Пот - это будущее мониторинга здоровья?

Натали Сабин

13 сентября 2022 г. - Даже сейчас, когда вы читаете эту статью, ваше тело работает над поддержанием равновесия - и не только в смысле "не упасть". Внутри вас происходит множество химических реакций, которые производят энергию, перерабатывают отходы и поддерживают ваше здоровье. Попутно ваше тело подает сигналы о вашем самочувствии.

Носимые технологии могут показать некоторые из этих сигналов, например, частоту сердечных сокращений или циклы сна. Многие другие важные сигналы о вашем здоровье содержатся в крови. Проблема: большинство людей не любят, когда им втыкают иглу. (Просто спросите любого больного диабетом, которому приходится укалывать палец по дюжине раз в день).

Но, возможно, есть альтернатива. Пот выделяется из воды, содержащейся в крови, а это значит, что пот "как окно в кровь", - говорит Сара Эвертс, научный журналист и автор книги "Радость пота: странная наука о потоотделении".

Поскольку пот легче достать, чем кровь, исследователи изучают, может ли он стать безболезненным способом получения информации о нашем здоровье".

Что на самом деле содержится в нашем поте?

Пот интриговал ученых на протяжении веков. Еще во втором веке нашей эры Гален - выдающийся греческий врач Римской империи - исследовал вопрос о том, могут ли люди выводить жир из пор тела или очищать кровь с помощью пота, говорит Эвертс.

В то время как жировая ткань не просачивается через поры, другие вещества просачиваются. Пот на 99% состоит из воды, но содержит небольшое количество натрия, хлорида, лактата, глюкозы, кортизола, аммиака, мочевины, этанола и небольших белков.

Пот также может содержать следовые количества химических веществ и токсинов, таких как тяжелые металлы и бисфенол А (BPA), но только если они присутствуют в крови. (Эвертс однажды рассказал о редком случае, когда пот медсестры стал красным от употребления огромного количества чипсов с красным красителем).

У нормальных, здоровых людей печень и почки выполняют большую часть работы по избавлению организма от токсинов - и делают это просто отлично, без необходимости посещения сауны.

Как сегодня используется мониторинг потоотделения?

Существует несколько способов, с помощью которых медицина - и правоохранительные органы - уже используют мониторинг потоотделения.

Муковисцидоз

Высокий уровень хлоридов в поте является симптомом муковисцидоза, наследственного заболевания, которое делает детей больными, нарушая нормальное функционирование клеток в легких. В конце 1950-х годов анализ хлоридов пота стал частью диагностики детей с МВ и сегодня считается золотым стандартом.

Но для этого необходимо прикрепить зонды к коже младенца и вызвать у пациента потоотделение, подав слабый электрический импульс. Пот собирается в свернутую пластиковую трубку и оценивается на содержание хлоридов.

Анализ хлоридов пота "проводится регулярно, но он неуклюж", - говорит Джон Роджерс, доктор философии, профессор инженерной школы Маккормик Северо-Западного университета. Именно поэтому он и его команда разработали наклейки на пот. Наклейки, меняющие цвет, имеют крошечные каналы, клапаны и резервуары, которые, будучи приклеенными к поверхности кожи, могут захватывать и хранить пот по мере его выделения, что облегчает его сбор и анализ. В недавнем исследовании Роджерс и его команда показали, насколько хорошо это устройство работает для диагностики МВ у детей.

"Идея заключается в том, чтобы сделать тест на пот, который можно было бы отправлять по почте и проводить в домашних условиях, чтобы сделать этот скрининговый тест доступным для людей, которые не имеют доступа к таким учреждениям", - говорит Роджерс. "Вам не понадобится обученный персонал или дорогие настольные лабораторные приборы".

Мониторинг алкоголя

Существует тесная связь между уровнем алкоголя в крови и количеством, обнаруженным в поте.

Начиная с 2003 года, были созданы так называемые SCRAM CAM (что расшифровывается как SCRAM Continuous Alcohol Monitoring), которые помогают полиции и судам осуществлять непрерывный мониторинг алкоголя у лиц, совершивших вождение в нетрезвом виде в условиях повышенного риска, и в случаях домашнего насилия.

Это как если бы к вашей лодыжке был прикреплен алкотестер, постоянно ищущий алкоголь в вашем поте.

Что еще может сделать мониторинг пота?

В мире с более совершенными носимыми устройствами для мониторинга пота человек теоретически может:

• измерять стресс через выработку кортизола. Исследование показало, что можно определять уровень кортизола с помощью носимого пластыря. Однако эта работа находится на ранней стадии и еще не использовалась для какой-либо значимой клинической оценки.

• Сообщите пьющим, что их пора подвезти домой. Исследования показали, что гибкие пластыри (которые, вероятно, гораздо удобнее, чем SCRAM CAM) могут обнаружить этанол в крови. Представьте, что вы носите маленький пластырь, который посылает на ваш телефон уведомления о том, что вы выпили слишком много в счастливый час.

