Σύνοψη
- Ερευνητές του πανεπιστημίου ETH Zurich δημιούργησαν μια φορητή συσκευή (στα πρότυπα του αλκοολόμετρου) που ανιχνεύει την καύση λίπους σε πραγματικό χρόνο.
- Η συσκευή καταγράφει τα επίπεδα ακετόνης στην αναπνοή με ακρίβεια φασματόμετρου μάζας, εξάγοντας αποτελέσματα σε μόλις 90 δευτερόλεπτα.
- Σε κλινική μελέτη με 12 συμμετέχοντες (312 δείγματα), το σύστημα κατάφερε να ξεχωρίσει με απόλυτη ακρίβεια τη λιπόλυση κατά την έντονη άσκηση, τη νηστεία και την κετογονική δίαιτα.
- Η τεχνολογία κυκλοφορεί ήδη εμπορικά υπό την ονομασία Nutrion από την Alivion AG, στοχεύοντας στην παρακολούθηση ασθενών με διαβήτη, αθλητών και ατόμων σε θεραπείες αγωνιστών GLP-1.
Η μέτρηση της απώλειας λίπους βασιζόταν μέχρι σήμερα σε παρεμβατικές μεθόδους αιμοληψίας ή σε ανακριβείς «έξυπνες» ζυγαριές βιοηλεκτρικής εμπέδησης. Οι τελευταίες παρέχουν μεν μια γενική εικόνα της άλιπης μάζας, αλλά δεν επαρκούν για ακριβή και βραχυπρόθεσμα συμπεράσματα καταβολισμού.
Ερευνητές από το πανεπιστήμιο ETH Zurich παρουσίασαν μια φορητή συσκευή που λειτουργεί στα πρότυπα των αλκοολόμετρων της αστυνομίας, αλλά ανιχνεύει τον μεταβολισμό του λίπους. Μέσω της λεπτομερούς ανάλυσης της εκπνεόμενης ακετόνης, η νέα υλοποίηση προσφέρει ακρίβεια που μέχρι πρότινος απαιτούσε εξοπλισμό κλινικού εργαστηρίου.
Πώς λειτουργεί το «αλκοολόμετρο» καύσης λίπους;
Το σύστημα, το οποίο διατίθεται εμπορικά ως Nutrion από την εταιρεία Alivion AG, είναι ένας φορητός ανιχνευτής που μετρά τη συγκέντρωση ακετόνης στην εκπνοή μέσα σε 90 δευτερόλεπτα. Η ακετόνη αποτελεί τον κύριο βιοδείκτη λιπόλυσης. Συνεργάζεται άμεσα με εφαρμογή smartphone και προσφέρει εύρος ανίχνευσης από 0,2 έως 45 ppm (μέρη ανά εκατομμύριο) με απόλυτη εργαστηριακή ακρίβεια.
Η ακετόνη αποτελεί ένα πτητικό υποπροϊόν που παράγεται στο ήπαρ όταν το σώμα αρχίζει να καίει λιπαρά οξέα αντί για υδατάνθρακες, μια κατάσταση ευρύτερα γνωστή ως κέτωση. Καθώς το μέγεθος του μορίου της επιτρέπει να περνά εύκολα από την κυκλοφορία του αίματος στους πνεύμονες, αποβάλλεται με φυσικό τρόπο μέσω της αναπνοής. Ωστόσο, η ανίχνευση της εκτός εργαστηριακού περιβάλλοντος ήταν ανέκαθεν προβληματική, λόγω της υγρασίας του περιβάλλοντος, των αλλαγών στη θερμοκρασία και των υπόλοιπων ρύπων που επηρεάζουν τη σταθερότητα των συμβατικών αισθητήρων.
Η ερευνητική ομάδα αφιέρωσε 10 ολόκληρα χρόνια στην ανάπτυξη και τελειοποίηση ενός αισθητήρα εξαιρετικά υψηλής ευαισθησίας, καθώς είναι ικανός να εντοπίσει ένα και μοναδικό μόριο ακετόνης ανάμεσα σε εκατό εκατομμύρια άλλα μόρια. Το ενσωματωμένο σύστημα φιλτραρίσματος απομονώνει τα υπόλοιπα αέρια συστατικά (όπως το διοξείδιο του άνθρακα), ενώ η συνοδευτική εφαρμογή στο smartphone διαδραματίζει τον πλέον κρίσιμο ρόλο. Καθοδηγεί τον χρήστη ώστε να ασκήσει τη σωστή πίεση κατά την εκπνοή και μετρά τον όγκο του αέρα, εξασφαλίζοντας ότι το δείγμα προέρχεται από το βαθύτερο σημείο των πνευμόνων (κυψελιδικός αέρας), ώστε να μην επηρεάζεται η τελική μέτρηση από την ξηρότητα του στόματος ή τυχόν προηγούμενη κατανάλωση τροφής.
