Eine Untersuchung der Haut von Frauen zeigt deutliche chemische Veränderungen als Reaktion auf psychischen Stress

In einer kürzlich in Scientific Reports veröffentlichten Studie untersuchten Forscher die flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs), die die Haut als Reaktion auf psychischen Stress erzeugt.

Hintergrund

Das Volatilom ist eine Sammlung flüchtiger organischer Verbindungen (VOCs), die von Pflanzen, Mikroben oder Tieren erzeugt werden, zum Geruchsprofil der Haut beitragen und einen Teil des Geruchsdrucks darstellen.

Das menschliche Volatilom enthält Tausende von VOCs, die aus verschiedenen Quellen freigesetzt werden, darunter Ausatemluft, Speichel, Blut, Urin, Milch, Kot und Hautemissionen.

Diese VOCs werden nicht nur mit klinischen Zuständen in Verbindung gebracht; Sie können auch exogen sein und aus Umwelteinflüssen oder Produktnutzung resultieren. Ekkrine, Talgdrüsen und apokrine Drüsen erzeugen in Verbindung mit natürlich vorkommenden Mikroorganismen die meisten endogenen flüchtigen Stoffe der Haut.

Psychischer Stress kann die Hautbarriere stören und Entzündungsreaktionen der Haut verändern, obwohl seine Auswirkungen auf die VOC-Emission der menschlichen Haut unklar sind.

Über die Studie

In der vorliegenden Studie untersuchten Forscher die Auswirkungen von Stress auf die VOC-Emissionen der Haut.

Das Hauptziel bestand darin, flüchtige organische Verbindungen zu untersuchen, die nach Stressinduktion bei Frauen mittleren Alters von der Stirnhaut abgesondert werden, indem kognitive Aufgaben wie Problemlösung und Wortverschlüsselung ausgeführt werden, um VOC-Stressmarker zu identifizieren.

Der sekundäre Zweck bestand darin, den Einfluss der Hauttalgkonzentration, des pH-Werts und des transepidermalen Wasserverlusts (TEWL) auf die VOC-Freisetzung zu untersuchen.

Die Studie umfasste 35 Nichtraucherinnen im Alter von 24 bis 40 Jahren (Durchschnittsalter 35). Die Forscher entnahmen VOCs von der Stirn vor und nach der Stressinduktion mit einem Silikonpolymer. Sie bewerteten die Linearität des Probengeräts anhand von vier VOCs: Heptanal, 2-Phenylethanol, Isoamylacetat und 2,3-Dimethylpyrazin.

Drei Messungen wurden gleichzeitig innerhalb des Linearitätsbereichs der Kalibrierungskurve durchgeführt, wobei eine Referenzlösung von 15 ng/µL verwendet wurde, um die Wiederholbarkeit der Technik zu bewerten.

Das Team induzierte kognitiven Stress durch zeitgesteuerte Übungen mit maßgeschneiderter Software, einschließlich einer Uhr für semantische und arithmetische Aufgaben, und bestätigte dies anhand physiologischer und klinischer Daten.

Sie bewerteten das Stressniveau mithilfe eines STAI-Fragebogens (State-Trait Anxiety Inventory), einer verbalen Ausdrucksanalyse und klinischen Beurteilungen.

Die Forscher identifizierten und quantifizierten VOCs mittels Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS). Die Stressinduktion wurde durch einen erheblichen Anstieg der Zustandsangst, gemessen anhand des Fragebogens, durch Veränderungen der Messungen der elektrodermalen Aktivität (EDA) und durch wörtliche Stressausdrücke belegt.

Die Forscher untersuchten auch die Talgproduktion und den pH-Wert der Haut. Sie analysierten die Daten qualitativ und quantitativ, um die VOC-Expression vor und nach den psychologischen Belastungstests zu bestimmen.

