Микробное происхождение запахов тела
"Запахи обладают силой убеждения большей, чем слова, внешность, эмоции или воля".
Это слова Патрика Зюскинда из его популярного романа "Парфюмер: история убийцы". Его слова, хотя и используются для описания того, как обоняние связано с человеческими чувствами к предмету или человеку, находят широкое подтверждение в природе. Цветы издают ароматы в качестве эволюционной стратегии для привлечения опылителей и обеспечения воспроизводства, а многие виды насекомых, рыб и млекопитающих издают специфические запахи для привлечения партнеров. Так, самцы коричневых леммингов могут определить, спаривалась ли когда-либо самка, просто по запаху.
От человека также исходит целый ряд запахов, не все из которых приятны. Возьмем, к примеру, вонючие подмышки или ноги! Запах тела (ЗТ) - довольно распространенная проблема, с которой сталкиваются люди в тот или иной момент своей жизни, и чаще всего корнем проблемы являются микробы. Комменсальные микроорганизмы на коже метаболизируют определенные соединения, содержащиеся в поте, и могут производить дурно пахнущие запахи. Запах пота можно скрыть с помощью дезодорантов и антиперспирантов, но иногда запах может быть признаком заболевания.
У человека есть 3 типа потовых желез - апокриновые, эккриновые и сальные. В то время как эккриновые потовые железы присутствуют на всех типах кожи тела, апокриновые и сальные ограничены определенными местами. Запах тела в основном вызывается апокринными потовыми железами, которые активизируются в период полового созревания. Эти потовые железы развиваются в волосистых областях, таких как подмышки, гениталии и кожа головы, где они выделяют маслянистую жидкость, состоящую из белков, липидов и стероидов. Вопреки распространенному мнению, эта вязкая жидкость (пот) от природы почти не имеет запаха. Только когда члены кожной микробиоты метаболизируют эти выделения, они производят неприятные побочные продукты, которые и вызывают запах тела. У людей подмышки представляют собой влажную, теплую среду, в которой могут процветать микробы, что делает их "сладким метом" для микроорганизмов.
Состав микробиоты кожи варьирует от одного человека к другому, а также в разных местах у одного и того же человека; иногда даже левая подмышка может иметь совершенно другую флору по сравнению с правой. Однако основные бактериальные игроки, которые колонизируют кожу и производят запах тела, схожи. Некоторые распространенные кожные бактерии, вызывающие запах тела, включают представителей родов Corynebacterium, Staphylococcus и Cutibacterium.
Биохимия, лежащая в основе микробного преобразования пота в плохо пахнущие продукты, до сих пор полностью не изучена. Однако запах можно в значительной степени объяснить производством летучих органических соединений (ЛОС), включая летучие жирные кислоты и тиоловые спирты.
Основные летучие жирные кислоты, которые способствуют появлению запаха тела, включают 3-метил-2-гексеновую кислоту (3M2H), которая имеет "козлиный" запах, и 3-гидрокси-3-метилгексаноидную кислоту (HMHA), которая имеет "тминоподобный" запах. Эти одоранты вырабатываются некоторыми представителями рода Corynebacterium, включая Corynebacterium striatum, Corynebacterium jeikeium и Corynebacterium bovis. Другие средне- и короткоцепочечные жирные кислоты также способствуют появлению запаха. Если у вас дурно пахнут ноги, это, вероятно, потому, что эпидермальный стафилококк разложил лейцин в вашем поте до изовалериановой кислоты - соединения, пахнущего сыром.
Тиоспирты получают свой зловонный запах из-за серы и, несмотря на то, что присутствуют в незначительных количествах, являются одними из самых резких ЛОС. 3-метил-3-сульфанилгексан-1-ол (3M3SH) - это тиоспирт, вырабатываемый Staphylococcus hominis, который придает подмышкам запах гнилого лука или мяса. S. hominis кодирует протонно-связанный олигопептидный транспортер, который импортирует конъюгированный с тиоалкоголем предшественник S-Cys-Gly-3M3SH в клетку, а последующий катаболизм приводит к образованию дурно пахнущего 3M3SH.
Несколько факторов, включая пол, генетику, возраст и диету, могут влиять на тип запаха, который испускает человек. Более того, было высказано предположение, что, подобно отпечаткам пальцев, запах тела каждого человека уникален и может быть частично обусловлен генетикой. У мужчин потовые железы крупнее и, как правило, вырабатывают больше пота, чем у женщин. Это обычно приводит к увеличению популяции Corynebacterium spp. и усилению сыроподобного запаха из-за выработки большего количества летучих жирных кислот.
