mówi się o zasłanianiu twarzy, żeby wirus nie przenosił się metodą kropelkową, żeby nie dotykać okolic ust, nosa i oczu – żeby nie przeniósł się z rąk na błony śluzowe, gdzie mógłby wniknąć do wnętrza komórek.

A co z potem? Czy wirus może być obecny w pocie osoby zarażonej? Czy jest tam aktywny? Czy pot (kwaśne pH) wpływa jakoś na aktywność wirusa lub jego żywotność?

Eva
Eva
Reply to  Arek Wittbrodt
2 miesięcy temu

Nie ma dowodów na to, by wirus znajdował się w pocie. Nie ma też doniesień, by infekował komórki skóry. Przypuszczam, że zostało to sprawdzone (choć to tylko mój domysł). Dodatkowo próbka pobierana jest z karku prawdopodobnie dlatego, by zminimalizować ryzyko, że na skórze osadziły się jakieś wydzieliny z dróg oddechowych.
Niestety na żadne z zadanych pytań nie mogę odpowiedzieć z całą pewnością podpierając się dowodami.

Nie ma więcej wpisów
2
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x