От отслеживания уровня глюкозы до выявления воздействия токсинов — учёные показывают, как пот может составить конкуренцию крови в качестве диагностического ресурса, если технологии и стандартизация будут развиваться достаточно быстро.
В недавнем обзоре, опубликованном в Журнале фармацевтического анализа, рассказывается о том, как можно собирать и анализировать пот для получения информации о состоянии здоровья, а также описываются устройства, рабочие процессы, области применения и проблемы, которые ещё предстоит решить.
Предыстория
Пот, вырабатываемый 2–4 миллионами потовых желез, представляет собой прозрачную, слегка кислую жидкость, содержащую электролиты, метаболиты, белки и даже ксенобиотики. В отличие от анализа крови, сбор пота — это безболезненная процедура с низким уровнем риска, подходящая для многократного или полевого тестирования.
Последние достижения позволили объединить микрофлюидные пластыри и беспроводные биосенсоры с лабораторными методами, что дало возможность обнаруживать интерлейкины (ИЛ), глюкозу, β-гидроксибутират и наркотики в следовых количествах. Помимо использования в клиниках, пот помогает в криминалистике и мониторинге, но его концентрация невелика, объемы варьируются, а загрязнение представляет собой реальную проблему.
Необходимы дальнейшие исследования для стандартизации сбора данных, нормализации результатов и подтверждения достоверности биомаркеров, поскольку многие маркеры, определяемые по поту, не имеют четкой взаимосвязи между дозой и реакцией, а также не прошли клиническую проверку.
Почему важен анализ пота: практическая биологическая жидкость
Пот уникальным образом сочетает в себе комфорт для пациента и высокий аналитический потенциал. Он легкодоступен, для его сбора не нужны иглы, и его можно собирать многократно во время работы, тренировок или в повседневной жизни. Химический состав пота включает электролиты, такие как натрий (Na⁺), калий (K⁺) и хлорид (Cl⁻), а также небольшие метаболиты, в том числе лактат, глюкозу и β-гидроксибутират, а также белки и липиды в меньшем количестве.
Он также может переносить ксенобиотики, что позволяет отслеживать употребление наркотиков, суррогатов алкоголя и токсичных веществ из окружающей среды. Поскольку пластыри могут оставаться на коже в течение нескольких дней, анализ пота дает более широкие возможности для выявления нарушений, чем анализ мочи или крови из пальца, что особенно полезно для отслеживания динамики, проверки соблюдения режима лечения и проведения полевых исследований. Однако из-за различий в активности желез, загрязнения поверхности кожи и скорости потоотделения результаты следует интерпретировать с осторожностью, и часто требуется их нормализация.
Как вещества попадают в пот: физиология и транспорт
Эккриновые железы, расположенные на большей части поверхности кожи, и апокриновые железы, сосредоточенные в подмышечных впадинах и других областях, выделяют слегка кислый и в основном водный пот. Молекулы попадают в пот посредством пассивной диффузии из интерстициального пространства крови, активного транспорта с помощью насосов, таких как P-гликопротеин (P-gp), рецептор-опосредованных процессов или после локального метаболизма в клетках желез.
Кожное сало смешивается с потом на коже, добавляя липиды, которые могут переносить гидрофобные соединения. Физико-химические свойства имеют значение: мелкие, менее связанные с белками и более липофильные основания лучше распределяются. Это помогает объяснить, почему некоторые психоактивные вещества, остатки пестицидов и метаболиты алкоголя обнаруживаются в поте, даже если их нет в крови или моче. Тем не менее механизмы потоотделения до конца не изучены, и то, насколько легко различные соединения попадают в пот, может сильно варьироваться.
От пластырей до татуировок: отбор проб и устройства
Коллекция пополнилась от мазков и капиллярных спиралей до интегрированных систем. Система Macroduct использует ионтофорез с пилокарпином для локального усиления потоотделения и собирает микролитровые объемы через трубки. Клейкие пластыри PharmChek со временем накапливают нелетучие аналиты и оснащены функциями защиты от несанкционированного доступа для обеспечения сохранности. DrugWipe обеспечивает быстрый иммунохроматографический скрининг на месте.
Микрофлюидные пластыри спортивного класса, такие как Gx Sweat Patch, пропускают пот через каналы, меняющие цвет, и подключаются к приложениям для смартфонов, чтобы оценивать интенсивность потоотделения и потерю натрия. Новые пластыри с растворяющимися микроиглами доставляют пилокарпин без необходимости во внешнем источнике питания, что повышает комфорт и удобство использования у младенцев.
Каждый метод по-своему влияет на удобство, объем и риск загрязнения, поэтому протоколы должны соответствовать конкретному случаю использования, поскольку ни один метод сбора не является универсальным для всех условий.
Подготовка и количественная оценка слабых сигналов
Поскольку объем пота невелик, а концентрация низка, решающее значение имеют этапы подготовки к анализу. Экстракция жидкостью обогащает анализируемые вещества; дериватизация повышает эффективность газовой хроматографии для нелетучих метаболитов. Твердофазная экстракция позволяет выделить целевые вещества в следовых количествах, а дисперсионная твердофазная экстракция с помощью пипеток (DPX) ускоряет рабочий процесс и повышает чувствительность при работе с психоактивными веществами.
