اختبار العرق يمكن أن يغير مراقبة الأدوية ورعاية مرض السكري

اختبار العرق يمكن أن يغير مراقبة الأدوية ورعاية مرض السكري

من تتبع الجلوكوز إلى الكشف عن التعرض للسموم، يوضح العلماء كيف يمكن للعرق أن ينافس الدم كمورد تشخيصي إذا تقدمت التكنولوجيا والتوحيد القياسي بسرعة كافية.

الدراسة: العرق باعتباره سائلًا حيويًا تشخيصيًا: التقدم التحليلي والاتجاهات المستقبلية. مصدر الصورة: PeopleImages/Shutterstock.com

مراجعة نشرت مؤخرا فيمجلة التحليل الدوائييصف كيف يمكن جمع العرق وتحليله للحصول على رؤى ثاقبة حول الصحة ويسلط الضوء على الأجهزة وسير العمل والتطبيقات والثغرات التي لا تزال بحاجة إلى المعالجة.

خلفية

يتم إنتاج العرق بواسطة 2 إلى 4 ملايين غدة عرقية، وهو عبارة عن سائل شفاف حمضي قليلاً يحتوي على إلكتروليتات ومستقلبات وبروتينات وحتى مواد غريبة حيوية. على عكس اختبارات الدم، فإن أخذ عينات العرق هو إجراء غير مؤلم ومنخفض المخاطر ومناسب للاختبار المتكرر أو الميداني.

لقد اقترنت التطورات الحديثة برقعات ميكروفلويديك وأجهزة الاستشعار الحيوية اللاسلكية مع الأساليب المختبرية، مما أتاح اكتشاف كميات ضئيلة من الإنترلوكينات (ILs)، والجلوكوز، وبيتا هيدروكسي بويترات، والأدوية. خارج العيادات، يساعد العرق في الطب الشرعي والمراقبة، ولكن التركيزات منخفضة، وتختلف الكميات، ويشكل التلوث مصدر قلق حقيقي.

هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتوحيد عملية الجمع، وتطبيع النتائج، والتحقق من صحة المؤشرات الحيوية، حيث تفتقر العديد من العلامات القائمة على العرق إلى الوضوح فيما يتعلق بعلاقات الاستجابة للجرعة والتحقق السريري.

لماذا يهم العرق: سائل حيوي عملي

يجمع العرق بشكل فريد بين راحة المريض والإمكانات التحليلية القوية. يمكن الوصول إليه بسهولة، ولا يتطلب أي إبر، ويمكن جمعه بشكل متكرر أثناء العمل أو ممارسة الرياضة أو الحياة اليومية. من الناحية الكيميائية، ينقل العرق إلكتروليتات مثل الصوديوم (Na⁺) والبوتاسيوم (K⁺) والكلوريد (Cl⁻)، بالإضافة إلى المستقلبات الصغيرة مثل اللاكتات والجلوكوز وبيتا هيدروكسي بوتيرات، بالإضافة إلى البروتينات والدهون بكميات أقل.

ويمكنه أيضًا نقل المواد الغريبة الحيوية، مما يتيح مراقبة المخدرات وبدائل الكحول والسموم البيئية. نظرًا لأن البقع يمكن أن تبقى على الجلد لعدة أيام، فإن العرق يوفر نافذة كشف أوسع من بقعة البول أو دم بصمات الأصابع، وهو أمر مفيد بشكل خاص للاتجاهات الطولية واختبار الالتزام والدراسات الميدانية. ومع ذلك، فإن التقلبات في نشاط الغدد، وتلوث سطح الجلد، ومعدل العرق تعني أنه يجب تفسير النتائج بحذر وغالبًا ما تتطلب التطبيع.

كيف تدخل المواد إلى العرق: علم وظائف الأعضاء والنقل

تفرز الغدد المفرزة، المنتشرة في معظم أنحاء الجلد، والغدد المفرزة، التي تتركز في الإبطين ومناطق أخرى، عرقًا حمضيًا قليلًا ومائيًا في الغالب. تدخل الجزيئات العرق من خلال الانتشار السلبي من خلال النسيج الخلالي في الدم، أو النقل النشط عبر مضخات مثل البروتين السكري P (P-gp)، أو العمليات التي تتوسطها المستقبلات، أو بعد التمثيل الغذائي المحلي في الخلايا الغدية.

تمتزج الإفرازات الدهنية مع العرق على الجلد وتضيف الدهون التي يمكنها نقل المركبات الكارهة للماء. تعتبر الخصائص الفيزيائية والكيميائية مهمة: تميل القواعد الصغيرة والأقل ارتباطًا بالبروتين والأكثر محبة للدهون إلى التوزيع بشكل أفضل. يساعد هذا في تفسير سبب ظهور بعض الأدوية ذات التأثير النفساني وبقايا المبيدات الحشرية ومستقلبات الكحول في العرق حتى لو لم يتم العثور عليها في الدم أو البول. ومع ذلك، فإن المسارات الكامنة وراء إفراز العرق ليست مفهومة تمامًا بعد، ويمكن أن تختلف مدى سهولة دخول المركبات المختلفة إلى العرق بشكل كبير.

من الرقع إلى الوشم: أخذ العينات والأجهزة

تطورت المجموعة من المسحات والملفات الشعرية إلى الأنظمة المتكاملة. يستخدم نظام Macroduct الرحلان الأيوني بيلوكاربين للحث على التعرق الموضعي وجمع كميات ميكروليتر عبر الأنابيب. تقوم بقع PharmChek اللاصقة بتجميع التحليلات غير المتطايرة مع مرور الوقت ولها ميزات مقاومة للتلاعب للحفاظ على سلسلة الحراسة. يوفر DrugWipe فحصًا سريعًا للتصوير المناعي في الموقع.

تقوم بقع الموائع الدقيقة المخصصة للرياضة، مثل Gx Sweat Patch، بتوجيه العرق من خلال قنوات متغيرة اللون وتقترن بتطبيقات الهواتف الذكية لتقدير معدل العرق وفقدان الصوديوم. توفر الرقع الإبر الدقيقة الأحدث القابلة للذوبان البيلوكاربين دون الحاجة إلى طاقة خارجية، مما يحسن الراحة والجدوى عند الرضع.

تتعامل كل طريقة مع مخاطر الراحة والحجم والتلوث بشكل مختلف، لذلك يجب أن تتناسب البروتوكولات مع حالة الاستخدام حيث لا توجد طريقة تجميع مناسبة عالميًا لجميع البيئات.

إعداد وقياس الإشارات الصغيرة

وبما أن كميات العرق صغيرة والتركيزات منخفضة، فإن خطوات ما قبل التحليل ضرورية. استخراج السائل السائل يثري التحليلات. يعمل الاشتقاق على تحسين أداء الفصل اللوني للغاز للأيضات غير المتطايرة. يعمل استخلاص الطور الصلب على عزل الأهداف عند مستويات التتبع، بينما يعمل استخلاص الطور الصلب المشتت من طرف الماصة (DPX) على تسريع سير العمل وزيادة حساسية اللوحات ذات التأثير النفساني.

نفس القدر من الأهمية هو التطبيع: استخدام الصوديوم الداخلي كمرجع داخلي يمكن أن يصحح الحجم المتغير المحاصر في البقع ويحسن المقارنة بين العينات. للحد من التلوث، من الضروري وجود تعليمات واضحة بشأن تنظيف الجلد، وتجنب الموضعي، وإزالة الشعر، والتعامل معه. تعمل هذه الخطوات معًا على تحويل الميكرولتر من العرق المخفف إلى بيانات قابلة للتنفيذ.

المحركات التحليلية وomics للاكتشاف

تعمل منصات الطاولة على توسيع إمكانيات ما لا تستطيع الأجهزة القابلة للارتداء القيام به حتى الآن. يتيح الرنين المغناطيسي النووي (NMR) لقطات سريعة وغير مدمرة لعملية التمثيل الغذائي للعرق.

يظل قياس الطيف الكتلي للغاز (GC-MS) هو المعيار الذهبي للمركبات العضوية المتطايرة؛ التحليل اللوني السائل - قياس الطيف الكتلي جنبًا إلى جنب (LC-MS/MS) وقياس الطيف الكتلي عالي الدقة يحدد كمية الأدوية والسيتوكينات والدهون والأيضات الصغيرة بخصوصية عالية. يعد قياس الطيف الكتلي بالرحلان الكهربائي الشعري (CE-MS) مثاليًا لتحليل المستقلبات القطبية.

ومن ناحية الاكتشاف، تكشف عمليات التمثيل الغذائي والبروتينات عن العلامات المرتبطة بالمرض. أبلغت الدراسات عن اختلافات في العرق في التهاب الجلد التأتبي، والتليف الكيسي (CF)، والسل، وعلامات سرطان الرئة المحتملة. توفر قراءات omics هذه نظرة ثاقبة حول المؤشرات الحيوية القوية بما يكفي للانتقال إلى أجهزة استشعار الجيل التالي.

التطبيقات السريرية والواقعية

لا يزال تشخيص التليف الكيسي يعتمد على مستويات مرتفعة من كلوريد العرق، حيث توفر المستويات الأعلى من 60 مليمول/لتر دعمًا قويًا.

في مرض السكري، أصبحت أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية القابلة للارتداء قادرة بشكل متزايد على تتبع مستويات الجلوكوز في العرق بالتزامن مع اتجاهات الدم عندما يتم التحكم في أخذ العينات بشكل جيد. تدمج بعض التصحيحات الآن الاستشعار مع توصيل الدواء بإبرة دقيقة لدعم الحلقة المغلقة.

لوحات من السيتوكينات الالتهابية، بما في ذلك إنترلوكين-6 (IL-6)، إنترلوكين-8 (IL-8)، إنترلوكين-10 (IL-10)، وعامل نخر الورم ألفا (TNF-α)، قابلة للقياس في نطاق البيكوجرام لكل مليلتر، مما يفتح الأبواب لرصد مشاعل المرض. يمكن الكشف عن استهلاك الكحول عن طريق عرق الإيثانول أو جلوكورونيد الإيثيل.

يتراوح استخدام الصحة العامة من إرشادات شرب الماء للرياضيين والعمال المعرضين للحرارة إلى فحص الملوثات في الموقع.

الطب الشرعي والوظائف وتأثير المجتمع

تدعم عينات Sweat السرية وغير الجراحية ذات النافذة الطويلة مراقبة المراقبة وبرامج العلاج وتدابير مكافحة المنشطات، كما أنها تكمل البول حيث يكون التلاعب شائعًا. تؤكد تصحيحات PharmChek بالإضافة إلى GC-MS أو LC-MS/MS وجود المنشطات والمواد الأفيونية، في حين توفر الاختبارات السريعة فحصًا على الرصيف وفي مكان العمل. وبعيدًا عن العدالة، يتتبع برنامج Sweat استخدام المبيدات الحشرية في مكان العمل والملوثات البلدية ويدعم جهود الإغاثة في حالات الكوارث.

التحديات والطريق إلى الأمام

عند الترجمة، هناك اختلافات في التدفق والتركيب تتطلب السياق والمعايرة والتطبيع. يمكن للجلد والزهم والتلوث البيئي أن يربك الأهداف النزرة ويتطلب مواد وبروتوكولات صارمة.

تفتقر العديد من المؤشرات الحيوية إلى التحقق من الصحة ووجود علاقة واضحة بين الجرعة والاستجابة. تشمل القدرات تصميم الذكاء الاصطناعي والإلكترونيات المرنة والبطاريات القابلة للتوسيع وأجهزة الراديو منخفضة الطاقة للمراقبة المستمرة المريحة في أي مكان. ومع ذلك، لا يزال تكامل الذكاء الاصطناعي محتملًا وليس راسخًا، مما يشير إلى أن تشخيص العرق يحرز تقدمًا ولكنه ليس روتينيًا سريريًا بعد.

الاستنتاجات

توضح هذه المراجعة أن العرق بمثابة مصفوفة تشخيصية ومراقبة موثوقة عند الجمع بين أخذ العينات الدقيقة والإعداد القوي والتحليلات التي تم التحقق من صحتها. يوضح المؤلفون أن الرقع الحديثة، والموائع الدقيقة، وأجهزة الاستشعار الكهروكيميائية يمكنها قياس الشوارد، والجلوكوز، والالتهابات الانتقائية، وعلامات الكحول، والأدوية، في حين تعمل منصات المختبرات والأوميكس على توسيع نطاق الاكتشاف والنوعية.

وهم يؤكدون على فوائد اختبار التليف الكيسي، ودعم مرض السكري، والطب الشرعي والصحة العامة، لكنهم يعترفون بتحديات التباين والتلوث وعدم التحقق الكامل من الصحة. وخلصوا إلى أن سير العمل الموحد، وتطبيع الحجم، والدراسات المستقبلية جنبًا إلى جنب مع التفسير بمساعدة الذكاء الاصطناعي ضرورية لنقل اختبار العرق من الاستخدام الواعد إلى الاستخدام السريري والمجتمعي الروتيني.

قم بتنزيل نسختك PDF الآن!

مصادر: