W niedawnym badaniu opublikowanym w Scientific Reports naukowcy zbadali lotne związki organiczne (LZO) wytwarzane przez skórę w odpowiedzi na stres psychiczny.

Badanie: Wpływ stresu psychicznego na emisję lotnych związków organicznych ze skóry. Źródło zdjęcia: Geinz Angelina/Shutterstock.com

Tło

Volatilome to zbiór lotnych związków organicznych (LZO) wytwarzanych przez rośliny, drobnoustroje lub zwierzęta, które wpływają na profil węchowy skóry i stanowią część odcisku zapachu.

Ludzki lotnik zawiera tysiące LZO uwalnianych przez różne źródła, w tym wydychany oddech, ślinę, krew, mocz, mleko, kał i wydzieliny skórne.

Te LZO są związane nie tylko ze stanami klinicznymi; mogą być również egzogenne i wynikać z narażenia środowiskowego lub stosowania produktu. Gruczoły ekrynowe, łojowe i apokrynowe wytwarzają większość endogennych substancji lotnych skóry w połączeniu z naturalnie obecnymi mikroorganizmami.

Stres psychiczny może zaburzać barierę skórną i modyfikować reakcje zapalne skóry, chociaż jego wpływ na emisję LZO z ludzkiej skóry jest niejasny.

O badaniu

W niniejszym badaniu naukowcy zbadali wpływ stresu na emisję LZO ze skóry.

Głównym celem było zbadanie lotnych związków organicznych wydzielanych przez skórę czoła po wywołaniu stresu wśród kobiet w średnim wieku poprzez wykonywanie zadań poznawczych, takich jak rozwiązywanie problemów i szyfrowanie słów w celu identyfikacji markerów stresu LZO.

Drugim celem było zbadanie wpływu stężenia sebum w skórze, pH i przeznaskórkowej utraty wody (TEWL) na uwalnianie LZO.

Badaniami objęto 35 niepalących kobiet w wieku od 24 do 40 lat (średnia wieku 35 lat). Naukowcy pobrali próbki lotnych związków organicznych z czoła przed i po indukcji stresem za pomocą polimeru krzemowego. Ocenili liniowość urządzenia próbki, stosując cztery LZO: heptanal, 2-fenyloetanol, octan izoamylu i 2,3-dimetylopirazynę.

Dokonano jednocześnie trzech pomiarów w domenie liniowości krzywej kalibracji, stosując roztwór referencyjny o stężeniu 15 ng/µl w celu oceny powtarzalności techniki.

Zespół wywołał stres poznawczy za pomocą ćwiczeń zaplanowanych w czasie z wykorzystaniem dostosowanego oprogramowania, w tym zegara do zadań semantycznych i arytmetycznych, i potwierdził go na podstawie danych fizjologicznych i klinicznych.

Ocenili poziom stresu za pomocą kwestionariusza State-Trait Anxiety Inventory (STAI), analizy ekspresji werbalnej i ocen klinicznych.

Naukowcy zidentyfikowali i określili ilościowo LZO za pomocą chromatografii gazowej ze spektrometrią mas (GC-MS). Indukcję stresu potwierdzono znacznym wzrostem lęku-stanu mierzonego za pomocą kwestionariusza, zmianami w pomiarach aktywności elektrodermalnej (EDA) i dosłownym wyrażaniu stresu.

Naukowcy ocenili także produkcję sebum i pH skóry. Przeanalizowali dane jakościowo i ilościowo, aby określić ekspresję LZO przed i po psychologicznych testach obciążeniowych.

RSD określono dla każdej lotnej substancji chemicznej, stosując średnie wartości względnej liczebności dla dwóch do trzech dominujących jonów.

Aby zbadać trwałość zaadsorbowanych LZO na polimerze krzemowym, badacze przeprowadzili oceny w dniu 3.0 i 12. po fazie pobierania próbek, symulując opóźnienie między fakturowaniem a oceną GC-MS.

Wyprowadzono trzy parametry z sygnałów EDA zebranych w fazach adaptacji i indukcji stresu. Pierwszym parametrem był średni SCL (µS). Drugim parametrem była częstotliwość (szczyty/min), a trzecim średnia amplituda (µS) NS-SCR.

Wyniki

Badanie wykazało 198 LZO o wyższym stężeniu prostołańcuchowych alkanów, alkoholi, estrów, alkanów cyklicznych, związków azotu i ketonów. Spośród substancji chemicznych 69 pochodziło ze składników kosmetyków, 49 z żywności, 37 z metabolizmu człowieka lub drobnoustrojów, a 33 ze środowiska.

Trzy LZO (octan 2-hydroksyetylu, 3-metylopentadekan i propionian 2-hydroksyetylu) powiązano z indukcją stresu, a 14 związków było statystycznie istotnych.

LZO pochodziły głównie z rodziny alkanów, przy czym najczęstsze były acyle tłuszczowe wytwarzane z lipidów i etylobenzenów. Ponadto badacze scharakteryzowali cząsteczkę azotu (N,N-dibutyloformamid).

Najmniej reprezentowaną cząsteczkę wykryto przy stężeniu 3,6 ng/µl (propanian 2-hydroksyetylu), podczas gdy najbardziej rozpowszechnione były geranyloaceton i butylowany hydroksytoluen w stężeniach odpowiednio 121 ng/µl i 177 ng/µl.

Średnia zawartość jonów pierwotnych w lotnych wzorcach wzrosła dramatycznie podczas przechowywania, przy wartościach RSD wahających się od 1,3 do 3,1% w dniu 0 i 9,9% w dniu 3.

Wyniki dotyczące cechy lęku i poziomu lęku jako stanu wzrosły znacząco, odpowiednio o 7,90% i 34% pomiędzy okresami bez stresu i okresami stresu.

W fazie stresu wszystkie trzy miary EDA wzrosły. SCL wzrosła z 0,5 do 1,9 µS, a NS-SCR wzrosła do 4,0 z 0,04 wartości szczytowych na minutę. 71% wypowiedzi uczestników obejmowało oszustwo/porażkę, stres/presję i trudność/skomplikowanie.

Po wywołaniu stresu poziom sebum na czole wzrósł o 37%, natomiast pH skóry spadło o 14%.

Wniosek

Ogólnie rzecz biorąc, wyniki badania podkreśliły wpływ stresu psychicznego na modulację skórnej emisji LZO. Względny pomiar tych substancji chemicznych wykazał zakres produkcji w całym okresie stresu.

Są składnikami metabolizmu lipidów, stresu oksydacyjnego, zanieczyszczeń powietrza i zastosowań kosmetycznych. Niektóre z nich były wcześniej znane jako biomarkery chorób, ale tylko jeden jest związany ze stresem. Przyszłe badania mogłyby zbadać możliwy wpływ modulowania ekspresji tych LZO na fizjologię skóry.

Innym podejściem do tych badań może być zbadanie ich wpływu na komunikację międzyludzką poprzez zrozumienie chemosygnalizacji.