Не менее важна нормализация: использование эндогенного натрия в качестве внутреннего эталона позволяет скорректировать переменный объем, попадающий в пластыри, и улучшить сопоставимость между образцами. Чтобы снизить риск загрязнения, необходимо четко следовать инструкциям по очистке кожи, избегать использования местных средств, удалять волосы и соблюдать правила обращения. В совокупности эти шаги позволяют превратить микролитры разбавленного пота в данные, пригодные для принятия решений.
Аналитические инструменты и омика для открытий
Стационарные платформы расширяют возможности носимых устройств. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) позволяет быстро и неразрушающе получать данные о метаболомате пота.
Газовая хроматография-масс-спектрометрия (ГХ-МС) остается золотым стандартом для анализа летучих органических соединений. Жидкостная хроматография-тандемная масс-спектрометрия (ЖХ-МС/МС) и масс-спектрометрия высокого разрешения позволяют с высокой точностью количественно определять лекарственные препараты, цитокины, липиды и небольшие метаболиты. Капиллярный электрофорез-масс-спектрометрия (КЭ-МС) отлично подходит для анализа полярных метаболитов.
Что касается открытий, то метаболомика и протеомика выявляют признаки, связанные с заболеваниями. Исследования показали, что при атопическом дерматите, муковисцидозе (МВ), туберкулёзе и, возможно, при раке лёгких наблюдаются различия в составе пота. Эти омические данные позволяют определить, какие биомаркеры достаточно надёжны, чтобы их можно было использовать в датчиках нового поколения.
Клиническое применение и применение в реальных условиях
Диагностика муковисцидоза по-прежнему основывается на повышенном уровне хлоридов в поте, при этом значения выше 60 ммоль/л являются убедительным подтверждением диагноза.
При диабете носимые электрохимические датчики все чаще способны отслеживать уровень глюкозы в поте в соответствии с изменениями в крови при условии тщательного контроля отбора проб. В некоторых пластырях датчики теперь интегрированы с системой доставки лекарств с помощью микроигл для поддержки замкнутого цикла.
Уровень воспалительных цитокинов, в том числе интерлейкина-6 (IL-6), интерлейкина-8 (IL-8), интерлейкина-10 (IL-10) и фактора некроза опухоли-альфа (TNF-α), можно измерить в диапазоне пикограмм на миллилитр, что открывает возможности для мониторинга вспышек заболеваний. О употреблении алкоголя можно судить по содержанию этанола или этилглюкуронида в поте.
Применение в сфере общественного здравоохранения: рекомендации по гидратации для спортсменов и работников, подвергающихся воздействию высоких температур, а также скрининг на наличие токсичных веществ на месте.
Судебная экспертиза, рабочие места и влияние на общество
Неприметный, неинвазивный метод отбора проб пота с длительным периодом хранения позволяет контролировать соблюдение режима, проводить программы лечения и антидопинговые мероприятия, дополняя анализ мочи, который часто подделывают. Пластыри PharmChek в сочетании с газовой хроматографией-масс-спектрометрией или жидкостной хроматографией-масс-спектрометрией подтверждают наличие стимуляторов и опиоидов, а экспресс-тесты позволяют проводить скрининг на дорогах и рабочих местах. Помимо обеспечения справедливости, отслеживание профессиональных пестицидов и загрязняющих веществ в окружающей среде помогает в ликвидации последствий стихийных бедствий.
Проблемы и перспективы
При переводе возникают сложности с потоком и составом, что требует учёта контекста, калибровки и нормализации. Кожа, кожное сало и загрязнение окружающей среды могут затруднить отслеживание целей, что требует использования надёжных материалов и протоколов.
Многие биомаркеры не прошли валидацию, и для них не установлена четкая зависимость «доза — реакция». Среди возможностей — распознавание образов с помощью искусственного интеллекта, гибкая электроника, растягивающиеся аккумуляторы и маломощные радиомодули для удобного непрерывного мониторинга в любом месте. Однако интеграция искусственного интеллекта остается перспективной, а не реализованной задачей, что говорит о том, что диагностика по потовым железам развивается, но еще не стала клинической практикой.
Выводы
Этот обзор показывает, что при тщательном отборе проб, тщательной подготовке и проверенной аналитике пот может служить надёжным средством диагностики и мониторинга. Авторы объясняют, что современные пластыри, микрофлюидика и электрохимические датчики могут измерять уровень электролитов, глюкозы, воспалительных интерлейкинов, маркеров алкоголя и наркотиков, а лабораторные платформы и омиксные технологии расширяют возможности обнаружения и повышают специфичность.
Они подчёркивают преимущества тестирования на муковисцидоз, поддержки при диабете, криминалистики и общественного здравоохранения, но при этом признают наличие проблем, связанных с вариативностью, загрязнением и неполной валидацией. Они приходят к выводу, что для того, чтобы тестирование по поту стало не просто перспективным, а рутинным методом в клинической практике и обществе, необходимы стандартизированные рабочие процессы, нормализация объёма и проспективные исследования в сочетании с интерпретацией с помощью искусственного интеллекта.
Ссылка на журнал:
- Бордин, Д. М., Макколи, Дж. И., де Кампос, Э. Г., Бишоп, Д. П. и Де Мартини, Б. С. (2025). Пот как диагностическая биологическая жидкость: аналитические достижения и перспективы. Журнал фармацевтического анализа. DOI: 10.1016/j.jpha.2025.101473. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095177925002904?via%3Dihub
Чтобы написать отзыв нужно авторизоватся