Non solo cani guida per ciechi ma anche capaci di "monitorare" i diabetici

L'olfatto è una delle caratteristiche più "apprezzate" tra le tante possedute dai nostri amici a quattro zampe. Caratteristica questa molto amata dai nostri antenati e che pose le basi per una partnership plurimillenaria tra umani e cani.

Dai cani poliziotto ai cani da caccia, innumerevoli sono le mansioni che un cane può svolgere grazie al proprio olfatto, non da ultima la capacità che alcune razze hanno di percepire la presenza di neoplasie o di problemi circolatori nel soggetto "annusato". 

Uno dei cani in grado di percepire l'ipoglicemia
(credit:medical detection dogs)

Nota. Tale sensibilità è il frutto di un insieme di caratteristiche "strutturali" presenti negli animali macrosmàtici come l'estensione dell'epitelio olfattivo (nei cani è circa 160 cm² rispetto ai 5 nell'essere umano), l'estensione delle zone corticali deputate all'elaborazione dei segnali catturati dai recettori olfattivi e ovviamente il numero di tali recettori (sia in termini assoluti che come diversità). Se il numero assoluto già spiega molto della diversa sensibilità (circa 5 milioni negli umani e fino a 300 milioni nei cani) un elemento chiave è la loro diversità intrinseca che si rifletta nella gamma di "odori" catturabili: sia noi che i cani abbiamo un migliaio di geni "olfattivi" ma nell'essere umano il 56 % di questi non è funzionante contro il 20 % nei cani e nei topi. In altre parole con l'evoluzione noi abbiamo perso il 70% dei geni olfattivi (divenuti pseudogeni). L'insieme di questi fattori spiega perché i cani abbiano una percezione sensoriale dell'ambiente molto più ricca della nostra. Volendo fare una similitudine sarebbe come confrontare il mondo visto e percepito da una persona normale con quella di una persona miope, leggermente sorda e raffreddata ... ; non si tratta soltanto di una maggiore sensibilità olfattiva dato che come tutti sappiamo i cani usano l'olfatto per esplorare l'ambiente in tutte le sue sfumature, dal cibo alla esplorazione di oggetti ignoti al riconoscimento di un "simile" come amico, nemico o partner potenziale). Rispetto al nostro antenato arboricolo noi ce la passiamo, probabilmente, peggio in quanto a sensibilità olfattiva ma nemmeno tanto; studi di genomica comparativa tra primati non umani e noi hanno evidenziato che il numero di geni olfattivi funzionanti è sostanzialmente simile (circa 400 --> tabella)  ad indicare che tale capacità è andata persa durante la prima fase dell'evoluzione dei primati (in quanto non più selezionata come fattore in grado di aumentare la fitness) in favore dell'acutezza visiva.

Quali siano le molecole "emanate" nei soggetti malati che i cani riescono a percepire è al momento poco chiaro, ma qualcosa si sta imparando come insegna il caso dei cani addestrati dall'ente inglese Medical Detection Dogs, capaci di capire  se il diabetico annusato è ipoglicemico.
Le persone che hanno avuto in prova questi cani hanno dichiarato il loro entusiasmo come riassume Claire Pesterfield, infermiera affetta da diabete di tipo I: "non solo [il cane] è un compagno meraviglioso, ma funziona da "naso" in grado di avvertirmi mettendo le sue zampe sulle mie spalle se sono a rischio di una crisi ipoglicemica".

Nota. L'ipoglicemia può causare problemi come tremori, disorientamento e una sensazione di spossatezza. Se il paziente non rimedia con un po' di zucchero si può andare incontro a convulsioni, perdita di coscienza e coma. Il vero problema è che in alcune persone con diabete, questi episodi possono verificarsi improvvisamente, preceduti da sintomi quasi impercettibili.

Uno studio recentemente pubblicato sulla rivista Diabetes Care, fa ora luce su quale sia la molecola prodotta dal corpo prima della crisi che i cani sono in grado di percepire e (se addestrati) "riferire" al loro padrone.

Il lavoro, condotto da un team dell'università di Cambridge, ha preso in esame una decina di volontari tra le donne diabetiche analizzandone il fiato al variare dello stato glicemico; analisi effettuata sull'espirato mediante una tecnica nota come spettrometria di massa. Tra le molte molecole presenti, l'isoprene spiccava per il suo netto aumento di concentrazione al calare della glicemia.
Sebbene l'isoprene sia una delle molecole più comuni nel fiato umano umano, poco si sa della sua origine; si ritiene che sia un sottoprodotto della produzione di colesterolo, ma questo non dice molto sul perché aumenti con l'ipoglicemia.

isoprene (wikimedia commons)

Nota. L'isoprene NON è la molecola responsabile del comune "fiato" diabetico (chetoacidosi diabetica) causata dall'elevata quantità di chetoni nel sangue che compare quando il corpo, non potendo usare il glucosio ematico a causa dell'assenza di insulina, attiva le vie di emergenza basate sulla digestione delle proteine. Uno stato di "affamamento" paradossale in quanto il sangue è iperglicemico.

Gli esseri umani non sono in grado di percepire la presenza di isoprene nel fiato di un individuo, ma i cani si e questo spiega la loro capacità di avvertire il padrone dello stato di rischio.
La scoperta apre prospettive interessanti nella diagnostica; nota la molecola responsabile si può pensare di sviluppare test diagnostici di facile utilizzo per minimizzare il rischio di complicanze potenzialmente letali per i pazienti diabetici.

Come i cani sentono il diabete (credit video: università di Cambrige)

Fonte
-  Exhaled Breath Isoprene Rises During Hypoglycemia in Type 1 Diabetes
Sankalpa Neupane et al, Diabetes Care (2016); 39(7): e97-e98

- Evolution of Olfactory Receptor Genes in Primates Dominated by Birth-and-Death Process
D. Dong et al, Genome Biology and Evolution, volume 1, pp. 258-264 

- Canine Olfaction: An Overview of the Anatomy, Physiology and Genetics
Kathryn A. Bamford

- Loss of Olfactory Receptor Function in Hominin Evolution
Graham M. Hughes et al, PLoS One (2014)