Biology BulletinBiology BulletinИзвестия Российской академии наук. Серия биологическая1026-34703034-5367The Russian Academy of Sciences68211410.31857/S1026347025020075ФИЗИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ И ЧЕЛОВЕКАResearch ArticlePhysical trauma alters the spectrum of volatile organic compounds in mouse urineФизическая травма изменяет спектр летучих органических соединений мочи мышейRodionovaЕ. I.РодионоваЕ. И.
Russian Federation
a.rodionova@gmail.comMorozovaO. V.МорозоваО. В.
Russian Federation
a.rodionova@gmail.comKochevalinaM. Yu.КочевалинаМ. Ю.
Russian Federation
a.rodionova@gmail.comKogunG. А.КогуньГ. А.
Russian Federation

Cynological Division

Кинологический отдел

a.rodionova@gmail.comKharkevich Institute for Information Transmission ProblemsФГБУ Институт проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАНN.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology оf the Ministry of Health of the Russian FederationФГБУ “Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина” Министерства здравоохранения Российской ФедерацииAviation Security Service, AeroflotДУАБ ОАО “Аэрофлот – Российские авиалинии”15042025219420203062025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://medjrf.com/1026-3470/article/view/682114

The volatile metabolome, reflecting disease-related specific and nonspecific metabolic changes, forms the “olfactory image” of the disease. We investigated changes in the urine volatile metabolome as a result of mild physical trauma – subcutaneous injection. We showed that detection animals, dogs and mice, distinguished the urinary volatile metabolites of model mice subjected to physical trauma (saline injection) from both intact controls and mice injected with healthy and tumor-affected liver tissue. Two successive injuries increased the similarity of odors between healthy and tumor-affected mice. We conclude that physical trauma contributes significantly to the “olfactory image” of the disease.

Летучий метаболом, отражающий связанные с болезнью специфические и неспецифические метаболические изменения, формирует “обонятельный образ” болезни. Исследованы изменения летучего метаболома мочи мышей в результате легкой физической травмы – подкожной инъекции. Показано, что животные-детекторы, собаки и мыши, различают летучие метаболиты мочи модельных мышей, подвергшихся физической травме (введение физраствора), как от интактных мышей (контроль), так и от мышей, которым вводили здоровую и пораженную опухолью ткань печени. Две последовательные травмы увеличивали сходство запахов между здоровыми и пораженными опухолью мышами. Было сделано заключение, что физическая травма вносит значительный вклад в “обонятельный образ” болезни.

