Анализ выдыхаемого воздуха поможет увидеть, когда организм действительно сжигает жир
Анализ выдыхаемого воздуха поможет увидеть, когда организм действительно сжигает жир Если человек решил похудеть, у него возникает вполне закономерный вопрос: работает ли то, что он делает? Весы отвечают на него плохо. Сегодня масса тела может измениться из-за воды, соли, плотного ужина или тренировки. Даже если жировая ткань постепенно уменьшается, увидеть это получится далеко не сразу. Поэтому исследователи уже давно ищут способ оценивать не результат через несколько недель, а сам процесс сжигания жира здесь и сейчас. Оказывается, часть ответа буквально вылетает вместе с каждым нашим выдохом. Когда организму не хватает углеводов или потребность в энергии резко возрастает, например во время интенсивной физической нагрузки, он начинает активнее использовать жирные кислоты. В печени они превращаются в кетоновые тела. Одно из них, ацетоацетат, может распадаться с образованием ацетона. Этот ацетон попадает в кровь, затем в легкие и выводится с выдыхаемым воздухом. Именно поэтому концентрация ацетона может служить своеобразным индикатором того, насколько активно организм получает энергию из жиров. До сих пор использовать этот показатель в повседневной жизни было сложно. Самый точный способ определить кетоз остается лабораторным. Обычно измеряют уровень β гидроксибутирата в крови, но для этого необходимо проколоть палец. Существуют и высокоточные методы оценки состава тела, включая МРТ и специализированное сканирование, однако они доступны только в клиниках. Анализ выдыхаемого воздуха кажется гораздо привлекательнее, но создать достаточно точный портативный прибор долгое время не удавалось. Эту задачу попытались решить исследователи из Федерального технологического института в Цюрихе, Цюрихского университетского госпиталя и компании Alivion AG. Они разработали компактный анализатор дыхания Nutrion, который определяет концентрацию ацетона в выдыхаемом воздухе. В основе устройства лежит хеморезистивный сенсор, покрытый наночастицами триоксида вольфрама, легированного кремнием. Когда молекулы ацетона связываются с поверхностью сенсора, меняется его электрическое сопротивление. Именно по этому изменению прибор рассчитывает концентрацию ацетона. Интересно, что первоначально этот датчик создавался вовсе не для контроля похудения. Еще в 2017 году эта же группа исследователей разрабатывала его как возможный инструмент диагностики сахарного диабета, поскольку при диабетическом кетоацидозе содержание ацетона в выдыхаемом воздухе резко возрастает. Однако чувствительность сенсора оказалась настолько высокой, что он смог фиксировать гораздо более тонкие изменения, возникающие у здоровых людей во время физических нагрузок и изменения характера питания. Чтобы повысить точность измерений, исследователи предусмотрели сразу несколько решений. Перед тем как воздух попадет на сенсор, он проходит через специальную сорбционную колонку, которая удаляет вещества, способные исказить результат. Кроме того, прибор синхронизируется со смартфоном через Bluetooth. На экране появляется круг, который помогает пользователю поддерживать одинаковую силу выдоха, что также делает измерения более воспроизводимыми. Сначала устройство проверили в лаборатории. Через него пропускали воздух с известной концентрацией ацетона от 0,5 до 25 ppm и сравнивали результаты с показателями масс спектрометрии с переносом протона и времяпролетным детектором, которая считается золотым стандартом анализа выдыхаемого воздуха. Новый прибор продемонстрировал высокое совпадение результатов, хорошую воспроизводимость и минимальные различия между разными экземплярами устройства. После этого исследователи протестировали прибор у 12 здоровых добровольцев. Участники выполняли физические упражнения различной интенсивности, соблюдали кетогенную или богатую углеводами диету либо только меняли питание без тренировок. Во время эксперимента регулярно измеряли концентрацию ацетона в выдыхаемом воздухе, уровень β гидроксибутирата в крови и содержание глюкозы в межклеточной жидкости.