Institutul de Diabet, Nutritie și Boli Metabolice, în colaborare cu două universități românești – Facultatea de Inginerie în Limbi Străine din cadrul Politehnicii București și Facultatea de Medicină Veterinară din București (USAMV) au realizat un studiu de anvergură care a avut ca principal scop cartografierea activității electrice a pielii umane.
La mijlocul lunii septembrie, studiul cercetătorilor români a fost publicat în jurnalul științific Biosensors and Bioelectronics, cotat ca importanță internațională în top 1 din zona roșie a UEFISCDI (Unitatea Executivă pentru Finanțarea Învățământului Superior, a Cercetării, Dezvoltării și Inovării).
foto: Autorii acestei descoperiri și studenții Dlui Dr. Gagniuc, de la UPB, care au participat la cercetări în diferite etape ale studiului.
Pielea este un organ multifuncțional, ale cărui semne vizibile pot indica starea de boală (culoare, textură etc.) însă, de cele mai multe ori, în bolile metabolice – diabetul zaharat fiind un exemplu clasic – pielea prezintă schimbări fiziologice imperceptibile chiar pentru medicul clinician. Diabetul zaharat este o boală metabolică care afectează toate organele și țesuturile, în special aparatul cardio-vascular și ficatul. Din cauza implicațiilor cardio-vasculare și a altor complicații apărute în urma diabetului, în piele apar aceste schimbări imperceptibile vizual. Însă printre modificările pe care le reflectă pielea se numără și activitatea electrică, care reflectă activitatea metabolică la om.
“Această activitate electrică a pielii își are originea în distribuția globală a ionilor din diferite țesuturi. Consumul asincron de nutrienți din diferite tipuri de celule duce la variații particulare a distribuției acestor ioni în țesuturi. Prin urmare, aceste variatii au ca rezultat și o distribuție diferită a potențialului electric observat la suprafata pielii”, spune Dr. Elvira Gagniuc, de la Universitatea de Științe Agronomice și Medicină Veterinară din București.
Harta activității electrice a pielii
Oamenii de știință români au construit un prototip medical non-invaziv, o vestă echipată cu 200 de senzori distribuiți uniform pe suprafața toracelui. Pentru capturarea unor diferențe între activitatea electrică normală și cea prezentă în stare de boală, aceștia au folosit atât subiecți normali, cât și subiecți diabetici.
Capturarea în paralel a acestor semnale electrice a fost posibilă cu ajutorul unei metode sofisticate, denumită “Photon-pixel coupling”, inventată tot de români, prin care semnalele electrice sunt extrase simultan de la toți senzorii.
“Fenomenele electrice prezente în țesuturi sunt foarte puțin cunoscute datorită unei dinamici complexe a mecanismelor biochimice. Aceste mecanisme biochimice celulare și extracelulare sunt doar parțial cunoscute, mai mult la nivel descriptiv. Electronica biologică este greu de studiat și de înțeles deoarece se îndepărtează de înțelegerea clasică a electronicii, unde tot circuitul, oricât de complex ar fi, se bazează pe câteva tipuri de materiale solide cu structuri cristaline, ale căror proprietăți sunt uniforme și predictibile“, spune Dr. Paul A. Gagniuc, de la Universitatea Politehnică din București.
În prelucrarea datelor cercetătorii români au folosit modelarea matematică, pentru a determina punctele de distribuţie a activității electrice pe suprafața toracelui. În acest fel, au găsit o diferență semnificativă statistic de 21% între subiecții normali și cei diabetici. Concluziile lor s-au bazat pe 25.920 de hărți, compilate dintr-un total de 5,2 milioane de măsurători. Comparația între subiecții normali și cei diabetici a arătat, în premieră, faptul că există o diferență importantă în distribuția activității electrice a pielii la om. Această observație are implicații extraordinare în domeniul biomedical deoarece introduce o primă metodă imagistică pentru studiul bolilor metabolice. Această metodă imagistică este atât non-invazivă, dar reprezintă și o abordare nouă pentru diagnosticarea sau predicția debutului diferitelor boli.
“Una dintre preocupările principale și importante în știință este reprezentată de predicția apariției diabetului zaharat înaintea debutului clinic al bolii, care reprezintă o etapă ireversibilă. Pe lângă scorurile de risc genetic, destul de relative, greu de interpretat și costisitoare, se încearcă tot mai mult găsirea altor metode de apreciere a decompensării reglării glicemice. În acest context ne-am gândit că pielea, care este un organ accesibil și mare, ar putea fi utilizat în scopul predicției diabetului zaharat. Ținând cont că fiecare celulă este activată prin modificările de potențial la nivel celular, ne-am propus să abordăm acest nou tip de marker biologic. Spre deosebire de activitatea electrică a inimii, care este ritmică și ușor de identificat, aprecierea activității globale a celulelor ridică mai multe probleme, atât de colectare a informațiilor, cât și de interpretare a ei”, explică Acad. Constantin Ionescu-Tîrgoviște, de la Institutul de Diabet, Nutriție și Boli Metabolice.
La nivel global, rezultatele cercetătorilor români arată că activitatea electrică a pielii este de 37% la indivizii normali și de 58% la subiecții diabetici. De asemenea, observații suplimentare arată faptul că există diferențe importante, de 20%, între femeile normale și femeile diabetice, sau de 22% între bărbații normali și bărbații diabetici. Cu mult mai important decât aceste procentaje, cercetătorii români au observat semnături metabolice prezente pe aceste hărți de activitate electrică, diferite și specifice fiecărui grup – normal și diabetic. (După Biosensors and Bioelectronics, “The electrical activity map of the human skin indicates strong differences between normal and diabetic individuals”).
