Потовый тест на стресс: что расскажут кортизол и адреналин?

Инженеры из Caltech и коллеги показали «Stressomic» — мягкий носимый пластырь-лабораторию, который по каплям пота одновременно отслеживает три ключевых гормона стресса: кортизол, адреналин и норадреналин. Устройство само вызывает пот местной микротоковой стимуляцией, по микроканалам подаёт его в мини-реакторы, делает измерения и по беспроводной связи отправляет данные на телефон. Всё это — в непрерывном режиме. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Зачем это нужно

Оценивать стресс по пульсу или опросникам удобно, но это косвенные меры. Биохимия точнее: кортизол отражает более «длинный» ответ оси ГГН (гипоталамус–гипофиз–надпочечники), а адреналин/норадреналин — быстрый выброс симпатической нервной системы («бей или беги»). В реальности оба контура переплетаются, поэтому мультиплексное (сразу по нескольким гормонам) и динамическое (по времени) измерение даёт гораздо более полную картину. 

Как это работает внутри

• Пластырь вызывает локальное потоотделение с помощью ионтофореза через гидрогели с карбахолом — пот появляется без тренировки и стресса.
• Дальше микрофлюидика с капиллярными «взрывными» клапанами (capillary burst valves) порционно подаёт пот в камеры анализа, туда же автоматически подмешиваются реагенты, а потом камера «освежается», чтобы сенсоры не перенасыщались.
• Электроды сделаны на лазерно-гравированном графене с «золотыми нано-дендритами»: такая шершаво-пористая поверхность даёт сверхчувствительность вплоть до пикомолярных концентраций адреналина/норадреналина.
• Сами измерения — конкурентные электрохимические иммуноанализы с метилен-синим как редокс-меткой: чем больше гормона в пробе, тем слабее сигнал.

Вся схема рассчитана на мало-шумные, воспроизводимые «снятия» с компенсацией дрейфа и влияния скорости потоотделения. 

Проверка точности

Авторы сперва калибровали сенсоры на растворах, затем сравнили показания на человеческом поте с ELISA (лабораторным «золотым стандартом») — совпадение хорошее. Дополнительно показали разумную связь уровней в поте с уровнями в сыворотке крови (корреляции на десятках образцов). 

Что увидели на людях

Пластырь тестировали в трёх сценариях:

1. Физический стресс (интервальные нагрузки, HIIT): быстрые пики адреналина/норадреналина и более медленная волна кортизола.
2. Эмоциональный стресс (просмотр валидированного набора изображений IAPS): более выраженный вклад «быстрых» катехоламинов при низкой общей потливости — как раз там, где пульс/КГР не всегда надёжны.
3. Фармакологическая/нутрицевая модуляция («supplementation» в статье): профиль гормонов меняется предсказуемо, что показывает пригодность системы для оценки эффектов вмешательств.
4. Главная фишка — разные временные «подписи» трёх гормонов: по форме кривых можно различать острый и более затяжной стресс-ответ и их «перекличку» между симпатикой и осью ГГН. 

Чем это лучше одиночного кортизола

Кортизол в одиночку пропускает короткие всплески стресса; катехоламины в одиночку не скажут о хронической нагрузке. Совместный непрерывный профиль закрывает обе задачи, а ещё позволяет видеть неадаптивные ответы (например, когда катехоламины «стреляют», а кортизоловый отклик запаздывает или наоборот).

Ограничения, о которых важно помнить

• Это инженерное исследование: не медицинское устройство на рынке и не инструмент диагностики тревожных расстройств/выгорания.
• Пот — сложная матрица: скорость секреции, температура кожи, pH, состав могут влиять на сигнал. Авторы их учитывают конструктивно, но клиническая валидация ещё впереди.
• Связь «уровень в поте ↔ состояние организма» подтверждена на ограниченных выборках; для клиники нужны более длинные и разнообразные исследования. 

Комментарии авторов

• J. Tu (ведущий автор): «Мы впервые показали, что из пота можно одновременно и непрерывно считывать несколько гормонов, связанных со стрессом, а не только один маркёр. Это делает мониторинг стресса ближе к реальной физиологии человека».
• Wei Gao (корр. автор): «Тот факт, что это накожное устройство работает в реальном времени и без игл, открывает путь к персональному мониторингу психофизиологического состояния — от стресс-менеджмента до оценки эффективности терапии».
• Инженер по электронике/сигналам: Мы встроили обработку сигнала прямо «на краю» устройства: фильтрация шума, калибровка потока пота и преобразование сигналов в биомаркеры в реальном времени. Благодаря этому пластырь не зависит от стационарного оборудования и подходит для повседневного ношения.
• Клинический соавтор (эндокринология): Ключевая новизна — одновременное чтение «быстрых» гормонов (адреналин/норадреналин) и «медленного» кортизола. Их совместный профиль лучше отражает физиологию стресса, чем любой одиночный маркёр, и это важно для интерпретации данных у людей.
• Специалист по микрожидкостям: Мы добились устойчивой работы при малом количестве пота и при движении пользователя. Каналы самонаполняются, а сенсоры автоматически компенсируют скорость потоотделения, чтобы концентрации были корректными, а не «разбавленными».
• Разработчик алгоритмов/ИИ: Модель учитывает индивидуальные базовые уровни и обучена отличать физиологический стресс от артефактов — например, жара или тренировка. Поэтому сигнал получился более «поведенчески» полезным.
• Руководитель проекта: Это не медицинский диагноз «из коробки», а платформа. Следующие шаги — более длительные носимые исследования, калибровка под разные группы пользователей и, при необходимости, двигаться к клинической валидации под конкретные сценарии — от спорта до мониторинга стресса на работе.

Что это может дать дальше

Персональный мониторинг стресс-нагрузки (спорт, сменная работа, пилоты/медики), оценка эффективности психотерапии и тренингов, более «умные» wearables, раннее выявление вредных паттернов реакции на стресс. А в исследованиях — новый инструмент, чтобы разбирать биологию стресса на естественных временных шкалах.