Zweettest voor stress: wat vertellen cortisol en adrenaline ons?

Ingenieurs van Caltech en collega's hebben "Stressomic" gedemonstreerd, een zachte, draagbare laboratoriumpleister die gelijktijdig drie belangrijke stresshormonen meet: cortisol, adrenaline en noradrenaline, met behulp van zweetdruppels. Het apparaat zelf induceert zweet door middel van lokale microstroomstimulatie, stuurt dit via microkanalen naar minireactoren, voert metingen uit en stuurt de gegevens draadloos naar een telefoon. Dit alles in een continue modus. De studie werd gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances.

Waarom is dit nodig?

Het is handig om stress te meten met behulp van de pols of vragenlijsten, maar dit zijn indirecte metingen. Biochemie is nauwkeuriger: cortisol weerspiegelt een langere respons van de HPA-as (hypothalamus-hypofyse-bijnieren), en adrenaline/noradrenaline weerspiegelt een snelle reactie van het sympathische zenuwstelsel ("vecht- of vlucht"). In werkelijkheid zijn beide circuits met elkaar verweven, waardoor multiplex (meerdere hormonen tegelijk) en dynamische (over tijd) metingen een veel completer beeld geven.

Hoe het binnenin werkt

• De pleister induceert lokaal zweten met behulp van iontoforese door hydrogels met carbachol - zweten verschijnt zonder training en stress.
• Vervolgens wordt met behulp van microfluïdica met capillaire barstkleppen het zweet in porties in de analysekamers gebracht, worden er automatisch reagentia toegevoegd en wordt de kamer ‘ververst’ zodat de sensoren niet oververzadigd raken.
• De elektroden zijn gemaakt van lasergeëtst grafeen met ‘gouden nanodendrieten’: zo’n ruw-poreus oppervlak zorgt voor overgevoeligheid tot picomolaire concentraties adrenaline/noradrenaline.
• De metingen zelf zijn competitieve elektrochemische immunoassays met methyleenblauw als redoxlabel: hoe meer hormoon in het monster, hoe zwakker het signaal.

Het hele circuit is ontworpen voor ruisarme, reproduceerbare 'opstijgingen' met driftcompensatie en de invloed van de zweetfrequentie.

Controle van de nauwkeurigheid

De auteurs kalibreerden de sensoren eerst op oplossingen en vergeleken vervolgens de metingen van menselijk zweet met ELISA (de "gouden standaard" in het laboratorium) - de overeenkomst is goed. Bovendien toonden ze een redelijk verband aan tussen de waarden in zweet en de waarden in bloedserum (correlaties tussen tientallen monsters).

Wat zag je bij de mensen?

De patch werd getest in drie scenario's:

1. Lichamelijke stress (HIIT): snelle pieken van adrenaline/noradrenaline en een langzamere golf van cortisol.
2. Emotionele stress (bekeken van de gevalideerde IAPS-beeldenset): een duidelijker aandeel van 'snelle' catecholamines bij een lage totale transpiratie - precies op dat punt zijn pols/GSR niet altijd betrouwbaar.
3. Farmacologische/nutritionele modulatie (in het artikel ‘suppletie’): het hormoonprofiel verandert voorspelbaar, wat aantoont dat het systeem geschikt is om de effecten van interventies te beoordelen.
4. Het belangrijkste kenmerk zijn de verschillende tijds'signaturen' van de drie hormonen: door de vorm van de curven kan men onderscheid maken tussen een acute en een meer langdurige stressreactie en hun 'roll call' tussen de sympathische en HPA-as.

Hoe is dit beter dan cortisol alleen?

Cortisol alleen zal korte stressuitbarstingen overslaan; catecholamines alleen vertellen je niets over chronische stress. Een gezamenlijk continu profiel omvat beide taken en stelt je ook in staat maladaptieve reacties te zien (bijvoorbeeld wanneer catecholamines "afvuren" en de cortisolrespons vertraagd is, of andersom).

Beperkingen om in gedachten te houden

• Het gaat hier om een technische studie, niet om een medisch hulpmiddel op de markt of een diagnostisch hulpmiddel voor angststoornissen/burn-out.
• Zweet is een complexe matrix: de secretiesnelheid, huidtemperatuur, pH en samenstelling kunnen het signaal beïnvloeden. De auteurs houden er constructief rekening mee, maar klinische validatie laat nog op zich wachten.
• Het verband tussen zweetniveaus en lichaamsconditie is in een beperkt aantal monsters bevestigd; voor klinisch gebruik zijn langere en meer diverse onderzoeken nodig.

Opmerkingen van de auteurs

• J. Tu (hoofdauteur): "We hebben voor het eerst aangetoond dat meerdere stressgerelateerde hormonen tegelijkertijd en continu uit zweet kunnen worden afgelezen, in plaats van slechts één marker. Dit brengt stressmonitoring dichter bij de echte menselijke fysiologie."
• Wei Gao (corresponderende auteur): "Het feit dat dit huidapparaat in realtime en zonder naalden werkt, opent de weg naar persoonlijke monitoring van psychofysiologische toestanden - van stressmanagement tot het beoordelen van de effectiviteit van therapie."
• Elektronica-/signaaltechnicus: We hebben signaalverwerking ingebouwd aan de rand van het apparaat: ruisfiltering, zweetstroomkalibratie en signaalconversie naar realtime biomarkers. Dit maakt de patch onafhankelijk van vaste apparatuur en geschikt voor dagelijks gebruik.
• Klinisch coauteur (endocrinologie): De belangrijkste nieuwigheid is de gelijktijdige meting van "snelle" hormonen (epinefrine/norepinefrine) en "langzame" cortisol. Hun gecombineerde profiel weerspiegelt de stressfysiologie beter dan elk afzonderlijk merkmiddel, en dit is belangrijk voor de interpretatie van gegevens bij mensen.
• Specialist in microfluïdica: We hebben een stabiele werking bereikt met lage zweetvolumes en gebruikersbewegingen. De kanalen vullen zichzelf en de sensoren compenseren automatisch de zweetproductie, zodat de concentraties correct zijn en niet "verdund".
• Algoritme/AI-ontwikkelaar: Het model houdt rekening met individuele basislijnen en is getraind om fysiologische stress te onderscheiden van artefacten zoals hitte of inspanning. Dit maakt het signaal "gedragsmatig" bruikbaarder.
• Projectmanager: Dit is geen kant-en-klare medische diagnose, maar een platform. De volgende stappen zijn langere studies met wearables, kalibratie voor verschillende gebruikersgroepen en, indien nodig, de overstap naar klinische validatie voor specifieke scenario's - van sport tot stressmonitoring op het werk.

Wat kan dit verder opleveren?

Persoonlijke stressmonitoring (sport, ploegendienst, piloten/artsen), beoordeling van de effectiviteit van psychotherapie en training, slimmere wearables, vroege detectie van schadelijke stressreactiepatronen. En in onderzoek: een nieuwe tool om stressbiologie op natuurlijke tijdschalen te analyseren.