如何利用汗液分析确定生物年龄和抗压能力

生理年龄几乎无法反映身体的实际状态：两个同龄人在耐力、风险和治疗反应方面可能存在巨大差异。苏黎世联邦理工学院、瑞士联邦材料科学与技术研究所、加州理工学院和巴塞尔大学医院组成的团队正在启动AGE RESIST（汗液中抗逆力的年龄时钟）项目：科学家们希望学习如何基于可穿戴传感器持续收集的汗液分子，准确便捷地评估生物年龄和“抗逆力”（即对压力和应变的抵抗力）。他们的目标是将复杂的实验室面板变成便捷的皮肤“年龄时钟”，从而实现医疗决策的个性化，并减少治疗的副作用。该项目由瑞士国家科学基金会（SNSF）资助。

研究背景

日历年龄（生理年龄）无法准确预测身体的实际状态——耐力、易感性和治疗耐受性。正因如此，生物年龄“时钟”近年来发展迅速。然而，许多生物年龄“时钟”依赖于昂贵的实验室检测（血液、“组学”），结果时有时无，且并非总能证明具有临床附加价值。在此背景下，AGE RESIST 项目（苏黎世联邦理工学院、瑞士联邦材料科学与技术研究所、加州理工学院、巴塞尔大学医院）提供了一种不同的方法：在汗液中寻找新的生物标记物，并使用可穿戴传感器持续读取，以评估不仅“年龄”而且“韧性”——抗压力和恢复速度。这种“时钟”方法被认为是一种个性化治疗的工具：根据患者的实际身体状况选择干预强度，从而减少副作用。该项目由瑞士国家科学基金会 (SNSF) 资助。

为什么要出汗？它提供了一个便捷的生理学窗口：电解质、代谢物、压力和炎症标志物，这些都可以无需针头实时测量。近年来，皮肤界面平台取得了显著进展，包括灵活的电化学贴片、微流体收集器和能够追踪分析物动态而非静态值的多小时传感器。这对于恢复力至关重要：预测的并非绝对浓度，而是对热量/负荷的响应曲线，以及与心率、呼吸和核心温度相结合的“恢复曲线”形状。

在AGE RESIST，这一理念正在付诸实践：团队正在开发一款便携式汗液传感器，在气候室中测试原型，并将分子信号与生理指标（心率、呼吸频率、核心体温等）相结合，以训练一个年龄+韧性模型。该项目由苏黎世联邦理工学院的Noé Brasier领导；在Empa方面，Simon Annaheim负责传感器部门。预期成果是为诊所提供一个便捷的“年龄量表”，帮助诊所根据生理年龄而非护照年龄来规划治疗和康复。

其背景远不止一个项目：经典的“时钟”——表观遗传学、转录组学、蛋白质组学——正在快速发展，但在2024-2025年，它们的局限性和“重新校准”（对血细胞成分的依赖、针对不同人群的模型重构、以及临床应用的可移植性）正被积极讨论。汗液/可穿戴“时钟”的概念早在2023年就首次在学术议程中系统地提出，它恰好填补了实验室生物标记物与日常监测之间的空白：它试图捕捉衰老的动态方面——即系统应对挑战和恢复的能力。

工作原理

研究人员正在开发一种便携式汗液传感器，它可以同时读取新的分子生物标记物，并将其与生理参数（心率、呼吸频率、核心体温等）相结合。仿生膜与纺织品（Empa）实验室的西蒙·安纳海姆 (Simon Annaheim) 表示，皮肤传感器的精度能够持续可靠地获取身体状态数据。该团队正在一个可以调节热量和负荷的气候室中测试原型。基于这些数据流，他们将训练一种“时钟式”算法，将应对负荷和恢复的能力与生物年龄和韧性联系起来。

谁是该项目的幕后推手？它将带来什么改变？

该项目的发起人是苏黎世联邦理工学院转化医学研究所的Noé Brazier博士；该项目汇聚了来自苏黎世联邦理工学院、瑞士联邦材料科学与技术研究所、加州理工学院和巴塞尔大学医院的临床、感官和材料专家。如果“手表”能够展现出可重复性和预测价值，它就可以用来根据“生理”年龄而非通行证来选择治疗和康复的强度——从肿瘤科和心脏病科到骨科和老年病科。理想情况下，这将减少“过度治疗”、副作用以及错失及时干预的机会。

招募志愿者：参与者将会经历什么

目前，一项试点研究的招募工作正在进行中。他们正在寻找愿意完成约1小时运动的男性和女性，年龄在44-54岁或60-70岁之间，BMI < 30，且能流利使用德语或英语。参与费用包括：体能评估（肺功能测量）、生理年龄评估、血液检测结果以及200瑞士法郎的补偿（含差旅费）。研究地点位于圣加仑的Empa。研究流程包括三次访视（总计约6小时）：筛查；主要访视：在温和加热和间歇状态下进行自行车运动（测量汗液，同时使用非侵入式传感器记录参数）；最后一次短暂访视，检查用于监测“核心”温度的传感器胶囊的移除情况。数据保密；不承诺向参与者提供任何医疗福利。

为什么出汗？

汗液是了解新陈代谢的“窗口”：它包含电解质、代谢物、炎症和压力标志物，这些都可以连续测量，无需针头。与间歇性血液检测不同，可穿戴传感器提供的汗液能够提供动态信息——身体对刺激（热量、负荷）的反应以及恢复速度。对于“年龄监测”而言，重要的不仅是每次汗液分子的数量，还有响应曲线：恢复曲线的幅度、速度和形状。结合心率、呼吸和核心体温，这可以转化为韧性的数字“画像”，而这正是个性化治疗的关键。

究竟测量什么以及如何解释？

在试点中，该团队进行了以下比较：

• 汗液中的分子：一组新的生物年龄和压力反应的候选生物标志物。
• 生理学：心率、呼吸、核心温度（通过吞咽感觉胶囊）、皮肤参数。
• 耐久性和“耐热性”：热控循环和恢复。
  然后将这些数据整合成一个抗老化模型，该模型可在各个年龄段和重复实验中验证。目标是开发一种具有临床附加价值的工具，方便临床医生使用和理解。

明天可以派上用场的地方

• 干预计划。评估手术或重症监护前的“生理”年龄和储备，以更准确地评估风险。
• 康复与运动医学。监测随时间推移的恢复力，及时调整负荷并监测超负荷情况。
• 老年病学和慢性病：在临床事件发生之前很久就发现恢复力方面的“差距”并进行个性化治疗。

简而言之——主要的事情

• AGE RESIST 在汗液中寻找生物年龄和弹性的生物标志物，并训练可穿戴传感器持续“读取”它们。
• 该项目由苏黎世联邦理工学院、瑞士联邦材料科学与技术研究所、加州理工学院和巴塞尔诊所牵头，并由国家科学基金会资助。其目标是开发一个针对特定年龄的“时钟”，用于个性化医疗。
• 在试点中 - 3 次访问，在软热下循环负荷，使用传感胶囊测量核心温度，补偿 200 瑞士法郎。

来源：Empa 关于AGE RESIST项目的页面。