• Скажите тренеру, что спортсмену нужен перерыв. Представьте себе впитывающий пластырь на коже, который собирает информацию об уровне лактата, а затем мгновенно отправляет результаты на экран компьютера тренера на боковой линии, сообщая ему, что пришло время замены игрока.

• Избавить людей с диабетом от необходимости укалывать пальцы. Другие первые исследования показывают, что неинвазивные носимые технологии, напоминающие повязку, потенциально могут измерять уровень глюкозы через пот. Недавно исследователи Университета штата Огайо создали "умное ожерелье", которое может контролировать уровень глюкозы у человека, носящего его. Полученные результаты позволяют предположить, что датчик "будет работать для мониторинга других важных химических веществ в поте", говорится в пресс-релизе.

Но наука и технологии, позволяющие делать такие вещи, еще не созданы. Кроме того, существуют противоречивые данные о том, является ли пот надежным способом отслеживания всех вещей, которые могут быть нам интересны.

Еще одна проблема: Хотя пот может дать представление о том, что может происходить внутри организма, он не всегда точно отражает реальность. Например, если говорить о спортсменах и физических нагрузках, то уровень лактата в крови показывает, насколько интенсивно работают мышцы. Но сам процесс потоотделения также приводит к образованию лактата.

Это означает, что тот, кто интенсивно тренируется, может потеть больше и выделять больше лактата в пот. Но этот дополнительный лактат может не точно показывать мышечную усталость или нагрузку.

Хотя было бы здорово получить информацию о химическом составе вашего пота во время тренировки, эти данные могут оказаться не слишком полезными, если у вас высокий уровень потоотделения.

Что мешает мониторингу пота?

Существуют два основных препятствия для получения знаний о химическом анализе пота, и до недавнего времени они находились в тупике по типу "курица или яйцо".

Во-первых, это сам процесс сбора данных. Достижения в области биомониторинга, такие как стикеры Роджерса и другие носимые устройства, делают сбор данных о поте более осуществимым.

Но проблема номер два заключается в том, чтобы понять, являются ли полученные данные значимыми.

"В поте содержится много различных биомаркеров, и в прошлом они не изучались очень тщательно, потому что не было чистого и воспроизводимого способа сбора пота", - объясняет Роджерс.

Именно здесь, по мнению Роджерса, микрофлюидные устройства, такие как стикер для пота, станут еще более ценными - они помогут исследователям получать все больше и больше данных о поте.

Что может быть еще более полезным, чем мониторинг пота?

Хотя пот содержит информацию, которая может быть полезной, "тело эволюционировало так, чтобы держать внутреннюю информацию внутри, а внешнюю - снаружи, поэтому получить доступ к [биомаркерам], намазав что-то на кожу, не так просто - именно поэтому мы делаем забор крови, он забирает часть тела", - говорит Джейсон Хайкенфельд, доктор философии, профессор Университета Цинциннати.

Хайкенфельд является исследователем и разработчиком носимой и гибкой электроники. Он также понимает, почему многие видят потенциал в мониторинге потоотделения, но он не уверен, что это практично.

"Мы потратили много времени на пот, потому что это был святой Грааль, [предлагающий] неинвазивный непрерывный доступ к вещам в организме", - говорит он. Но "набор вещей, которые можно измерить, ограничен. И мы обнаружили, что пот гораздо труднее [точно контролировать]. Цельная кровь хорошо буферизована; ее pH не меняется. Соленость и pH пота меняется в зависимости от скорости потоотделения, и это безумно затрудняет диагностику в датчиках".

Вот почему Хайкенфельд считает, что для большинства показателей будущее носимых устройств с химическим мониторингом не в мониторинге пота, а в измерении интерстициальной жидкости (ISF).

Интерстициальная жидкость существует под кожей, между всеми клетками. В ней содержатся вещества, которые вытекают из крови, поэтому она даже больше похожа на кровь, чем на пот.

Для измерения ISF нужны только микроигольчатые пластыри или датчики на проволочной основе. Эта технология уже доступна для некоторых биомаркеров, таких как непрерывный мониторинг глюкозы, носимый на тыльной стороне руки с датчиком, проникающим в кожу.

"Большое будущее и то, в чем мы на 100% активны в настоящее время, - это зондирование интерстициальной жидкости", - говорит Хайкенфельд. "Большинство вещей, которые вы хотели бы измерить в крови, вы можете сделать в интерстициальной жидкости".

Он говорит, что его команда почти готова выпустить обзор, подтверждающий это утверждение.

Тем не менее, это не означает, что поту не найдется места, говорит Хайкенфельд. Он видит возможности использования пота для отслеживания уровня гормонов (например, тех, которые регулируют стресс, секс и сон), а также для контроля уровня лекарств в организме и отслеживания того, как быстро они расщепляются.

Но пока и мониторинг интерстициальной жидкости, и мониторинг пота требуют дополнительных исследований, прежде чем станут доступны для массового использования.