Запах подмышек связан с геном ABCC11, который кодирует белок, переносящий молекулы через клеточные мембраны, включая частицы пота. Если ген ABCC11 не функционирует, частицы пота не могут преодолеть мембранный барьер и попасть в подмышечную впадину. Это приводит к голоданию бактерий на другой стороне поверхности кожи, поскольку они не могут получить доступ к органическим соединениям, содержащимся в поте, и метаболизировать их. В результате пахучие вещества не вырабатываются. Мутация ABCC11 с потерей функции достаточно распространена в восточноазиатских популяциях (80-95%).
Предполагается, что химическая природа запаха тела также меняется с возрастом. Считается, что характерный "запах дома престарелых" у пожилых людей связан с присутствием ненасыщенного альдегида 2-ноненаля. Это соединение имеет неприятный жирный и травянистый запах и образуется при окислительной деградации ω7 ненасыщенных жирных кислот в липидах поверхности кожи.
Существует не так много научно обоснованных рекомендаций по устранению запаха тела, но для его уменьшения или предотвращения обычно используются дезодоранты и антиперспиранты. Дезодоранты содержат химические вещества, которые убивают кожную флору и блокируют производство зловонных побочных продуктов. Антиперспиранты уменьшают количество выделяемого пота, закупоривая потовые железы. Многие из них содержат хлорид алюминия, который создает гелеобразное вещество, образующее пробки в потовых протоках кожи. Многие дезодоранты и антиперспиранты также содержат противомикробные средства, такие как пропиленгликоль, триклозан и хлорид бензалкония, которые уменьшают численность бактерий и приводят к изменению микробиома кожи в подмышках. Однако измененный микробиом может иметь и нежелательные последствия. Например, исследование показало, что использование антиперспирантов привело к увеличению количества актинобактерий, продуцирующих неприятный запах, у некоторых людей.
В то время как дезодоранты и антиперспиранты выполняют минимальную работу по снижению бактериальной нагрузки и их побочных продуктов, соответственно, растущее количество работ посвящено использованию пробиотиков и искусственных микробных сообществ для уменьшения неприятного запаха. Эта область все еще находится в зачаточном состоянии, но одна из разрабатываемых методик - трансплантация микроорганизмов в подмышечные впадины. В предварительной работе ученые использовали антибактериальные препараты для удаления микробиома подмышечных впадин у человека с ЗТ и заменили его бактериями из микробиома подмышечных впадин здорового (родственного) донора. Полные результаты об эффективности и успешности этой процедуры еще не опубликованы.
Некоторые медицинские состояния, связанные с нарушением обмена веществ, можно диагностировать по запаху, исходящему от кожи. Например, триметиламинурия ассоциируется с сильным запахом рыбы. Фенилкетонурия сопровождается затхлым запахом, а гиперметионинемия - запахом, напоминающим запах вареной капусты.
Профиль запаха тела также может быть использован для диагностики таких заболеваний, как малярия. Ученые собрали образцы кожных летучих веществ у более чем 400 школьников в малярийных районах Западной Кении и использовали их в сочетании с прогностическим моделированием для выявления бессимптомных малярийных инфекций со 100% чувствительностью. Эти исследования еще предстоит повторить в различных популяционных условиях, но полученные данные позволяют надеяться на то, что биомаркеры летучих веществ кожи станут надежной, неинвазивной стратегией для выявления бессимптомных малярийных инфекций.
Дополнительные исследования показали, что люди, больные малярией, имеют уникальную смесь кожных запахов, которая делает их более привлекательными для переносчиков-комаров. В одном исследовании ученые изучили ЛОС, связанные с носками, собранными у школьников в Западной Кении. Данные показали, что у детей, больных малярией, уровень альдегидов гептаналя, октаналя и ноналя был выше, чем у здоровых детей. Более того, эти летучие соединения обнаруживались антеннами комаров, что делало инфицированных малярией детей более подверженными дальнейшему нападению этих насекомых. Вырабатываются ли эти соединения паразитом или микробиотой кожи, еще предстоит выяснить.
В настоящее время широко признано, что многие соединения, способствующие появлению запаха тела, происходят от микробиома кожи, хотя мы имеем ограниченное представление о биохимии, лежащей в их основе. Определение структурной и молекулярной основы веществ-предшественников, не имеющих запаха, и способа их последующего преобразования в пахучие химические вещества может помочь в разработке стратегий по подавлению образования неприятного запаха.
Инновационные методы лечения, такие как пересадка микробиоты подмышек, могут дать передышку и психологическое облегчение людям с хроническим неприятным запахом тела. В то же время ученые разгадывают роль запаха при некоторых заболеваниях. Использование этого понимания поможет в разработке быстрых диагностических тестов, а также методов лечения различных патогенов и заболеваний.
