Stressforschung

Speichelbasierte Cortisol-Bestimmung

Heute ist die am häufigsten verwendete Probe in der cortisolbasierten Stressforschung der Speichel. Das Salimetrics® Cortisol Enzymimmunoassay Kit ist ein kompetitiver Immunoassay, der speziell für die quantitative Messung von Speichelcortisol entwickelt und validiert wurde.

Forschungsergebnisse zeigen einen deutlichen Zusammenhang zwischen Stress und seinen Auswirkungen auf die Gesundheit. Unabhängig davon, ob dieser Stress akut oder chronisch ist, kann er sich auf die vom menschlichen Körper produzierten Cortisolwerte auswirken, die mit einer Reihe von Probennahmesystemen und Probentypen messbar sind. Speichel, als am häufigsten verwendete Probe, wurde in der cortisolbasierten Stressforschung ausgiebig eingesetzt, um den Gehalt an "freien" Steroid- und Sexualhormonen zu bestimmen, und die Korrelation dieser Hormone mit den zirkulierenden Werten im Serum ist in der Literatur gut belegt.

Das Salimetrics® Cortisol Enzymimmunoassay Kit (Art-Nr. SAL-1-3002) wurde speziell für die quantitative Messung von Speichelcortisol entwickelt und validiert.

 

 

Speichelbasierte Cortisol-Bestimmung in der Forschung

 

Die Bedeutung der Cortisol-Wachreaktion (Cortisol Awakening Response, CAR)

Cortisol ist das wichtigste zirkulierende Hormon der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-Achse (HPA) und entfaltet seine Wirkung über den Glukokortikoidrezeptor, der in fast allen menschlichen Zellen vorkommt.

Die Sekretion von Cortisol und seine Regulierung sind in Abbildung 1 (rechts) dargestellt. Abgesehen von seiner Hochregulierung als Reaktion auf Stress folgt der Cortisolspiegel beim Menschen einem regelmäßigen Tagesrhythmus der Expression, und die Charakterisierung des Tagesprofils der Cortisolexpression ist ein Schlüsselindikator für eine Dysfunktion der HPA-Achse (Fries et al., 2009). Eine der wichtigsten Messgrößen bei der Beurteilung des Tagesrhythmus von Cortisol ist die Konzentration des Speichelcortisols beim Aufwachen. Der beobachtete Anstieg des freien Cortisols wird in der Wissenschaft routinemäßig zur Bewertung der Nebennierenrindenaktivität verwendet, und die Korrelation des Anstiegs des Cortisolspiegels nach dem Aufwachen (Cortisol Awakening Response oder CAR) mit chronischem Stress, einer Dysfunktion der HPA-Achse und Burnout ist gut belegt (Fries et al., 2009). Ein erhöhter CAR-Wert wird bei Personen mit hoher Stressbelastung beobachtet, z. B. haben Arbeitslose im Vergleich zu Beschäftigten höhere CAR-Werte. Man geht auch davon aus, dass er eine wichtige Komponente der Leistungssteigerung ist (Law et al., 2015; Thorn et al., 2006).

 

Dysfunktion der HPA-Achse

Sowohl das Cushing-Syndrom als auch die Addison-Krankheit liegen an den extremen Enden des Spektrums der Cortisolspiegel und werden nicht häufig beobachtet. Subklinische Manifestationen von Funktionsstörungen der HPA-Achse beeinträchtigen jedoch häufiger Gesundheit und Wohlbefinden. Diese Störungen werden ebenfalls durch die Messung der Cortisolproduktion und vor allem durch die Messung des Tagesrhythmus bestimmt, der mit dieser Produktion verbunden ist. Eine Abweichung vom normalen Tagesrhythmus, einschließlich der Cortisol-Wachreaktion, wird mit vielen Krankheiten in Verbindung gebracht, sowohl mit physiologischen als auch mit psychologischen, und kann über einen längeren Zeitraum zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen. 

