Η εξέταση ιδρώτα θα μπορούσε να μεταμορφώσει την παρακολούθηση της φαρμακευτικής αγωγής και τη φροντίδα του διαβήτη

Η εξέταση ιδρώτα θα μπορούσε να μεταμορφώσει την παρακολούθηση της φαρμακευτικής αγωγής και τη φροντίδα του διαβήτη

Από την παρακολούθηση γλυκόζης μέχρι την ανίχνευση έκθεσης σε τοξίνες, οι επιστήμονες δείχνουν πώς ο ιδρώτας θα μπορούσε να ανταγωνιστεί το αίμα ως διαγνωστική πηγή, εάν η τεχνολογία και η τυποποίηση προχωρήσουν αρκετά γρήγορα.

Μελέτη: Ο ιδρώτας ως διαγνωστικό βιορευστό: αναλυτικές εξελίξεις και μελλοντικές κατευθύνσεις. Πηγή φωτογραφίας: PeopleImages/Shutterstock.com

Μια πρόσφατα δημοσιευμένη κριτική στοJournal of Pharmaceutical Analysisπεριγράφει πώς μπορεί να συλλεχθεί και να αναλυθεί ο ιδρώτας για να αποκτηθούν γνώσεις για την υγεία και υπογραμμίζει τις συσκευές, τις ροές εργασίας, τις εφαρμογές και τα κενά που πρέπει ακόμη να αντιμετωπιστούν.

φόντο

Ο ιδρώτας που παράγεται από 2 έως 4 εκατομμύρια ιδρωτοποιούς αδένες, είναι ένα διαυγές, ελαφρώς όξινο υγρό που περιέχει ηλεκτρολύτες, μεταβολίτες, πρωτεΐνες, ακόμη και ξενοβιοτικά. Σε αντίθεση με τις εξετάσεις αίματος, η δειγματοληψία ιδρώτα είναι μια ανώδυνη διαδικασία χαμηλού κινδύνου κατάλληλη για επαναλαμβανόμενες ή επιτόπιες εξετάσεις.

Οι πρόσφατες εξελίξεις έχουν συνδυάσει μικρορευστοποιήσιμα επιθέματα και ασύρματους βιοαισθητήρες με εργαστηριακές μεθόδους, επιτρέποντας την ανίχνευση ιχνοποσοτήτων ιντερλευκινών (ILs), γλυκόζης, β-υδροξυβουτυρικού και φαρμάκων. Εκτός κλινικών, ο ιδρώτας βοηθά στην ιατροδικαστική και την επιτήρηση, αλλά οι συγκεντρώσεις είναι χαμηλές, οι ποσότητες ποικίλλουν και η μόλυνση είναι μια πραγματική ανησυχία.

Απαιτείται περαιτέρω έρευνα για την τυποποίηση της συλλογής, την ομαλοποίηση των αποτελεσμάτων και την επικύρωση βιοδεικτών, καθώς πολλοί δείκτες που βασίζονται στον ιδρώτα δεν έχουν σαφήνεια σχετικά με τις σχέσεις δόσης-απόκρισης και την κλινική επικύρωση.

Γιατί ο ιδρώτας έχει σημασία: ένα πρακτικό βιορευστό

Ο ιδρώτας συνδυάζει μοναδικά την άνεση του ασθενούς με ισχυρές αναλυτικές δυνατότητες. Είναι εύκολα προσβάσιμο, δεν απαιτεί βελόνες και μπορεί να συλλεχθεί επανειλημμένα κατά τη διάρκεια της εργασίας, της άσκησης ή της καθημερινής ζωής. Από χημική άποψη, ο ιδρώτας μεταφέρει ηλεκτρολύτες όπως το νάτριο (Na+), το κάλιο (K+) και το χλωρίδιο (Cl-), καθώς και μικρούς μεταβολίτες όπως το γαλακτικό, η γλυκόζη και το β-υδροξυβουτυρικό, καθώς και πρωτεΐνες και λιπίδια σε μικρότερες ποσότητες.

