Кровь и пот

Чтобы уменьшить потребность в инвазивных и дорогостоящих измерениях биомаркеров человека, существует значительный интерес к разработке методов непрерывного и неинвазивного (без установки катетеров, взятия проб крови и тд) измерения, которые обычно реализуются в применении разных носимых датчиков. В настоящее время, пот является наиболее предпочтительной жидкостью организма для неинвазивных измерений, альтернативой крови, мочи и слюны. Отчасти связано с тем, что при соответствующих методах, можно легко собирать пот с большой площади поверхности. Несмотря на разработку нескольких носимых датчиков для оценки состава пота, технологии развиваются намного быстрее, чем научные знания о физиологических механизмах, определяющих состав пота.

Поскольку внеклеточная жидкость является предшественником первичного потоотделения в потовых железах, предполагается наличие прямой связи между кровью и составом пота. Однако до того, как такой “первичный” пот попадет на поверхность кожи, он модифицируется во время прохождения по протокам потовых желез. Из-за таких изменений, состав крови и пота не обязательно будут связаны.

Есть обширный пласт научной литературы о взаимосвязи между биомаркерами крови и пота, но все имеющиеся результаты неубедительны, возможно, из-за ограниченного числа участников, различных методов стимуляции образования потоотделения, различных методов сбора пота, различных стратегий подготовки кожи, изменения уровня гидратации. Эксперименты, описанные в доступной литературе, также ограничивались измерением максимум трех различных компонентов пота, что затрудняет получение более полной картины (не)зависимости состава крови и пота.

В настоящем исследовании, опубликованном в European Journal of Applied Physiology, изучалась взаимосвязь между кровью и потом по шести обычно измеряемым биомаркерам (натрий, хлорид, калий, аммиак, лактат и глюкоза). Считается, что эти шесть биомаркеров отражают биохимическую среду человеческого тела и могут быть легко обнаружены в поте.

Учитывая развитие носимых датчиков, которые непрерывно прогнозируют состав крови на основе состава пота, ограниченные изменения в составе крови будут чаще возникать в повседневной жизни и во время субмаксимальных тренировок, а более выраженные изменения в составе крови будут развиваться, например, во время анаэробных интенсивных тренировок или с приемом большого количества натрия, хлорида или аммиака.

Считается, что натрий и хлорид пота являются потенциальными биомаркерами электролитного дисбаланса, например, при гипонатриемии (снижения концентрации натрия), мышечных спазмах и обезвоживании. Внеклеточная жидкость является предшественником первичного потоотделения, однако реабсорбция (обратное всасывание) натрия и хлорида в протоках потовых желез предположительно не зависит от их концентрации в крови.
Концентрация натрия в поте, скорее всего, зависит от локальной скорости потоотделения (LSR), причем более высокая LSR приводит к увеличению концентрации натрия в поте. Это, по-видимому, связано с непропорциональным увеличением скорости реабсорбции по сравнению со скоростью секреции натрия с потом. Поскольку каналы, отвечающие за реабсорбцию натрия и хлорида, имеют функциональное взаимодействие, аналогичные закономерности можно наблюдать для хлоридов в поте.
Калий пота, как основной ион внутриклеточной жидкости, также считается биомаркером электролитного дисбаланса. Первичный пот почти изотоничен плазме крови, и калий почти не реабсорбируется в кровь.
Аммиак обычно содержится в относительно высоких концентрациях в поте человека и, как считается, отражает его концентрацию в крови. Однако, высокие значения отмечались при наличии серьезных нарушений состава крови из-за анаэробных тренировок или приема большого количества аммиака.
Лактат в поте, скорее всего, является побочным продуктом метаболизма потовых желез, а не происходит из плазмы крови. С метаболической точки зрения можно ожидать повышения концентрации лактата в поте, когда LSR выше. Однако предыдущие исследования показали, что лактат пота имеет пропорциональную обратную зависимость от LSR из-за эффекта разбавления.
Мало что известно о функциональной роли глюкозы в потовой железе, но в последнее время наблюдается всплеск интереса к этому метаболиту в поте. Предполагается, что выделение глюкозы с потом в основном зависит от изменений концентрации глюкозы в крови.

Целью этого исследования было выяснить, существуют ли отношения между натрием, хлоридом, калием, аммиаком, лактатом и глюкозой в крови и потом в пределах диапазонов, которые обычно обнаруживаются при субмаксимальных тренировок у здоровых людей. Поскольку существует вероятность того, что реабсорбция натрия и хлоридов в потовых железах не зависит от их концентрации в крови, авторы предполагали, что концентрации натрия и хлоридов в поту и крови не будут связаны. Из-за отсутствия механизма реабсорбции калия из пота было выдвинуто предположение, что содержание калия в крови и поте сильно связано. Авторы ожидали наличие взаимосвязи между аммиаком в крови и в поте. Поскольку концентрация лактата в поте, по-видимому, зависит от LSR, а не от изменений концентрации лактата в крови, было высказано предположение, что лактат в крови и поте не связаны. Наконец, ожидалась связь между уровнем глюкозы в крови и поте.

Включенные в исследование 12 участников были помещены в климатическую камеру (33°C, относительная влажность 65%), где они завершили три последовательных 20-минутных цикла, чтобы выявить три различных уровня потоотделения (LSR), стремясь ограничить изменения в составе крови: при 60% от их максимальной частоты пульса (HRmax), 70% HRmax и 80% HRmax, с 5-минутным отдыхом между ними. На каждом этапе и после каждого сеанса тренировки у участников собирался пот с руки и спины. Кровь брали из вены в середине каждого этапа. Концентрации натрия, хлорида, калия, аммиака, лактата и глюкозы определялись и в плазме крови и в поте.

С увеличением интенсивности тренировки, LSR, концентрации натрия, хлорида и глюкозы в поте увеличивались, в то время, как в крови наблюдались ограниченные изменения для этих компонентов. Концентрация калия, лактата и аммиака в поте снизилась, в то время как в крови концентрация калия снизилась , а концентрации аммиака и лактата увеличились с увеличением интенсивности тренировки. Подавляющее большинство взаимосвязей между параметрами крови и потоотделения были недостоверными, за некоторыми исключениями.

Авторы сделали вывод, что полученные данные свидетельствуют о том, что состав пота, по крайней мере частично, не зависит от состава крови. Это имеет важные последствия, если рассматривать пот, как неинвазивную альтернативу измерениям крови.