Studien über Zustände mit veränderter Aktivität der HPA-Achse stützen sich auf die Bestimmung der Produktion von freiem Cortisol im Laufe eines Tages unter Verwendung der glaubwürdigsten Methoden, die von der wissenschaftlichen Literatur unterstützt werden, und konzentrieren sich entweder auf mehrere Speichelproben oder auf eine 24-Stunden-Urinsammlung. Die Messung des 24-Stunden-Urins ist jedoch repräsentativ für die gesamte Produktion von freiem Cortisol im Laufe eines Tages und ist zwar nützlich für die Bestimmung der allostatischen Belastung, die der Einzelne erfährt, aber nicht in der Lage, die tageszeitlichen Schwankungen der Cortisolexpression darzustellen. Die einzige wissenschaftlich reproduzierbare Methode zur nicht-invasiven und genauen Bestimmung des Tagesrhythmus der Cortisolexpression ist die Entnahme von drei bis vier Speichelproben im Laufe des Tages und die Bestimmung des freien Cortisols im Speichel. Daher ist die einzige wissenschaftlich glaubwürdige Probenart, die derzeit von der wissenschaftlichen Gemeinschaft akzeptiert wird, Speichel.

 

Die Latent Trait Cortisol (LTC)-Methode

Zusätzlich zu den empirischen Messungen von Cortisol Awakening Response (CAR) und Diurnal Slope-Area Under the Curve (AUC) kann Latent Trait Cortisol mit Hilfe etablierter statistischer Modelle bestimmt werden, um den Trait oder den stabilen Cortisolspiegel einer Person zu ermitteln.

Die mit Abstand empirischsten Speichelproben-Indizes in der Speichelbiologie sind die Cortisol Awakening Response (CAR), die Diurnal Slope und die Area Under the Curve with respect to Ground (AUCg) - alle erfordern die Entnahme von Speichelproben über mehrere Tage und zu genauen Zeitpunkten. Die Forscher haben ständig mit Variabilität aufgrund inkonsistenter Probenahme zu kämpfen. Forscher verwenden deshalb statistische Verfahren, die den Durchschnitt der Proben über die Datensätze hinweg bilden, was eine signifikante statistische Leistung in Bezug auf die Teilnehmer und die gesammelten Proben erfordert. 

Basierend auf diesen Herausforderungen wurden fortschrittliche statistische Methoden wie Latent Trait Cortisol (LTC) entwickelt, die die Gemeinsamkeiten zwischen mehreren Speichelproben berücksichtigen. Eine Reihe von Studien hat das LTC-Modell im Detail untersucht. Zum Beispiel untersuchten Doane et al. (2015) die Zuverlässigkeit, Validität und Stabilität von LTC-Werten über mehrere Monate und berichteten, dass "die Variation in einzelnen Cortisol-Messungen, die auf die entsprechende LTC zurückzuführen waren, zwischen 20 % und 65 % lag." Doane zeigte auch, dass "die LTC sich von der CAR unterschied, Komponenten des Tagesprofils über den Tag hinweg unterschiedlich vorhersagte und über die Messwellen (Monate) hinweg sehr stabil war."

LTC ist nicht nur eine Statistik, sondern eine Methode, mit der die Anzahl der erforderlichen Probenahmen (mindestens 3 Proben je Teilnehmer, Giesbrecht et al. 2015) reduziert, die Belastung der Teilnehmer verringert und die Stabilitätsschätzungen erhöht werden können. Das Ergebnis ist ein latenter Variablenfaktor, der im Wesentlichen "frei" von Zustandsmerkmalen und Messfehlern ist, was die Genauigkeit über die einfache Mittelung von Werten über Stichproben hinaus erhöht. Diese latente Variable repräsentiert den Trait oder den stabilen Cortisolspiegel einer Person. In Abbildung 2 (rechts) ist dargestellt, wie die Verwendung eines statistischen Ansatzes der latenten Modellierung es ermöglicht, alle gemeinsamen Informationen zwischen drei Stichproben oder den stabilen Trait-Cortisolspiegel zu finden. Diese Informationen werden alle "hinter den Kulissen" innerhalb des Statistikprogramms gesammelt und können auf diese Weise für alle Analysen verwendet werden.

 

Salimetrics bietet regelmäßige Webinare an, um sowohl erfahrene als auch neue Prüfärzte und deren Studienteams zu unterstützen. In diesen Webinaren werden veröffentlichte Best-Practice-Methoden zur Integration von Speichel-Biowissenschaften in Forschungsstudien vorgestellt. Der wissensbasierte Überblick umfasst Methoden und Techniken, die die Chance auf qualitativ hochwertige Daten und Studienerfolg maximieren. Darüber hinaus wird das Salimetrics-Team bewährte Praktiken zur Erhöhung der Teilnehmer-Compliance und die wissenschaftliche Begründung, warum bestimmte Methoden qualitativ bessere Ergebnisse liefern als andere, vorstellen. Es wird ein Training der Entnahmemethoden und eine Demonstration der verschiedenen Speichelsammelmethoden und -geräte angeboten.

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