Μπορεί επίσης να μεταφέρει ξενοβιοτικά, επιτρέποντας την παρακολούθηση ναρκωτικών, υποκατάστατων αλκοόλ και περιβαλλοντικών τοξινών. Επειδή οι λεκέδες μπορούν να παραμείνουν στο δέρμα για μέρες, ο ιδρώτας παρέχει ένα ευρύτερο παράθυρο ανίχνευσης από τα ούρα κηλίδων ή το αίμα δακτυλικών αποτυπωμάτων, το οποίο είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για διαμήκεις τάσεις, δοκιμές προσκόλλησης και μελέτες πεδίου. Ωστόσο, οι διακυμάνσεις στη δραστηριότητα των αδένων, η μόλυνση της επιφάνειας του δέρματος και ο ρυθμός εφίδρωσης σημαίνουν ότι τα αποτελέσματα πρέπει να ερμηνεύονται με προσοχή και συχνά απαιτούν ομαλοποίηση.

Πώς εισέρχονται οι ουσίες στον ιδρώτα: Φυσιολογία και μεταφορά

Οι εκκρινείς αδένες, που κατανέμονται στο μεγαλύτερο μέρος του δέρματος, και οι αποκρινείς αδένες, συγκεντρωμένοι στις μασχάλες και σε άλλες περιοχές, εκκρίνουν ελαφρώς όξινο και κυρίως υδαρή ιδρώτα. Τα μόρια εισέρχονται στον ιδρώτα μέσω παθητικής διάχυσης από το διάμεσο τμήμα του αίματος, ενεργού μεταφοράς μέσω αντλιών όπως η P-γλυκοπρωτεΐνη (P-gp), διεργασιών που προκαλούνται από υποδοχείς ή μετά από τοπικό μεταβολισμό στα αδενικά κύτταρα.

Οι σμηγματογόνες εκκρίσεις αναμειγνύονται με τον ιδρώτα στο δέρμα και προσθέτουν λιπίδια που μπορούν να μεταφέρουν υδρόφοβες ενώσεις. Οι φυσικοχημικές ιδιότητες είναι σημαντικές: Μικρές, λιγότερο δεσμευμένες σε πρωτεΐνες και πιο λιπόφιλες βάσεις τείνουν να κατανέμονται καλύτερα. Αυτό εξηγεί γιατί ορισμένα ψυχοδραστικά φάρμακα, υπολείμματα φυτοφαρμάκων και μεταβολίτες αλκοόλης εμφανίζονται στον ιδρώτα, ακόμη κι αν δεν βρίσκονται στο αίμα ή στα ούρα. Ωστόσο, οι οδοί πίσω από την έκκριση ιδρώτα δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητές και το πόσο εύκολα διαφορετικές ενώσεις εισέρχονται στον ιδρώτα μπορεί να ποικίλλει ευρέως.

Από μπαλώματα μέχρι τατουάζ: δειγματοληψία και συσκευές

Η συλλογή έχει εξελιχθεί από επιχρίσματα και τριχοειδείς σπείρες σε ολοκληρωμένα συστήματα. Το σύστημα Macroduct χρησιμοποιεί ιοντοφόρηση πιλοκαρπίνης για να προκαλέσει τοπική εφίδρωση και συλλέγει όγκους μικρολίτρων μέσω σωληνώσεων. Τα αυτοκόλλητα έμπλαστρα της PharmChek συσσωρεύουν μη πτητικές αναλυόμενες ουσίες με την πάροδο του χρόνου και διαθέτουν χαρακτηριστικά ανθεκτικά σε παραβιάσεις για τη διατήρηση της αλυσίδας φύλαξης. Το DrugWipe παρέχει γρήγορο, επιτόπιο ανοσοχρωματογραφικό έλεγχο.

Τα μικρορευστοποιημένα επιθέματα αθλητικής ποιότητας, όπως το Gx Sweat Patch, κατευθύνουν τον ιδρώτα μέσω καναλιών που αλλάζουν χρώμα και συνδυάζονται με εφαρμογές smartphone για να εκτιμήσουν τον ρυθμό ιδρώτα και την απώλεια νατρίου. Τα νεότερα διαλυτά επιθέματα μικροβελόνας παρέχουν πιλοκαρπίνη χωρίς την ανάγκη εξωτερικής ισχύος, βελτιώνοντας την άνεση και τη σκοπιμότητα στα βρέφη.

Κάθε μέθοδος χειρίζεται διαφορετικά τον κίνδυνο άνεσης, όγκου και μόλυνσης, επομένως τα πρωτόκολλα πρέπει να ταιριάζουν στην περίπτωση χρήσης, καθώς καμία μέθοδος συλλογής δεν είναι παγκοσμίως κατάλληλη για όλα τα περιβάλλοντα.