olfactionscent of diseasephysical traumadogsобоняниезапах болезнифизическая травмасобакиРодионова Е. И., Кочевалина М. Ю., Котенкова Е. В., Морозова О. В., Когунь Г. А., Батаева Е. Л., Амбарян А. В. Распознавание животными-макросматиками летучих органических веществ, связанных с развитием гепатокарциномы: подходы к поиску маркеров онкологических заболеваний // Изв. РАН. Сер. биол. 2015. № 3. С. 293–301.Кочевалина М. Ю., Трунов В. Г. Принципы организации базы данных для поведенческих экспериментов с животными-макросматиками // Успехи современной науки. 2016. Т. 3. № 4. С. 130–133.Кочевалина М. Ю., Трунов В. Г., Морозова О. В., Когунь Г. А., Родионова Е. И. Изменение запаха мочи мышей в динамике формирования перевитой опухоли гепатокарциномы Н33 // Изв. РАН. Сер. биол. 2020. № 5. С. 517–525.Alves G. J., Vismari L., Lazzarini R., Merusse J. L., Palermo-Neto J. Odor cues from tumor-bearing mice induces neuroimmune changes // Behav. Brain Res. 2010. V. 214. P. 357–367. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2010.06.003Arakawa H., Arakawa K., Deak T. Sickness-related odor communication signals as determinants of social behavior in rat: a role for inflammatory processes // Horm. Behav. 2010. V. 57. № 3. P. 330‒341. https://doi.org/10.1016/j.yhbeh.2010.01.002Arbuckle E. P., Smith G. D., Gomez M. C., Lugo J. N. Testing for odor discrimination and habituation in mice // JoVE. 2015. V. 99. P. e52615. DOI:10.3791/52615Bijland L. R., Bomers M. K., Smulders Y. M. Smelling the diagnosis: A review on the use of scent in diagnosing disease // Neth. J. Med. 2013. V. 71. P. 300–307.Concha A. Detection of Human Diseases for Medical Diagnostics // Olfactory Research in Dogs / Ed. Lazarowski L. Cham: Springer International Publishing. 2023. P. 291–331. https://doi.org/10.1007/978-3-031-39370-9_12Fitzgerald S., Holland L., Ahmed W., Piechulla B., Fowler S. J., Morrin A. Volatilomes of human infection // Anal. Bioanal. Chem.2024. V. 416. P. 37–53. https://doi.org/10.1007/s00216-023-04986-zGervasi S. S., Opiekun M., Martin T., Beauchamp G. K., Kimball B. A. Sharing an environment with sick conspecifics alters odors of healthy animals // Sci. Rep. 2018. V. 8. P. 14255. https://doi.org/10.1038/s41598-018-32619-4Gordon A. R., Kimball B. A., Sorjonen K., Karshikoff B., Axelsson J., Lekander M., Lundström J. N., Olsson M. J. Detection of inflammation via volatile cues in human urine // Chem. Senses. 2018. V. 43. P. 711–719. https://doi.org/10.1093/chemse/bjy059Gouzerh F., Bessière J. M., Ujvari B., Thomas F., Dujon A. M., Dormont L. Odors and cancer: Current status and future directions // Biochim. Biophys. Acta (BBA). Reviews on Cancer. 2022. V. 1877. P. 188644. https://doi.org/10.1016/j.bbcan.2021.188644Jezierski T., Walczak M., Górecka A. Information-seeking behaviour of sniffer dogs during match-to-sample training in the scent lineup // Pol. Psychol. Bull. 2008. P ??? https://doi.org/10.2478/v10059-008-0010-yJuge A. E., Foster M. F., Daigle C. L. Canine olfaction as a disease detection technology: A systematic review // Appl. Anim. Behav. Sci. 2022. V. 253. P. 105664. https://doi.org/10.1016/j.applanim.2022.105664Kavaliers M., Colwell D. D. Exposure to the Scent of Male Mice Infected With the Protozoan Parasite, Eimeria vermiformis, Induces Opioid-and Nonopioid- Mediated Analgesia in Female Mice // Physiol. Behav. 1992. V. 52. P. 373–377. https://doi.org/10.1016/0031-9384(92)90286-BKavaliers M., Colwell D. D. Odours of parasitized males induce aversive responses in female mice // Anim. Behav. 1995. V. 50. P. 1161–1169. https://doi.org/10.1016/0003-3472(95)80032-8Kimball B. A., Cohen A. S., Gordon A. R., Opiekun M., Martin T., Elkind J., Lundström J. N., Beauchamp G. K. Brain injury alters volatile metabolome // Chem. Senses. 2016a. V. 41. № 5. P. 407–414. https://doi.org/10.1093/chemse/bjw014Kimball B. A., Opiekun M., Yamazaki K., Beauchamp G. K. Immunization alters body odor // Physiol. Behav. 2014. V. 128. P. 80–85. https://doi.org/10.1016/j.physbeh.2014.01.022Kimball B. A., Wilson D. A., Wesson D. W. Alterations of the volatile metabolome in mouse models of Alzheimer’s disease // Sci. Rep. 2016b. V. 14. № 6, P. 19495. https://doi.org/10.1038/srep19495Kimball B. A., Yamazaki K., Kohler D, Bowen R. A., Muth J. P., Opiekun M., Beauchamp G. K. Avian influenza infection alters fecal odor in mallards // PLoS ONE. 2013. V. 8. № 10. P. e75411. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0075411Kiyokawa Y., Kikusui T., Takeuchi Y., Mori Y. Removal of the vomeronasal organ blocks the stress-induced hyperthermia response to alarm pheromone in male rats // Chem. Senses. 2007. V. 32. № 1. Р. 57–64. https://doi.org/10.1093/chemse/bjl036Kochevalina M. Y., Bukharina A. B., Trunov V. G., Pento A. V., Morozova O. V., Kogun G. A., Simanovsky Y. O., Nikiforov S. M., Rodionova E. I. Changes in the urine volatile metabolome throughout growth of transplanted hepatocarcinoma // Sci. Rep. 2022. V.12. P. 7774. https://doi.org/10.1038/s41598-022-11818-0Kwak J., Willse A., Matsumura K., Curran Opiekun M., Yi W., Preti G., Yamazaki K., Beauchamp G. K. Genetically-based olfactory signatures persist despite dietary variation // PLoS One. 2008. V. 3. P. e359.1 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0003591Kwak J., Willse A., Preti G., Yamazaki K., Beauchamp G. K. In search of the chemical basis for MHC odourtypes // Proc. Roy. Soc. London, Ser. B, Biol. Sci. 2010. V. 277. P. 2417–2425. https://doi.org/10.1098/rspb.2010.0162Lazarevich N. L., Cheremnova O. A., Varga E. V., Ovchinnikov D. A., Kudrjavtseva E. I., Morozova O. V., Fleishman D. I., Engelhardt N. V., Duncan S. A. Progression of HCC in mice is associated with a downregulation in the expression of hepatocyte nuclear factors // Hepatology. 2004.V. 39. P. 1038–1047. doi 10.1002/hep.20155Lazarowski L., Davila A., Krichbaum S., Cox E., Smith J. G., Waggoner L. P., Katz J. S. Matching-to-sample abstract-concept learning by dogs (Canis familiaris) // J. Exp. Psychol. Anim. Learn. Cogn. 2021. V. 47. P. 393–400. https://doi.org/10.1037/xan0000281Marchal S., Bregeras O., Puaux D., Gervais R., Ferry B. Rigorous training of dogs leads to high accuracy in human scent matching-to-sample performance // PLoS One. 2016. V. 11. P. e0146963. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0146963Olsson M. J., Lundström J. N., Kimball B. A., Gordon A. R., Karshikoff B., Hosseini N., Sorjonen K., Olgart Höglund C., Solares C., Soop A., Axelsson J. The scent of disease: human body odor contains an early chemosensory cue of sickness // Psychol. Sci. 2014. V. 25. P. 817–823. https://doi.org/10.1177/0956797613515681Penn D. J., Schneider G., White K., Slev P., Potts W. Influenza infection neutralizes the attractiveness of male odour to female mice (Mus musculus). Ethology. 1998. V. 104. P. 685–694. https://doi.org/10.1111/j.1439-0310.1998.tb00102.xSchellinck H. M., Rooney E., Brown R. E. Odors of individuality of germfree mice are not discriminated by rats in a habituation-dishabituation procedure // Physiol. Behav. 1995. V. 57. Р. 1005–1008. https://doi.org/10.1016/0031-9384(94)00353-7Sun X, Li L, He W, Wang DR, Huang ZL, Wang YQ. Adenosine A2A receptor neurons in the olfactory bulb mediate odor-guided behaviors in mice // Brain Research. 2021. V? P? Oct 1;1768:147590. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2021.147590Tarland E., Brosda J. Male rats treated with subchronic PCP show intact olfaction and enhanced interest for a social odour in the olfactory habituation/dishabituation test // Behav. Brain Res. 2018. V. 345. P. 13–20. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2018.02.023Yamazaki K., Boyse E. A., Bard J., Curran M., Kim D., Ross S. R., Beauchamp G. K. Presence of mouse mammary tumor virus specifically alters the body odor of mice // Proc. Natl. Acad. Sci. 2002. V. 99. P. 5612–5615. https://doi.org/10.1073/pnas.082093099Yang M., Crawley J. N. Simple behavioral assessment of mouse olfaction // Curr. Protoc. Neurosci. 2009. V. 48. P. 8–24. https://doi.org/10.1002/0471142301.ns0824s48