Izzadásteszt stressz esetén: mit mond nekünk a kortizol és az adrenalin?

A Caltech mérnökei és kollégái bemutatták a „Stressomic” nevű puha, viselhető laboratóriumi tapaszt, amely egyszerre három kulcsfontosságú stresszhormont – a kortizolt, az adrenalint és a noradrenalint – figyel verejtékcseppek segítségével. Maga az eszköz helyi mikroáram-stimulációval indukálja az izzadságot, mikrocsatornákon keresztül mini-reaktorokba juttatja, méréseket végez, és vezeték nélkül elküldi az adatokat egy telefonra. Mindez folyamatos üzemmódban. A tanulmány a Science Advances folyóiratban jelent meg.

Miért szükséges ez?

A stressz felmérése pulzussal vagy kérdőívekkel kényelmes, de ezek közvetett mérések. A biokémia pontosabb: a kortizol a HPA-tengely (hipotalamusz-agyalapi mirigy-mellékvese) hosszabb válaszát tükrözi, az adrenalin/noradrenalin pedig a szimpatikus idegrendszer gyors felszabadulását („harcolj vagy menekülj”). A valóságban mindkét áramkör összefonódik, így a multiplex (több hormon egyszerre) és a dinamikus (időbeli) mérés sokkal teljesebb képet ad.

Hogyan működik belül

• A tapasz iontoforézissel, karbacholt tartalmazó hidrogéleken keresztül helyi izzadást vált ki – az izzadás edzés és stressz nélkül is megjelenik.
• Ezután a kapilláris szelepekkel ellátott mikrofluidika részletekben izzadságot juttat az elemzőkamrákba, a reagensek automatikusan hozzáadódnak, majd a kamra „felfrissül”, hogy az érzékelők ne telítődjenek túl.
• Az elektródákat lézerrel maratott grafénre, „arany nanodendritekkel” készítik: egy ilyen érdes-porózus felület hiperérzékenységet biztosít pikomoláris adrenalin/noradrenalin koncentrációkig.
• Maguk a mérések kompetitív elektrokémiai immunvizsgálatok, metilénkékkel, mint redox jelzővel: minél több hormon van a mintában, annál gyengébb a jel.

A teljes áramkör alacsony zajszintű, reprodukálható „felszállásokra” van tervezve, driftkompenzációval és az izzadási sebesség hatásának figyelembevételével.

A pontosság ellenőrzése

A szerzők először oldatokon kalibrálták az érzékelőket, majd összehasonlították az emberi verejtéken mért értékeket az ELISA-val (a laboratóriumi „aranystandard”) – az egyezés jó. Ezenkívül ésszerű összefüggést mutattak ki az izzadságban lévő szintek és a vérszérumban lévő szintek között (korrelációk tucatnyi mintán).

Mit láttál az embereken?

A javítást három forgatókönyvben tesztelték:

1. Fizikai stressz (HIIT): az adrenalin/noradrenalin gyors csúcsai és a kortizol lassabb hulláma.
2. Érzelmi stressz (a validált IAPS képalkotó készlet megtekintése): a "gyors" katekolaminok kifejezettebb hozzájárulása alacsony teljes izzadás esetén - pontosan ott, ahol a pulzus/GSR nem mindig megbízható.
3. Farmakológiai/táplálkozási moduláció (a cikkben „kiegészítés”): a hormonprofil előre jelezhetően változik, ami azt mutatja, hogy a rendszer alkalmas a beavatkozások hatásainak felmérésére.
4. A fő jellemző a három hormon eltérő időbeli „aláírása”: a görbék alakja alapján megkülönböztethető az akut és az elhúzódóbb stresszválasz, valamint a szimpatikus és a HPA tengely közötti „roll-call”-juk.

Miért jobb ez, mint a kortizol önmagában?

A kortizol önmagában nem képes érzékelni a rövid stresszkitöréseket; a katekolaminok önmagukban nem árulkodnak a krónikus stresszről. Egy közös, folyamatos profil mindkét feladatot lefedi, és lehetővé teszi a maladaptív válaszok észlelését is (például amikor a katekolaminok „aktiválódnak”, és a kortizolválasz késik, vagy fordítva).

Korlátozások, amelyeket szem előtt kell tartani

• Ez egy mérnöki tanulmány: nem egy forgalomban lévő orvostechnikai eszköz vagy egy diagnosztikai eszköz a szorongásos zavarok/kiégés kezelésére.
• Az izzadság egy összetett mátrix: a szekréció sebessége, a bőr hőmérséklete, pH-értéke és összetétele befolyásolhatja a jelet. A szerzők konstruktívan figyelembe veszik ezeket, de a klinikai validáció még várat magára.
• Az izzadási szint és a test állapota közötti összefüggést korlátozott mintákon igazolták; klinikai alkalmazáshoz hosszabb és változatosabb vizsgálatokra van szükség.

Szerzők megjegyzései

• J. Tu (vezető szerző): „Elsőként mutattuk ki, hogy több stresszel kapcsolatos hormon is kiolvasható egyszerre és folyamatosan az izzadságból, ahelyett, hogy csak egyetlen markert használnánk. Ez közelebb hozza a stressz monitorozását a valódi emberi fiziológiához.”
• Wei Gao (levelező szerző): „Az a tény, hogy ez a bőrre helyezhető eszköz valós időben és tűk nélkül működik, utat nyit a pszichofiziológiai állapotok személyes monitorozása előtt – a stresszkezeléstől a terápia hatékonyságának értékeléséig.”
• Elektronikai/jelmérnök: A jelfeldolgozást közvetlenül az eszköz peremére építettük: zajszűrés, verejtékáramlás kalibrálása és jelátalakítás valós idejű biomarkerekké. Ezáltal a tapasz független a rögzített berendezésektől, és alkalmas a mindennapi viseletre.
• Klinikai társszerző (endokrinológia): A legfontosabb újdonság a „gyors” hormonok (adrenalin/noradrenalin) és a „lassú” kortizol egyidejű leolvasása. Kombinált profiljuk jobban tükrözi a stressz fiziológiáját, mint bármelyik marker önmagában, és ez fontos az adatok emberi értelmezéséhez.
• Mikrofluidikai specialista: Stabil működést értünk el alacsony izzadságmennyiség és felhasználói mozgás mellett. A csatornák önfeltöltődnek, és az érzékelők automatikusan kompenzálják az izzadság mértékét, így a koncentrációk helyesek és nem "hígulnak".
• Algoritmus/MI fejlesztő: A modell figyelembe veszi az egyéni alapértékeket, és képes megkülönböztetni a fiziológiai stresszt az olyan mellékhatásoktól, mint a hő vagy a testmozgás. Ezáltal a jel „viselkedési” szempontból hasznosabb lesz.
• Projektvezető: Ez nem egy azonnal használható orvosi diagnózis, hanem egy platform. A következő lépések a hosszabb viselhető eszközökkel végzett vizsgálatok, a kalibrálás különböző felhasználói csoportok számára, és szükség esetén a klinikai validáció felé való elmozdulás konkrét forgatókönyvek esetén – a sporttól a munkahelyi stressz-monitorozásig.

Mit adhat ez még?

Személyes stressz-monitorozás (sport, műszakmunka, pilóták/orvosok), pszichoterápia és képzés hatékonyságának értékelése, intelligensebb viselhető eszközök, a káros stresszválasz-minták korai felismerése. Valamint a kutatásban egy új eszköz a stresszbiológia természetes időskálákon történő elemzésére.