Тест зноја за стрес: шта нам говоре кортизол и адреналин?

Инжењери са Калтека и њихове колеге су демонстрирали „Stressomic“, меки, носиви лабораторијски фластер који истовремено прати три кључна хормона стреса: кортизол, адреналин и норадреналин, користећи капи зноја. Сам уређај изазива зној локалном микрострујном стимулацијом, доводи га кроз микроканале до мини-реактора, врши мерења и бежично шаље податке на телефон. Све ово у континуираном режиму. Студија је објављена у часопису Science Advances.

Зашто је ово неопходно?

Погодно је проценити стрес пулсом или упитницима, али то су индиректне мере. Биохемија је прецизнија: кортизол одражава дужи одговор ХПА осе (хипоталамус-хипофиза-надбубрежне жлезде), а адреналин/норадреналин одражава брзо ослобађање симпатичког нервног система („борба или бег“). У стварности, оба круга су испреплетена, тако да мултиплексно (неколико хормона одједном) и динамичко (током времена) мерење даје много потпунију слику.

Како функционише унутра

• Фластер изазива локално знојење помоћу јонтофорезе кроз хидрогелове са карбахолом - зној се појављује без тренинга и стреса.
• Затим, микрофлуидика са капиларним вентилима доводи зној у порцијама у коморе за анализу, реагенси се тамо аутоматски додају, а затим се комора „освежава“ тако да сензори не постану презасићени.
• Електроде су направљене на ласерски гравираном графену са „златним нано-дендритима“: таква храпава порозна површина пружа преосетљивост до пикомоларних концентрација адреналина/норадреналина.
• Сама мерења су компетитивни електрохемијски имунолошки тестови са метилен плавим као редокс маркером: што је више хормона у узорку, то је сигнал слабији.

Читаво коло је дизајнирано за „полетања“ са ниским нивоом шума, поновљивим могућностима, са компензацијом дрифта и утицајем брзине знојења.

Провера тачности

Аутори су прво калибрисали сензоре на растворима, а затим упоредили очитавања на људском зноју са ELISA тестом (лабораторијски „златни стандард“) – слагање је добро. Поред тога, показали су разумну везу између нивоа у зноју и нивоа у крвном серуму (корелације на десетинама узорака).

Шта си видео на људима?

Закрпа је тестирана у три сценарија:

1. Физички стрес (HIIT): брзи врхови адреналина/норадреналина и спорији талас кортизола.
2. Емоционални стрес (преглед валидираног скупа ИАПС слика): израженији допринос „брзих“ катехоламина при ниском укупном знојењу - тачно тамо где пулс/ГСР није увек поуздан.
3. Фармаколошка/нутритивна модулација („суплементација“ у чланку): хормонски профил се предвидљиво мења, што показује погодност система за процену ефеката интервенција.
4. Главна карактеристика су различити временски „потписи“ три хормона: по облику кривих може се разликовати акутни и продужени одговор на стрес и њихово „преиспитивање“ између симпатичке и ХПА осе.

Како је ово боље од самог кортизола?

Сам кортизол ће пропустити кратке налете стреса; сами катехоламини вам неће рећи о хроничном стресу. Заједнички континуирани профил покрива оба задатка и такође вам омогућава да видите маладаптивне реакције (на пример, када се катехоламини „активирају“, а одговор кортизола је одложен или обрнуто).

Ограничења која треба имати на уму

• Ово је инжењерска студија: није медицински уређај на тржишту нити дијагностички алат за анксиозне поремећаје/прегоревање.
• Зној је сложена матрица: брзина секреције, температура коже, pH вредност, састав могу утицати на сигнал. Аутори их конструктивно узимају у обзир, али клиничка валидација је тек пред нама.
• Веза између нивоа знојења и телесног стања потврђена је у ограниченим узорцима; за клиничку употребу потребне су дуже и разноврсније студије.

Коментари аутора

• Ј. Ту (главни аутор): „Први пут смо показали да се из зноја може истовремено и континуирано очитавати више хормона повезаних са стресом, уместо само једног маркера. Ово приближава праћење стреса стварној људској физиологији.“
• Веи Гао (аутор за кореспонденцију): „Чињеница да овај уређај за кожу ради у реалном времену и без игала отвара пут личном праћењу психофизиолошких стања - од управљања стресом до процене ефикасности терапије.“
• Инжењер електронике/сигнала: Уградили смо обраду сигнала на самом рубу уређаја: филтрирање буке, калибрацију протока зноја и конверзију сигнала у биомаркере у реалном времену. Ово чини фластер независним од фиксне опреме и погодним за свакодневно ношење.
• Клинички коаутор (ендокринологија): Кључна новина је истовремено очитавање „брзих“ хормона (епинефрин/норепинефрин) и „спорог“ кортизола. Њихов комбиновани профил боље одражава физиологију стреса него било који појединачни маркер, а то је важно за тумачење података код људи.
• Специјалиста за микрофлуидику: Постигли смо стабилан рад са малим количинама зноја и кретањем корисника. Канали се сами пуне, а сензори аутоматски компензују брзину знојења тако да концентрације буду исправне, а не „разблажене“.
• Развијач алгоритма/вештачке интелигенције: Модел узима у обзир индивидуалне основне вредности и обучен је да разликује физиолошки стрес од артефаката као што су топлота или вежбање. Ово чини сигнал кориснијим са становишта „бихејвиоралног“ становишта.
• Руководилац пројекта: Ово није медицинска дијагноза одмах постављена, већ платформа. Следећи кораци су дуже студије носивих уређаја, калибрација за различите групе корисника и, ако је потребно, прелазак на клиничку валидацију за специфичне сценарије - од спорта до праћења стреса на послу.

Шта ово може даље дати?

Праћење личног стреса (спорт, рад у сменама, пилоти/лекари), процена ефикасности психотерапије и обуке, паметнији носиви уређаји, рано откривање штетних образаца реакције на стрес. И у истраживању, нови алат за анализу биологије стреса на природним временским скалама.