Человек отвечает на укусы собак с помощью умной оптики

Неинвазивная диагностика, такая как световые сканеры и мазки, всё чаще используется для выявления заболеваний у людей. Теперь учёные при поддержке ЕС пытаются распространить эти методы на лечение домашних питомцев.

По оценкам, в европейских домохозяйствах живут 90 миллионов собак. Наличие собаки в семье может повысить физическую активность людей, уменьшить чувство изоляции и одиночества, а также улучшить жизнь пожилых людей — доказано, что поглаживание собаки помогает снизить кровяное давление.

Однако, несмотря на то, что собаки живут почти в 40% европейских домов, существует одна относительно небольшая проблема. Capnocytophaga canimorsus — это бактерия, обитающая в слюне собак, которая может инфицировать людей и вызывать серьёзные заболевания.

Хотя она обычно безвредно живёт во рту собак и кошек, в редких случаях, если собака укусит или лизнёт порез, некоторые штаммы этого микроба могут спровоцировать у людей разрушительную болезнь.

Редкое состояние

Заболевание редкое: около четырёх случаев на миллион жителей в год. Capnocytophaga canimorsus, столь же сложный в лечении, как и в произношении, может попасть из слюны собаки в кровь человека, когда собака лижет царапину или ссадину.

«Название — canimorsus, что на латыни означает "собачий укус". И это явно основной путь заражения», — говорит микробиолог доктор Франческо Ренци из Университета Намюра (Бельгия).

Capnocytophaga canimorsus почти никогда не вызывает заболеваний у молодых здоровых людей. Однако он может вызвать тяжёлую болезнь у людей с ослабленным иммунитетом, с повреждённой или отсутствующей селезёнкой, а также у страдающих алкоголизмом.

«Люди старше 60 лет также подвержены большему риску, возможно, из-за состояния их иммунитета», — отмечает доктор Ренци.

Количество бактерий в крови может резко возрасти, вызывая высокую температуру, симптомы, похожие на грипп, и боль. «Специфических симптомов нет, и инфекция довольно редкая», — говорит доктор Ренци. Это снижает вероятность того, что врач заподозрит заражение именно этой бактерией.

Септический шок

Около 30% случаев заканчиваются смертью, а многие выжившие переносят ампутацию из-за гангрены. У пациента также может развиться сепсис и полиорганная недостаточность. Хотя антибиотики, назначенные на ранней стадии, убивают микроб, выявить Capnocytophaga canimorsus может быть очень сложно даже в больничных лабораториях.

«Важно, чтобы врачи разговаривали с пациентами и спрашивали, есть ли у них собака, кусала ли она их недавно», — говорит доктор Ренци. Рана от укуса может не инфицироваться, поэтому неочевидно, что заражение произошло именно таким путём.

Лаборатория доктора Ренци в Бельгии собрала слюну у 285 собак и с помощью разработанного ими ПЦР-теста в рамках проекта CANITEST выявила Capnocytophaga canimorsus у 83% из них.

Также было установлено, что наиболее опасные бактерии, вызывающие большинство заболеваний у людей, присутствуют только у примерно 10% собак.

Доктор Ренци советует владельцам собак в 88 миллионах европейских домохозяйств мыться после контакта со слюной питомца и не позволять собаке лизать открытую рану или порез.

Диагностика для собак

Доктор Блаж Цугмас — молодой исследователь, чьей большой страстью в жизни является улучшение здоровья животных. Он особенно интересуется тем, как ветеринары могут использовать технологии для диагностики и лечения домашних питомцев.

После защиты докторской диссертации в родной Словении доктор Цугмас переехал в лабораторию в Риге (Латвия), известную своими работами в области биофотоники.

Биофотоника — это световой метод, используемый в медицине, например, когда камеры смартфонов анализируют кожные поражения на предмет рака.

«Большинство этих технологий были разработаны для людей, — говорит доктор Цугмас, — и их нельзя просто перенести на животных».

Задача состояла в том, как использовать биофотонику для диагностики заболеваний у домашних животных.

Доктор Цугмас занялся разработкой технологий и прототипов, которые ветеринары могли бы использовать на животных-пациентах в рамках проекта dogSPEC.

Датчик крови

Сегодня любой может купить пульсоксиметр — устройство, которое пропускает свет через палец на датчик с другой стороны. Он определяет цвет крови и, таким образом, вычисляет уровень кислорода в крови. Например, резкое падение уровня кислорода в крови может указывать на серьёзное заболевание.

Доктор Цугмас применил свой прототип пульсоксиметра для животных на разных участках тела кошек и собак, чтобы проверить состояние животных.

«Мы показали, что есть некоторые места, где можно применить пульсоксиметр и получить сильный сигнал», — говорит он. Это может быть использовано ветеринаром для помощи в диагностике заболевания, с последующей проверкой другими тестами. Более быстрая диагностика приведёт к лучшим результатам для наших пушистых друзей.

Термометр для питомцев

Ещё одно диагностическое устройство, которое используют люди, но обычно не питомцы, — инфракрасный термометр. Его часто используют для измерения температуры тела детей, поднося ко лбу. Эти устройства стали широко известны, поскольку их использовали для проверки температуры людей во время пандемии COVID-19.

Такое устройство для домашних животных было бы невероятно полезным, говорит доктор Цугмас, потому что обычно ветеринар должен вводить термометр в прямую кишку своего пациента.

«Как вы можете себе представить, это не очень нравится животному. Кошки особенно плохо это переносят», — говорит он. Доктор Цугмас пытается разработать портативный ИК-термометр, подходящий для домашних животных. У него также есть лицензия на ветеринарную практику.

Это очень практическая задача. В идеале измерение температуры должно быть началом клинического обследования, однако многие ветеринары избегают этого, «потому что вы так разозлите животное, что потеряете его сотрудничество», — говорит доктор Цугмас.

Покраснение кожи

Доктор Цугмас также разрабатывает мобильный дерматоскоп для домашних животных. Это устройство будет использовать свет для оценки покраснения (эритемы) кожи животного. У людей дерматоскоп используется медицинскими специалистами для изучения отметин, которые могут сигнализировать о меланоме (раке кожи).

Хотя собаки и кошки редко болеют раком кожи, изменение цвета кожи может быть маркером серьёзного состояния. Например, кожа собаки может покраснеть и начать зудеть при аллергической реакции.

«Мы пытаемся использовать камеры смартфонов с прикреплённым мобильным дерматоскопом, чтобы попытаться измерить эритему кожи», — говорит доктор Цугмас. Он продемонстрировал его потенциал в исследовании 43 собак с кожным дерматитом в январе 2021 года.

Устройства, защищённые от собак

Продолжается работа по физическому укреплению устройств, поскольку некоторые возбудимые собаки в прошлом опрокидывали прототипы и повреждали их. Кроме того, учитывая природу пациента, важно сделать устройства устойчивыми к жеванию.

Профессор Янис Спигулис, физик, работающий в той же лаборатории биофотоники в Риге, высоко оценивает работу своего коллеги по переносу световой диагностической технологии на домашних животных.

«Блаж пытается придерживаться тех же подходов и создать некоторые устройства, специфичные для животных. Многие оптические технологии неизвестны ветеринарам, поэтому это междисциплинарное взаимодействие очень позитивно, и он достиг хороших результатов», — говорит профессор.