Svedtest for stress: Hvad fortæller kortisol og adrenalin os?

Ingeniører fra Caltech og kolleger har demonstreret "Stressomic", et blødt, bærbart laboratorieplaster, der samtidig overvåger tre vigtige stresshormoner: kortisol, adrenalin og noradrenalin, ved hjælp af sveddråber. Selve enheden inducerer sved ved lokal mikrostrømsstimulering, leverer den gennem mikrokanaler til minireaktorer, foretager målinger og sender dataene trådløst til en telefon. Alt dette i kontinuerlig tilstand. Undersøgelsen blev offentliggjort i tidsskriftet Science Advances.

Hvorfor er dette nødvendigt?

Det er bekvemt at vurdere stress ved hjælp af puls eller spørgeskemaer, men disse er indirekte målinger. Biokemi er mere præcis: kortisol afspejler en længere respons fra HPA-aksen (hypothalamus-hypofyse-binyrer), og adrenalin/noradrenalin afspejler en hurtig frigivelse af det sympatiske nervesystem ("kamp eller flugt"). I virkeligheden er begge kredsløb sammenflettet, så multiplex (flere hormoner på én gang) og dynamisk (over tid) måling giver et meget mere komplet billede.

Sådan fungerer det indeni

• Plasteret fremkalder lokal svedtendens ved hjælp af iontoforese gennem hydrogeler med carbachol - sveden fremkommer uden træning og stress.
• Dernæst leverer mikrofluidik med kapillærsprængningsventiler portionsvis sved ind i analysekamrene, reagenser tilsættes automatisk der, og derefter "opfriskes" kammeret, så sensorerne ikke bliver overmættede.
• Elektroderne er lavet på laserætset grafen med "gyldne nanodendritter": en sådan ru-porøs overflade giver overfølsomhed ned til picomolære koncentrationer af adrenalin/noradrenalin.
• Selve målingerne er kompetitive elektrokemiske immunoassays med methylenblåt som redox-mærke: jo mere hormon i prøven, desto svagere er signalet.

Hele kredsløbet er designet til støjsvage, reproducerbare "starts" med driftkompensation og indflydelse fra svedhastighed.

Kontrol af nøjagtigheden

Forfatterne kalibrerede først sensorerne på opløsninger og sammenlignede derefter aflæsningerne på menneskelig sved med ELISA (laboratoriets "guldstandard") - overensstemmelsen er god. Derudover viste de en rimelig sammenhæng mellem niveauerne i sved og niveauerne i blodserum (korrelationer på snesevis af prøver).

Hvad så du på folk?

Patchen blev testet i tre scenarier:

1. Fysisk stress (HIIT): hurtige toppe af adrenalin/noradrenalin og en langsommere bølge af kortisol.
2. Følelsesmæssig stress (visning af det validerede IAPS-billedsæt): mere udtalt bidrag fra "hurtige" katekolaminer ved lav total svedtendens - præcis hvor puls/GSR ikke altid er pålidelig.
3. Farmakologisk/ernæringsmæssig modulering ("tilskud" i artiklen): hormonprofilen ændrer sig forudsigeligt, hvilket demonstrerer systemets egnethed til at vurdere virkningerne af interventioner.
4. Hovedtrækket er de tre hormoners forskellige tids-"signaturer": ud fra kurvernes form kan man skelne mellem en akut og en mere langvarig stressrespons og deres "roll call" mellem den sympatiske og HPA-akse.

Hvordan er dette bedre end kortisol alene?

Kortisol alene vil overse korte stressudbrud; katekolaminer alene vil ikke fortælle dig om kronisk stress. En fælles kontinuerlig profil dækker begge opgaver og giver dig også mulighed for at se maladaptive reaktioner (for eksempel når katekolaminer "fyres", og kortisolresponsen er forsinket, eller omvendt).

Begrænsninger at huske på

• Dette er et ingeniørstudie: ikke et medicinsk udstyr på markedet eller et diagnostisk værktøj til angstlidelser/udbrændthed.
• Sved er en kompleks matrix: sekretionshastighed, hudtemperatur, pH og sammensætning kan påvirke signalet. Forfatterne tager disse konstruktivt i betragtning, men klinisk validering er stadig forude.
• Forholdet mellem svedniveauer og kropstilstand er blevet bekræftet i begrænsede stikprøver; længere og mere forskelligartede undersøgelser er nødvendige til klinisk brug.

Forfatternes kommentarer

• J. Tu (hovedforfatter): "Vi har for første gang vist, at flere stressrelaterede hormoner kan aflæses samtidigt og kontinuerligt fra sved, i stedet for blot én markør. Dette bringer stressovervågning tættere på den virkelige menneskelige fysiologi."
• Wei Gao (korresponderende forfatter): "Det faktum, at denne hudapparat fungerer i realtid og uden nåle, åbner vejen for personlig overvågning af psykofysiologiske tilstande - fra stresshåndtering til vurdering af terapiens effektivitet."
• Elektronik-/signalingeniør: Vi byggede signalbehandling lige i kanten af enheden: støjfiltrering, kalibrering af svedstrøm og signalkonvertering til biomarkører i realtid. Dette gør plasteret uafhængigt af fastmonteret udstyr og egnet til hverdagsbrug.
• Klinisk medforfatter (endokrinologi): Den vigtigste nyhed er den samtidige aflæsning af "hurtige" hormoner (adrenalin/noradrenalin) og "langsomt" kortisol. Deres kombinerede profil afspejler stressfysiologi bedre end nogen af de enkelte markører, og dette er vigtigt for at fortolke data hos mennesker.
• Mikrofluidikspecialist: Vi har opnået stabil drift med lave svedmængder og brugerbevægelser. Kanalerne er selvfyldende, og sensorerne kompenserer automatisk for svedhastigheden, så koncentrationerne er korrekte og ikke "fortyndede".
• Algoritme-/AI-udvikler: Modellen tager højde for individuelle basislinjer og er trænet til at skelne mellem fysiologisk stress og artefakter som varme eller motion. Dette gør signalet mere "adfærdsmæssigt" nyttigt.
• Projektleder: Dette er ikke en medicinsk diagnose fra starten, men en platform. De næste skridt er længerevarende undersøgelser af bærbare teknologier, kalibrering for forskellige brugergrupper og, om nødvendigt, at bevæge sig hen imod klinisk validering for specifikke scenarier - fra sport til stressmonitorering på arbejdet.

Hvad kan dette give yderligere?

Personlig stressmonitorering (sport, skifteholdsarbejde, piloter/læger), vurdering af psykoterapi og træningseffektivitet, smartere wearables, tidlig opdagelse af skadelige stressresponsmønstre. Og inden for forskning et nyt værktøj til at dissekere stressbiologi på naturlige tidsskalaer.