Test znoja za stres: što nam govore kortizol i adrenalin?

Inženjeri s Caltecha i kolege demonstrirali su „Stressomic“, mekani, nosivi laboratorijski flaster koji istovremeno prati tri ključna hormona stresa: kortizol, adrenalin i noradrenalin, koristeći kapi znoja. Sam uređaj izaziva znoj lokalnom mikrostrujnom stimulacijom, dovodi ga kroz mikrokanale do mini-reaktora, vrši mjerenja i bežično šalje podatke na telefon. Sve to u kontinuiranom načinu rada. Studija je objavljena u časopisu Science Advances.

Zašto je ovo potrebno?

Prikladno je procijeniti stres pulsom ili upitnicima, ali to su neizravne mjere. Biokemija je točnija: kortizol odražava dulji odgovor HPA osi (hipotalamus-hipofiza-nadbubrežne žlijezde), a adrenalin/noradrenalin odražava brzo oslobađanje simpatičkog živčanog sustava („bori se ili bježi“). U stvarnosti, oba kruga su isprepletena, pa multipleksno (nekoliko hormona odjednom) i dinamičko (tijekom vremena) mjerenje daje puno potpuniju sliku.

Kako funkcionira iznutra

• Flaster potiče lokalno znojenje pomoću iontoforeze kroz hidrogelove s karbaholom - znoj se pojavljuje bez treninga i stresa.
• Zatim, mikrofluidika s kapilarnim ventilima dostavlja znoj u obrocima u analitičke komore, tamo se automatski dodaju reagensi, a zatim se komora „osvježava“ kako se senzori ne bi prezasitili.
• Elektrode su izrađene na laserski urezanom grafenu sa „zlatnim nano-dendritima“: takva hrapava porozna površina omogućuje preosjetljivost sve do pikomolarnih koncentracija adrenalina/noradrenalina.
• Sama mjerenja su kompetitivni elektrokemijski imunotestovi s metilenskim plavilom kao redoks oznakom: što je više hormona u uzorku, to je signal slabiji.

Cijeli krug je dizajniran za tihe, ponovljive "polijete" s kompenzacijom drifta i utjecajem brzine znojenja.

Provjera točnosti

Autori su prvo kalibrirali senzore na otopinama, a zatim usporedili očitanja ljudskog znoja s ELISA testom (laboratorijski "zlatni standard") - slaganje je dobro. Osim toga, pokazali su razumnu povezanost između razina u znoju i razina u krvnom serumu (korelacije na desecima uzoraka).

Što si vidio na ljudima?

Zakrpa je testirana u tri scenarija:

1. Fizički stres (HIIT): brzi vrhovi adrenalina/noradrenalina i sporiji val kortizola.
2. Emocionalni stres (pregled validiranog IAPS seta slika): izraženiji doprinos "brzih" kateholamina pri niskom ukupnom znojenju - upravo tamo gdje puls/GSR nije uvijek pouzdan.
3. Farmakološka/nutritivna modulacija („suplementacija“ u članku): hormonski profil se predvidljivo mijenja, što pokazuje prikladnost sustava za procjenu učinaka intervencija.
4. Glavna značajka su različiti vremenski „potpisi“ triju hormona: oblikom krivulja može se razlikovati akutni i dugotrajniji odgovor na stres te njihov „poziv“ između simpatičke i HPA osi.

Po čemu je ovo bolje od samog kortizola?

Sam kortizol će propustiti kratke nalete stresa; sami kateholamini neće vam reći o kroničnom stresu. Zajednički kontinuirani profil pokriva oba zadatka, a također vam omogućuje da vidite maladaptivne odgovore (na primjer, kada se kateholamini "aktiviraju", a odgovor kortizola je odgođen ili obrnuto).

Ograničenja koja treba imati na umu

• Ovo je inženjerska studija: nije medicinski uređaj na tržištu niti dijagnostički alat za anksiozne poremećaje/izgaranje.
• Znoj je složena matrica: brzina lučenja, temperatura kože, pH, sastav mogu utjecati na signal. Autori ih konstruktivno uzimaju u obzir, ali klinička validacija tek predstoji.
• Odnos između razine znoja i tjelesnog stanja potvrđen je u ograničenim uzorcima; za kliničku upotrebu potrebna su dulja i raznolikija istraživanja.

Komentari autora

• J. Tu (glavni autor): „Prvi put smo pokazali da se iz znoja može istovremeno i kontinuirano očitati više hormona povezanih sa stresom, umjesto samo jednog markera. To praćenje stresa približava stvarnoj ljudskoj fiziologiji.“
• Wei Gao (korespondentni autor): „Činjenica da ovaj uređaj za kožu radi u stvarnom vremenu i bez igala otvara put osobnom praćenju psihofizioloških stanja - od upravljanja stresom do procjene učinkovitosti terapije.“
• Inženjer elektronike/signala: Ugradili smo obradu signala na samom rubu uređaja: filtriranje šuma, kalibraciju protoka znoja i pretvorbu signala u biomarkere u stvarnom vremenu. To flaster čini neovisnim o fiksnoj opremi i prikladnim za svakodnevno nošenje.
• Klinički koautor (endokrinologija): Ključna novost je istovremeno očitavanje „brzih“ hormona (epinefrin/norepinefrin) i „sporog“ kortizola. Njihov kombinirani profil bolje odražava fiziologiju stresa nego bilo koji pojedinačni marker, a to je važno za tumačenje podataka kod ljudi.
• Specijalist za mikrofluidiku: Postigli smo stabilan rad s malim volumenom znoja i kretanjem korisnika. Kanali se sami pune, a senzori automatski kompenziraju brzinu znojenja tako da su koncentracije ispravne, a ne "razrijeđene".
• Razvojni programer algoritma/umjetne inteligencije: Model uzima u obzir individualne osnovne vrijednosti i obučen je za razlikovanje fiziološkog stresa od artefakata poput vrućine ili tjelovježbe. To signal čini korisnijim s „bihevioralnog“ gledišta.
• Voditelj projekta: Ovo nije medicinska dijagnoza odmah po postavljanju, već platforma. Sljedeći koraci su dulje studije nosivih uređaja, kalibracija za različite korisničke skupine i, ako je potrebno, prelazak na kliničku validaciju za specifične scenarije - od sporta do praćenja stresa na poslu.

Što ovo može dodatno dati?

Praćenje osobnog stresa (sport, rad u smjenama, piloti/liječnici), procjena učinkovitosti psihoterapije i obuke, pametniji nosivi uređaji, rano otkrivanje štetnih obrazaca reakcije na stres. A u istraživanju, novi alat za analizu biologije stresa na prirodnim vremenskim skalama.