Der RSD wurde für jede flüchtige Chemikalie anhand der durchschnittlichen relativen Häufigkeitswerte für zwei bis drei vorherrschende Ionen bestimmt.

Um die Haltbarkeit adsorbierter VOCs auf dem Siliziumpolymer zu untersuchen, führten die Forscher am Tag 3.0 und am Tag 12 nach der Probenphase Bewertungen durch und simulierten dabei die Verzögerung zwischen Rechnungsstellung und GC-MS-Bewertung.

Sie leiteten drei Parameter aus den EDA-Signalen ab, die während der Anpassungs- und Stressinduktionsphase gesammelt wurden. Der erste Parameter war der durchschnittliche SCL (µS). Der zweite Parameter war die Frequenz (Peaks/Minute), während der dritte die durchschnittliche Amplitude (µS) der NS-SCRs war.

Ergebnisse

Die Studie fand 198 VOCs mit einer höheren Konzentration an geradkettigen Alkanen, Alkoholen, Estern, zyklischen Alkanen, Stickstoffverbindungen und Ketonen. Von den Chemikalien stammten 69 aus kosmetischen Bestandteilen, 49 aus Lebensmitteln, 37 aus menschlichen oder mikrobiellen Stoffwechselvorgängen und 33 aus der Umwelt.

Drei VOCs (2-Hydroxyethylacetat, 3-Methylpentadecan und 2-Hydroxyethylpropanoat) wurden mit der Stressinduktion in Verbindung gebracht, und 14 Verbindungen waren statistisch signifikant.

Die VOCs stammten hauptsächlich aus der Familie der Alkane, wobei aus Lipiden und Ethylbenzolen hergestellte Fettacyle am häufigsten vorkommen. Darüber hinaus charakterisierten die Forscher ein Stickstoffmolekül (N,N-Dibutylformamid).

Das am wenigsten vertretene Molekül wurde mit 3,6 ng/µL (2-Hydroxyethylpropanoat) nachgewiesen, während Geranylaceton und Butylhydroxytoluol mit Konzentrationen von 121 ng/µL bzw. 177 ng/µL am häufigsten vorkommen.

Die durchschnittliche Häufigkeit von Primärionen in flüchtigen Standards stieg während der Lagerung dramatisch an, wobei die RSD-Werte am Tag 0 zwischen 1,3 und 3,1 % und am Tag 3 bei 9,9 % lagen.

Die Trait-Angst-Scores und State-Angst-Werte stiegen zwischen der stressfreien Phase und der Stressphase signifikant um 7,90 % bzw. 34 % an.

Während der Stressphase stiegen alle drei EDA-Maßzahlen an. Der SCL stieg von 0,5 auf 1,9 µS und die NS-SCRs stiegen von 0,04 Spitzen pro Minute auf 4,0. 71 % der wörtlichen Aussagen der Teilnehmer beinhalteten Täuschung/Versagen, Stress/Druck und Schwierigkeit/Kompliziert.

Nach der Stressinduktion stieg der Talgspiegel auf der Stirn um 37 %, während der pH-Wert der Haut um 14 % sank.

Abschluss

Insgesamt verdeutlichten die Studienergebnisse den Einfluss von psychischem Stress auf die Modulation der kutanen VOC-Emission. Die relative Messung dieser Chemikalien zeigte eine Produktionsspanne während der Stressperiode.

Sie sind Bestandteile des Fettstoffwechsels, des oxidativen Stresses, der Luftverschmutzung und kosmetischer Anwendungen. Einige waren früher als Krankheitsbiomarker bekannt, aber nur einer ist stressbedingt. Zukünftige Studien könnten die möglichen Auswirkungen der Modulation dieser VOC-Ausdrücke auf die Hautphysiologie untersuchen.

Ein anderer Ansatz für diese Forschung könnte darin bestehen, ihren Einfluss auf die menschliche Kommunikation durch das Verständnis der Chemosignalisierung zu untersuchen.

Quellen: