Test del sudore per lo stress: cosa ci dicono cortisolo e adrenalina?

Ingegneri del Caltech e colleghi hanno dimostrato "Stressomic", un cerotto da laboratorio morbido e indossabile che monitora simultaneamente tre ormoni chiave dello stress: cortisolo, adrenalina e noradrenalina, utilizzando gocce di sudore. Il dispositivo stesso induce il sudore tramite stimolazione microcorrente locale, lo trasporta attraverso microcanali a mini-reattori, effettua misurazioni e invia i dati in modalità wireless a un telefono. Tutto questo in modalità continua. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Science Advances.

Perché è necessario?

È comodo valutare lo stress tramite polso o questionari, ma si tratta di misure indirette. La biochimica è più accurata: il cortisolo riflette una risposta più prolungata dell'asse HPA (ipotalamo-ipofisi-surrene), mentre l'adrenalina/noradrenalina riflette un rapido rilascio del sistema nervoso simpatico ("attacco o fuga"). In realtà, entrambi i circuiti sono interconnessi, quindi una misurazione multipla (diversi ormoni contemporaneamente) e dinamica (nel tempo) fornisce un quadro molto più completo.

Come funziona all'interno

• Il cerotto induce la sudorazione locale mediante ionoforesi tramite idrogel con carbacolo: il sudore compare senza allenamento e stress.
• Successivamente, la microfluidica con valvole di rottura capillare immette il sudore in porzioni nelle camere di analisi, dove vengono aggiunti automaticamente i reagenti e la camera viene "rinfrescata" in modo che i sensori non diventino sovrasaturati.
• Gli elettrodi sono realizzati su grafene inciso al laser con “nanodendriti dorati”: una superficie ruvida e porosa che fornisce ipersensibilità fino a concentrazioni picomolari di adrenalina/noradrenalina.
• Le misurazioni stesse sono immunoassaggi elettrochimici competitivi con blu di metilene come marcatore redox: maggiore è la quantità di ormone nel campione, più debole è il segnale.

L'intero circuito è progettato per "decolli" riproducibili e a basso rumore, con compensazione della deriva e influenza del tasso di sudorazione.

Controllo dell'accuratezza

Gli autori hanno prima calibrato i sensori su soluzioni, poi hanno confrontato le letture sul sudore umano con l'ELISA (il "gold standard" di laboratorio): la concordanza è buona. Inoltre, hanno mostrato una ragionevole correlazione tra i livelli nel sudore e quelli nel siero sanguigno (correlazioni su decine di campioni).

Cosa hai notato nelle persone?

La patch è stata testata in tre scenari:

1. Stress fisico (HIIT): picchi rapidi di adrenalina/noradrenalina e un'ondata più lenta di cortisolo.
2. Stress emotivo (visualizzazione del set di immagini IAPS convalidato): contributo più pronunciato delle catecolamine "veloci" a bassa sudorazione totale, esattamente dove il rapporto polso/GSR non è sempre affidabile.
3. Modulazione farmacologica/nutrizionale (“integrazione” nell’articolo): il profilo ormonale cambia in modo prevedibile, il che dimostra l’idoneità del sistema per valutare gli effetti degli interventi.
4. La caratteristica principale è la diversa “firma” temporale dei tre ormoni: dalla forma delle curve si può distinguere tra una risposta allo stress acuta e una più prolungata e il loro “appello” tra l’asse simpatico e quello HPA.

In che modo questo è meglio del solo cortisolo?

Il cortisolo da solo non rileva brevi picchi di stress; le catecolamine da sole non sono sufficienti a rivelare lo stress cronico. Un profilo continuo congiunto copre entrambi i compiti e consente anche di individuare le risposte disadattive (ad esempio, quando le catecolamine "si attivano" e la risposta del cortisolo è ritardata, o viceversa).

Limitazioni da tenere a mente

• Si tratta di uno studio ingegneristico: non di un dispositivo medico in commercio né di uno strumento diagnostico per disturbi d'ansia/burnout.
• Il sudore è una matrice complessa: velocità di secrezione, temperatura cutanea, pH e composizione possono influenzare il segnale. Gli autori li tengono in considerazione in modo costruttivo, ma la validazione clinica è ancora lontana.
• La relazione tra livelli di sudore e condizioni corporee è stata confermata in campioni limitati; sono necessari studi più lunghi e diversificati per l'uso clinico.

Commenti degli autori

• J. Tu (autore principale): "Abbiamo dimostrato per la prima volta che è possibile rilevare simultaneamente e in modo continuo nel sudore più ormoni correlati allo stress, anziché un solo marcatore. Questo avvicina il monitoraggio dello stress alla reale fisiologia umana."
• Wei Gao (autore corrispondente): “Il fatto che questo dispositivo cutaneo funzioni in tempo reale e senza aghi apre la strada al monitoraggio personale degli stati psicofisiologici, dalla gestione dello stress alla valutazione dell'efficacia della terapia.”
• Ingegnere elettronico/dei segnali: Abbiamo integrato l'elaborazione del segnale direttamente sul dispositivo: filtraggio del rumore, calibrazione del flusso di sudore e conversione del segnale in biomarcatori in tempo reale. Questo rende il cerotto indipendente da apparecchiature fisse e adatto all'uso quotidiano.
• Coautore clinico (endocrinologia): La novità principale è la lettura simultanea degli ormoni "veloci" (epinefrina/noradrenalina) e del cortisolo "lento". Il loro profilo combinato riflette meglio la fisiologia dello stress rispetto ai singoli marcatori, e questo è importante per l'interpretazione dei dati negli esseri umani.
• Specialista in microfluidica: Abbiamo ottenuto un funzionamento stabile con volumi di sudore e movimenti dell'utente ridotti. I canali si riempiono automaticamente e i sensori compensano automaticamente la frequenza del sudore, in modo che le concentrazioni siano corrette e non "diluite".
• Sviluppatore di algoritmi/IA: il modello tiene conto delle linee di base individuali ed è addestrato a distinguere lo stress fisiologico da artefatti come il calore o l'esercizio fisico. Questo rende il segnale più utile dal punto di vista "comportamentale".
• Project Manager: Non si tratta di una diagnosi medica pronta all'uso, ma di una piattaforma. I prossimi passi sono studi più approfonditi sui dispositivi indossabili, la calibrazione per diversi gruppi di utenti e, se necessario, il passaggio alla validazione clinica per scenari specifici, dallo sport al monitoraggio dello stress sul lavoro.

Cosa può offrire di più?

Monitoraggio dello stress personale (sport, lavoro su turni, piloti/medici), valutazione dell'efficacia di psicoterapia e formazione, dispositivi indossabili più intelligenti, individuazione precoce di modelli di risposta allo stress dannosi. E nella ricerca, un nuovo strumento per analizzare la biologia dello stress su scale temporali naturali.