Προετοιμασία και ποσοτικοποίηση μικροσκοπικών σημάτων

Δεδομένου ότι οι ποσότητες του ιδρώτα είναι μικρές και οι συγκεντρώσεις είναι χαμηλές, τα προαναλυτικά βήματα είναι ζωτικής σημασίας. Η εκχύλιση υγρού-υγρού εμπλουτίζει τις αναλυόμενες ουσίες. Η παραγωγοποίηση βελτιώνει την απόδοση της αέριας χρωματογραφίας για μη πτητικούς μεταβολίτες. Η εκχύλιση στερεάς φάσης απομονώνει στόχους σε επίπεδα ίχνους, ενώ η εξαγωγή στερεάς φάσης με άκρο διασποράς (DPX) επιταχύνει τη ροή εργασίας και αυξάνει την ευαισθησία για ψυχοδραστικούς πίνακες.

Εξίσου σημαντική είναι η κανονικοποίηση: η χρήση ενδογενούς νατρίου ως εσωτερικής αναφοράς μπορεί να διορθώσει τον μεταβλητό όγκο που παγιδεύεται σε επιθέματα και να βελτιώσει τη συγκρισιμότητα μεταξύ των δειγμάτων. Για τη μείωση της μόλυνσης, είναι απαραίτητες σαφείς οδηγίες για τον καθαρισμό του δέρματος, την τοπική αποφυγή, την αποτρίχωση και τον χειρισμό. Μαζί, αυτά τα βήματα μετατρέπουν μικρολίτρα αραιωμένου ιδρώτα σε δεδομένα με δυνατότητα δράσης.

Αναλυτικές μηχανές και omics για ανακάλυψη

Οι επιτραπέζιες πλατφόρμες διευρύνουν τις δυνατότητες αυτού που δεν μπορούν ακόμη να κάνουν οι φορητές συσκευές. Ο πυρηνικός μαγνητικός συντονισμός (NMR) επιτρέπει τα γρήγορα, μη καταστροφικά στιγμιότυπα του μεταβολισμού του ιδρώτα.

Η αέρια χρωματογραφία-φασματομετρία μάζας (GC-MS) παραμένει το χρυσό πρότυπο για τις πτητικές οργανικές ενώσεις. Η υγρή χρωματογραφία-διαδοχική φασματομετρία μάζας (LC-MS/MS) και η φασματομετρία μάζας υψηλής ανάλυσης ποσοτικοποιούν φάρμακα, κυτοκίνες, λιπίδια και μικρούς μεταβολίτες με υψηλή ειδικότητα. Η φασματομετρία μάζας τριχοειδούς ηλεκτροφόρησης (CE-MS) είναι ιδανική για την ανάλυση πολικών μεταβολιτών.

Από την πλευρά της ανακάλυψης, η μεταβολομική και η πρωτεομική αποκαλύπτουν υπογραφές που σχετίζονται με την ασθένεια. Μελέτες έχουν αναφέρει διαφορές στον ιδρώτα στην ατοπική δερματίτιδα, την κυστική ίνωση (CF), τη φυματίωση και πιθανούς δείκτες καρκίνου του πνεύμονα. Αυτές οι ενδείξεις omics παρέχουν μια εικόνα για το ποιοι βιοδείκτες είναι αρκετά ισχυροί ώστε να μεταναστεύουν σε αισθητήρες επόμενης γενιάς.

Κλινικές και πραγματικές εφαρμογές

Η διάγνωση της ΚΙ εξακολουθεί να βασίζεται σε αυξημένα επίπεδα χλωριούχου ιδρώτα, με επίπεδα πάνω από 60 mmol/L να παρέχουν ισχυρή υποστήριξη.

Στον διαβήτη, οι φορητοί ηλεκτροχημικοί αισθητήρες είναι ολοένα και πιο ικανοί να παρακολουθούν τα επίπεδα γλυκόζης στον ιδρώτα σε συγχρονισμό με τις τάσεις του αίματος όταν η δειγματοληψία είναι καλά ελεγχόμενη. Ορισμένα έμπλαστρα πλέον ενσωματώνουν την ανίχνευση με τη χορήγηση φαρμάκου με μικροβελόνα για υποστήριξη κλειστού βρόχου.

Πίνακες φλεγμονωδών κυτοκινών, συμπεριλαμβανομένης της ιντερλευκίνης-6 (IL-6), της ιντερλευκίνης-8 (IL-8), της ιντερλευκίνης-10 (IL-10) και του παράγοντα νέκρωσης όγκων-άλφα (TNF-α), είναι μετρήσιμα στο εύρος των πικογραμμαρίων ανά χιλιοστόλιτρο, ανοίγοντας πόρτες για παρακολούθηση εξάρσεων ασθενειών. Η κατανάλωση αλκοόλ μπορεί να ανιχνευθεί με αιθανόλη ιδρώτα ή αιθυλογλυκουρονίδιο.

Η χρήση της δημόσιας υγείας κυμαίνεται από καθοδήγηση ενυδάτωσης για αθλητές και εργαζόμενους που εκτίθενται στη θερμότητα έως επιτόπιο έλεγχο ρύπων.

Ιατροδικαστική, θέσεις εργασίας και αντίκτυπος στην κοινότητα

Η διακριτική, μη επεμβατική δειγματοληψία μακράς διάρκειας του Sweat υποστηρίζει την παρακολούθηση της δοκιμαστικής περιόδου, τα προγράμματα θεραπείας και τα μέτρα κατά του ντόπινγκ και συμπληρώνει τα ούρα όπου η παραβίαση είναι συχνή. Τα έμπλαστρα PharmChek συν GC-MS ή LC-MS/MS επιβεβαιώνουν διεγερτικά και οπιοειδή, ενώ οι γρήγορες δοκιμές παρέχουν έλεγχο στο κράσπεδο και στο χώρο εργασίας. Πέρα από τη δικαιοσύνη, το Sweat παρακολουθεί τη χρήση φυτοφαρμάκων στο χώρο εργασίας και τους δημοτικούς ρύπους και υποστηρίζει τις προσπάθειες ανακούφισης από καταστροφές.

Οι προκλήσεις και η πορεία προς τα εμπρός

Κατά τη μετάφραση, υπάρχουν παραλλαγές στη ροή και τη σύνθεση που απαιτούν πλαίσιο, βαθμονόμηση και κανονικοποίηση. Η μόλυνση του δέρματος, του σμήγματος και του περιβάλλοντος μπορεί να προκαλέσει σύγχυση σε ίχνη στόχους και να απαιτήσει αυστηρά υλικά και πρωτόκολλα.

Πολλοί βιοδείκτες στερούνται επικύρωσης και σαφούς σχέσης δόσης-απόκρισης. Οι δυνατότητες περιλαμβάνουν μοτίβο τεχνητής νοημοσύνης, ευέλικτα ηλεκτρονικά, επεκτάσιμες μπαταρίες και ραδιόφωνα χαμηλής κατανάλωσης για άνετη συνεχή παρακολούθηση οπουδήποτε. Ωστόσο, η ενσωμάτωση της τεχνητής νοημοσύνης παραμένει προοπτική παρά καθιερωμένη, υποδηλώνοντας ότι τα διαγνωστικά ιδρώτα σημειώνουν πρόοδο, αλλά δεν είναι ακόμη κλινικά ρουτίνα.

συμπεράσματα

Αυτή η ανασκόπηση καταδεικνύει ότι ο ιδρώτας χρησιμεύει ως αξιόπιστη μήτρα διάγνωσης και παρακολούθησης όταν συνδυάζονται προσεκτική δειγματοληψία, ισχυρή προετοιμασία και επικυρωμένα αναλυτικά στοιχεία. Οι συγγραφείς εξηγούν ότι τα σύγχρονα επιθέματα, τα μικρορευστικά και οι ηλεκτροχημικοί αισθητήρες μπορούν να μετρήσουν ηλεκτρολύτες, γλυκόζη, φλεγμονώδεις IL, δείκτες αλκοόλ και φάρμακα, ενώ οι εργαστηριακές πλατφόρμες και τα omics επεκτείνουν την ανακάλυψη και την εξειδίκευση.

Τονίζουν τα οφέλη της εξέτασης ΚΙ, της υποστήριξης του διαβήτη, της ιατροδικαστικής και της δημόσιας υγείας, αλλά αναγνωρίζουν τις προκλήσεις της μεταβλητότητας, της μόλυνσης και της ελλιπούς επικύρωσης. Κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι οι τυποποιημένες ροές εργασίας, η κανονικοποίηση όγκου και οι προοπτικές μελέτες σε συνδυασμό με την ερμηνεία με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης είναι απαραίτητες για τη μετάβαση των δοκιμών ιδρώτα από πολλά υποσχόμενη σε συνηθισμένη κλινική και κοινοτική χρήση.

Κατεβάστε το αντίγραφο PDF σας τώρα!

Πηγές: