בדיקת זיעה לבדיקת לחץ: מה אומרים לנו קורטיזול ואדרנלין?

מהנדסים מקלטק ועמיתיהם הדגימו את "Stressomic", מדבקה רכה ולבישה למעבדה, המנטרת בו זמנית שלושה הורמוני לחץ מרכזיים: קורטיזול, אדרנלין ונוראדרנלין, באמצעות טיפות זיעה. המכשיר עצמו גורם לזיעה על ידי גירוי מיקרו-זרם מקומי, מעביר אותה דרך מיקרו-ערוצים למיני-כורים, מבצע מדידות ושולח את הנתונים באופן אלחוטי לטלפון. כל זאת במצב רציף. המחקר פורסם בכתב העת Science Advances.

למה זה הכרחי?

נוח להעריך לחץ באמצעות דופק או שאלונים, אך אלו מדדים עקיפים. ביוכימיה מדויקת יותר: קורטיזול משקף תגובה ארוכה יותר של ציר HPA (היפותלמוס-בלוטת יותרת המוח-אדרנלין), ואדרנלין/נוראדרנלין משקפים שחרור מהיר של מערכת העצבים הסימפתטית ("הילחם או ברח"). במציאות, שני המעגלים שלובים זה בזה, כך שמדידה מרובת-ממדים (מספר הורמונים בו זמנית) ומדידה דינמית (לאורך זמן) נותנת תמונה שלמה הרבה יותר.

איך זה עובד בפנים

• המדבקה גורמת להזעה מקומית באמצעות יונטופורזה דרך הידרוג'לים עם קרבכול - הזיעה מופיעה ללא אימון ולחץ.
• לאחר מכן, מיקרופלואידיקה עם שסתומי פרץ קפילריים מספקת זיעה במנות לתאי הניתוח, ריאגנטים מתווספים לשם באופן אוטומטי, ולאחר מכן התא "מתרענן" כך שהחיישנים לא יהפכו לרוויים יתר על המידה.
• האלקטרודות עשויות על גרפן חרוט בלייזר עם "ננו-דנדריטים זהובים": משטח מחוספס-נקבובי שכזה מספק רגישות יתר עד לריכוזים פיקומולריים של אדרנלין/נוראדרנלין.
• המדידות עצמן הן בדיקות אימונוכימיות אלקטרוכימיות תחרותיות עם מתילן כחול כסמן חמצון-חיזור: ככל שיש יותר הורמון בדגימה, כך האות חלש יותר.

המעגל כולו מתוכנן ל"המראות" בעלות רעש נמוך וניתנות לשחזור, עם פיצוי סחיפה והשפעת קצב ההזעה.

בדיקת הדיוק

המחברים כיילו תחילה את החיישנים על גבי תמיסות, ולאחר מכן השוו את הקריאות על זיעה אנושית באמצעות ELISA ("תקן הזהב" של המעבדה) - ההתאמה טובה. בנוסף, הם הראו קשר סביר בין רמות הזיעה לרמות בסרום הדם (קורלציות על עשרות דגימות).

מה ראית על אנשים?

הטלאי נבדק בשלושה תרחישים:

1. לחץ פיזי (HIIT): שיאים מהירים של אדרנלין/נוראדרנלין וגל איטי יותר של קורטיזול.
2. לחץ רגשי (צפייה בקבוצת תמונות IAPS מאומתת): תרומה בולטת יותר של קטכולאמינים "מהירים" בהזעה כוללת נמוכה - בדיוק היכן שדופק/GSR אינו תמיד אמין.
3. אפנון תרופתי/תזונתי ("תוסף" במאמר): פרופיל ההורמונים משתנה באופן צפוי, דבר המדגים את התאמת המערכת להערכת השפעות ההתערבויות.
4. המאפיין העיקרי הוא "חתימות" הזמן השונות של שלושת ההורמונים: לפי צורת העקומות, ניתן להבחין בין תגובת לחץ חריפה לתגובת לחץ ממושכת יותר ואת "קריאת הקול" שלהן בין הציר הסימפתטי לציר HPA.

במה זה עדיף על קורטיזול בלבד?

קורטיזול לבדו יפספס התפרצויות קצרות של לחץ; קטכולאמינים לבדן לא יספרו לכם על לחץ כרוני. פרופיל משותף רציף מכסה את שתי המשימות, וגם מאפשר לכם לראות תגובות לא אדפטיביות (לדוגמה, כאשר קטכולאמינים "ירו" ותגובת הקורטיזול מתעכבת, או להיפך).

מגבלות שכדאי לזכור

• זהו מחקר הנדסי: לא מכשיר רפואי בשוק או כלי אבחון להפרעות חרדה/שחיקה.
• זיעה היא מטריצה מורכבת: קצב הפרשה, טמפרטורת העור, רמת החומציות (pH) וההרכב יכולים להשפיע על האות. המחברים לוקחים אותם בחשבון באופן קונסטרוקטיבי, אך האימות הקליני עדיין לפנינו.
• הקשר בין רמות הזיעה למצב הגוף אושר בדגימות מוגבלות; יש צורך במחקרים ארוכים ומגוונים יותר לשימוש קליני.

הערות המחברים

• ג'יי טו (מחבר ראשי): "הראינו לראשונה שניתן לקרוא מספר הורמונים הקשורים ללחץ בו זמנית וברציפות מזיעה, ולא רק מסמן אחד. זה מקרב את ניטור הלחץ לפיזיולוגיה אנושית אמיתית."
• ווי גאו (מחבר מקביל): "העובדה שמכשיר עור זה פועל בזמן אמת וללא מחטים פותחת את הדרך לניטור אישי של מצבים פסיכופיזיולוגיים - החל מניהול מתחים ועד להערכת יעילות הטיפול."
• מהנדס אלקטרוניקה/אותות: בנינו עיבוד אותות ממש בקצה המכשיר: סינון רעשים, כיול זרימת זיעה והמרת אותות לסמנים ביולוגיים בזמן אמת. זה הופך את המדבקה ללא תלות בציוד קבוע ומתאימה ללבישה יומיומית.
• מחבר קליני משותף (אנדוקרינולוגיה): החידוש המרכזי הוא הקריאה הסימולטנית של הורמונים "מהירים" (אפינפרין/נוראפינפרין) וקורטיזול "איטי". הפרופיל המשולב שלהם משקף טוב יותר את הפיזיולוגיה של לחץ מאשר כל אחד מהסמנים הבודדים, וזה חשוב לפירוש נתונים בבני אדם.
• מומחה מיקרופלואידיקה: השגנו פעולה יציבה עם נפחי זיעה נמוכים ותנועת משתמש נמוכה. התעלות מתמלאות מעצמן, והחיישנים מפצים אוטומטית על קצב הזיעה כך שהריכוזים נכונים ולא "מדוללים".
• מפתח אלגוריתם/בינה מלאכותית: המודל לוקח בחשבון קווי בסיס אינדיבידואליים ומאומן להבחין בין לחץ פיזיולוגי לבין תופעות לוואי כמו חום או פעילות גופנית. זה הופך את האות לשימושי יותר מבחינה "התנהגותית".
• מנהל פרויקט: זו אינה אבחנה רפואית מוכנה לשימוש, אלא פלטפורמה. השלבים הבאים הם מחקרים ארוכים יותר על מכשירים לבישים, כיול עבור קבוצות משתמשים שונות, ובמידת הצורך, מעבר לאימות קליני עבור תרחישים ספציפיים - מספורט ועד ניטור לחצים בעבודה.

מה זה יכול לתת עוד?

ניטור מתח אישי (ספורט, עבודה במשמרות, טייסים/רופאים), הערכת יעילות פסיכותרפיה ואימון, מכשירים לבישים חכמים יותר, גילוי מוקדם של דפוסי תגובה מזיקים ללחץ. ובמחקר, כלי חדש לניתוח ביולוגיה של לחץ על סולמות זמן טבעיים.