Τα δεδομένα της κλινικής μελέτης και η σύγκριση με τα εργαστήρια
Στην επικύρωση της τεχνολογίας, επικεφαλής της προσπάθειας ήταν η ερευνήτρια και υποψήφια διδάκτωρ του ETH, Simone Hersberger. Η επιστημονική ομάδα δοκίμασε τον ανιχνευτή Nutrion σε 12 υγιείς ενήλικες συμμετέχοντες υπό πραγματικές, καθημερινές συνθήκες, συλλέγοντας συνολικά 312 δείγματα αναπνοής. Για να επιβεβαιώσουν την εγκυρότητα της συσκευής, οι επιστήμονες συνέκριναν απευθείας τις ενδείξεις του φορητού αλκοολόμετρου με τα αποτελέσματα ενός φασματόμετρου μάζας, της αναλυτικής μεθόδου που αποτελεί το «χρυσό πρότυπο» στις εξειδικευμένες εργαστηριακές αναλύσεις αερίων. Τα αποτελέσματα που παρείχε η φορητή συσκευή ταυτίστηκαν πρακτικά με τον βαρύ, ακριβό εξοπλισμό του εργαστηρίου.
Η μελέτη επικεντρώθηκε στην παρακολούθηση της εκπνεόμενης ακετόνης κάτω από τέσσερα διαφορετικά μεταβολικά σενάρια. Ελαφριά άσκηση ακολουθούμενη από γεύμα πλούσιο σε υδατάνθρακες, έντονη προπόνηση ακολουθούμενη από αντίστοιχο γεύμα υδατανθράκων, κατανάλωση ενός γεύματος πλούσιου σε λιπαρά (κετογονικού τύπου) και τέλος, πλήρη νηστεία. Οι καταγραφές έδειξαν ότι τα επίπεδα ακετόνης παρέμειναν φυσιολογικά χαμηλά μετά την ελαφριά άσκηση. Αντιθέτως, η συγκέντρωση του αερίου αυξήθηκε ραγδαία κατά την έντονη προπόνηση, επιβεβαιώνοντας τη μαζική στροφή του οργανισμού στο λίπος ως πηγή καυσίμου. Μετά την έντονη άσκηση, η χορήγηση υδατανθράκων έριξε άμεσα τις μετρήσεις (σταματώντας τη λιπόλυση), ενώ η νηστεία και η κατανάλωση λιπαρών κράτησαν τους δείκτες της ακετόνης ψηλά, ακολουθώντας ακριβώς τη βιολογική πορεία που ανιχνεύεται με τα παραδοσιακά αιματολογικά τεστ.
Ιατρικές εφαρμογές, θεραπείες GLP-1 και αθλητική επιστήμη
Η ικανότητα άμεσης, μη επεμβατικής παρακολούθησης του μεταβολισμού ανοίγει νέους δρόμους στην ιατρική περίθαλψη. Ιστορικά, η αξιόπιστη παρακολούθηση της κέτωσης απαιτεί τακτικές εξετάσεις αίματος με τρύπημα στο δάχτυλο για τη μέτρηση των κετονών, μια διαδικασία επίπονη και ανασταλτική για πολλούς ασθενείς. Με το Nutrion, οι επαγγελματίες υγείας αποκτούν τη δυνατότητα να παρακολουθούν αναίμακτα τους ασθενείς που ακολουθούν ειδικές διατροφικές παρεμβάσεις. Οι κετογονικές θεραπείες που χρησιμοποιούνται για την αντιμετώπιση της επιληψίας, της σοβαρής παχυσαρκίας ή των μεταβολικών συνδρόμων όπως ο διαβήτης, μπορούν πλέον να εξατομικευτούν με βάση τα καθημερινά, αντικειμενικά δεδομένα του ασθενούς.
Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η εφαρμογή του συστήματος στην παρακολούθηση ασθενών που λαμβάνουν αγωγές με τα φάρμακα κατηγορίας GLP-1 (π.χ. σεμαγλουτίδη). Οι ιατροί μπορούν να ελέγχουν άμεσα αν η φαρμακευτική αγωγή, σε συνδυασμό με τη μειωμένη πρόσληψη θερμίδων, οδηγεί όντως στην επιθυμητή λιπόλυση και δεν προκαλεί απλώς απώλεια μυϊκού βάρους. Παράλληλα, οι επαγγελματίες αθλητές αντοχής ή τα άτομα που αναζητούν τη βελτιστοποίηση της σωματικής τους σύστασης, αποκτούν ένα εργαλείο απόλυτης μικρορύθμισης. Γνωρίζουν επακριβώς πότε το σώμα τους έχει εξαντλήσει τα αποθέματα γλυκογόνου και έχει μεταβεί στην ενεργειακή κατανάλωση των λιποκυττάρων.
