Potní test na stres: co nám říkají kortizol a adrenalin?

Inženýři z Caltechu a jejich kolegové předvedli „Stressomic“, měkkou, nositelnou laboratorní náplast, která současně monitoruje tři klíčové stresové hormony: kortizol, adrenalin a noradrenalin, pomocí kapek potu. Samotné zařízení indukuje pot lokální mikroproudovou stimulací, dodává ho mikrokanály do minireaktorů, provádí měření a bezdrátově odesílá data do telefonu. To vše v nepřetržitém režimu. Studie byla publikována v časopise Science Advances.

Proč je to nutné?

Je vhodné hodnotit stres pomocí pulsu nebo dotazníků, ale jedná se o nepřímá měření. Biochemie je přesnější: kortizol odráží delší odezvu osy HPA (hypotalamus-hypofýza-nadledviny) a adrenalin/noradrenalin odráží rychlé uvolnění sympatického nervového systému („bojuj nebo uteč“). Ve skutečnosti jsou oba okruhy propojeny, takže multiplexní (několik hormonů najednou) a dynamické (v průběhu času) měření poskytuje mnohem ucelenější obraz.

Jak to funguje uvnitř

• Náplast vyvolává lokální pocení pomocí iontoforézy přes hydrogely s karbacholem - pot se objevuje bez tréninku a stresu.
• Poté mikrofluidní systémy s kapilárními ventily dodávají pot po částech do analytických komor, kde se automaticky přidávají činidla a poté se komora „obnoví“, aby nedošlo k přesycení senzorů.
• Elektrody jsou vyrobeny z laserem leptaného grafenu se „zlatými nanodendrity“: takový drsný porézní povrch poskytuje přecitlivělost až do pikomolárních koncentrací adrenalinu/noradrenalinu.
• Samotná měření jsou kompetitivní elektrochemické imunoanalýzy s methylenovou modří jako redoxním značením: čím více hormonu ve vzorku, tím slabší je signál.

Celý obvod je navržen pro nízkošumové, reprodukovatelné „rozjezdy“ s kompenzací driftu a vlivem míry pocení.

Kontrola přesnosti

Autoři nejprve kalibrovali senzory na roztoky a poté porovnali naměřené hodnoty z lidského potu s výsledky testu ELISA (laboratorní „zlatý standard“) – shoda je dobrá. Navíc prokázali rozumnou souvislost mezi hladinami v potu a hladinami v krevním séru (korelace na desítkách vzorků).

Co jsi na lidech viděl/a?

Náplast byla testována ve třech scénářích:

1. Fyzický stres (HIIT): rychlé vrcholy adrenalinu/noradrenalinu a pomalejší vlna kortizolu.
2. Emoční stres (při zobrazení validované sady snímků IAPS): výraznější příspěvek „rychlých“ katecholaminů při nízkém celkovém pocení – přesně tam, kde puls/GSR není vždy spolehlivý.
3. Farmakologická/nutriční modulace („suplementace“ v článku): hormonální profil se mění předvídatelně, což ukazuje na vhodnost systému pro hodnocení účinků intervencí.
4. Hlavním rysem jsou odlišné časové „podpisy“ těchto tří hormonů: tvarem křivek lze rozlišit mezi akutní a prodlouženější stresovou reakcí a jejich „rozptylem“ mezi sympatickou a hypotalamus-hypotapamovou osou.

V čem je to lepší než samotný kortizol?

Kortizol sám o sobě vynechá krátké výbuchy stresu; katecholaminy samotné vám neřeknou o chronickém stresu. Společný kontinuální profil pokrývá oba úkoly a také umožňuje vidět maladaptivní reakce (například když se katecholaminy „aktivují“ a kortizolová reakce je zpožděná nebo naopak).

Omezení, která je třeba mít na paměti

• Toto je inženýrská studie: nejedná se o zdravotnický prostředek na trhu ani o diagnostický nástroj pro úzkostné poruchy/syndrom vyhoření.
• Pot je komplexní matrice: rychlost sekrece, teplota kůže, pH a složení mohou signál ovlivnit. Autoři je konstruktivně zohledňují, ale klinické ověření je stále před námi.
• Vztah mezi hladinou pocení a tělesnou kondicí byl potvrzen u omezeného počtu vzorků; pro klinické využití jsou zapotřebí delší a rozmanitější studie.

Komentáře autorů

• J. Tu (hlavní autor): „Poprvé jsme ukázali, že z potu lze současně a nepřetržitě odečítat více hormonů souvisejících se stresem, nikoli pouze jeden marker. To přibližuje monitorování stresu skutečné lidské fyziologii.“
• Wei Gao (korespondenční autor): „Skutečnost, že toto zařízení pro léčbu kožních onemocnění funguje v reálném čase a bez jehel, otevírá cestu k osobnímu monitorování psychofyziologických stavů – od zvládání stresu až po hodnocení účinnosti terapie.“
• Elektronický/signální inženýr: Zpracování signálu jsme zabudovali přímo do zařízení: filtrování šumu, kalibraci toku potu a převod signálu do biomarkerů v reálném čase. Díky tomu je náplast nezávislá na pevném vybavení a vhodná pro každodenní nošení.
• Klinický spoluautor (endokrinologie): Klíčovou novinkou je simultánní odečet „rychlých“ hormonů (adrenalin/norepinefrin) a „pomalého“ kortizolu. Jejich kombinovaný profil lépe odráží fyziologii stresu než kterýkoli z jednotlivých markerů, což je důležité pro interpretaci dat u lidí.
• Specialista na mikrofluidiku: Dosáhli jsme stabilního provozu s nízkým objemem potu a pohybem uživatele. Kanály se samy plní a senzory automaticky kompenzují rychlost pocení, takže koncentrace jsou správné a ne „ředěné“.
• Vývojář algoritmů/umělé inteligence: Model bere v úvahu individuální výchozí hodnoty a je trénován k rozlišení fyziologického stresu od artefaktů, jako je teplo nebo cvičení. Díky tomu je signál užitečnější z „behaviorálního“ hlediska.
• Projektový manažer: Nejedná se o lékařskou diagnózu hned po vybalení z krabice, ale o platformu. Dalšími kroky jsou delší studie nositelných zařízení, kalibrace pro různé uživatelské skupiny a v případě potřeby přechod ke klinické validaci pro specifické scénáře – od sportu až po monitorování stresu v práci.

Co to může dále dát?

Monitorování osobního stresu (sport, práce na směny, piloti/lékaři), hodnocení účinnosti psychoterapie a výcviku, chytřejší nositelná elektronika, včasná detekce škodlivých vzorců stresové reakce. A ve výzkumu nový nástroj pro analýzu biologie stresu v přirozených časových měřítcích.