Выделяемые желудком гормоны аппетита вырабатываются эндокринными клетками, то есть частью нервной системы. Именно она контролирует чувство голода, тошноты и сытости. Инженеры MIT показали, что могут стимулировать эндокринные клетки для выработки грелина электротоком из проглоченной капсулы.
Капсулу условно прозвали «электроцевтической», объединив в одном слове и электричество, и фармацевтику, то есть лекарство. Опыты с животными показали, что «электроцевтическая» капсула может значительно повысить выработку грелина в желудке.
Официально капсулу назвали FLASH — это сокращение от Fluid-wicking Active Stimulation and Hormone modulation, то есть «активная стимуляция впитывания жидкости и изменения уровня гормонов».
Капсула FLASH излучает электронные сигналы и перемещается по организму, и в итоге выходит естественным путём.
Мы показали пример того, как можно влиять на слизистую желудка и стимулировать выработку гормонов. Полагаем, что подход можно использовать в других участках желудочно-кишечного тракта, которые мы ещё не изучили
— Джованни Траверсо, гастроэнтеролог, профессор MIT и старший автор исследования.
Статью о FLASH опубликовали в журнале Science Robotics («Научная робототехника»).
Нервная система кишечника контролирует в пищеварении всё, включая продвижение еды. У некоторых пациентов расстройство желудочных нервов — гастропарез — приводит к слишком медленному перемещению пищи. А после электрической стимуляции устройством вроде кардиостимулятора наблюдалось улучшение.
Врачи предположили, что электрическая стимуляция провоцирует сокращение желудка, помогая продвигать пищу. Однако позже выяснили: да, лечение действительно помогает пациентам, но оно в меньшей степени влияет на моторику. Учёные в MIT выдвинули гипотезу, что электрическая стимуляция желудка может приводить к высвобождению грелина.
Чтобы проверить теорию, исследователи использовали электрический зонд для стимуляции желудков животных. Они обнаружили, что после 20 минут воздействия уровень грелина в крови значительно повысился. Что особенно важно, электрическая стимуляция не приводила к воспалениям или другим побочным эффектам.
Как только учёные убедились, что технология влияет как надо, они решили создать устройство, которое можно проглотить. Одна из основных проблем при разработке — чтобы электроды на капсуле могли соприкасаться с тканями желудка, покрытыми жидкостью. А навёл на идею молох, австралийская ящерица. Этот маленький колючий монстр фактически пьёт кожей. Попавшие на молоха капли воды устремляются по микроскопическим каналам между чешуйками к краям пасти ящерицы.
Чтобы «подсушить» слизистую в месте взаимодействия с капсулой, поверхность FLASH покрыли канавками с гидрофильным покрытием, то есть хорошо впитывающим жидкость.
Электроника внутри устройства работает от батареек, которые выдают ток через электроды на поверхности капсулы. В капсуле-прототипе в конкретном исследовании ток работал постоянно. Но будущие версии можно сконструировать так, чтобы электроток можно было включать и выключать за счёт беспроводной сети.
Исследователи давали капсулу крупным животным и убедились, что FLASH вызвала значительный всплеск уровня грелина в кровотоке.
Насколько нам известно, это первый пример использования электрических стимуляторов через проглатываемое устройство для повышения уровня гормонов, таких как грелин. Таким образом, её эффект заключается в использовании собственных систем организма, а не за счёт химических веществ
— Халил Рамади, соавтор научной статьи.
Но для того, чтобы такая электростимуляция сработала, блуждающий нерв, который контролирует пищеварение, должен быть здоров. То есть, вероятно, электрические импульсы передаются в мозг через блуждающий нерв, который затем стимулирует эндокринные клетки в желудке для выработки грелина.
Лаборатория теперь планирует изучить, как новый подход покажет себя в других отделах желудочно-кишечного тракта. Исследователи надеются протестировать устройство на пациентах-людях в течение следующих трёх лет. По словам изобретателей, если на финальном этапе проверок их ждёт успех, такой тип лечения сможет заменить или дополнить некоторые из существующих лекарств от тошноты и для повышения аппетита.
