Пероральный электротерапевтический препарат, подавляющий гормоны голода
Исследователи разработали съедобную капсулу под названием FLASH (Fluid-wicking Active Stimulation and Hormone modulation), которая может с помощью электронных сигналов стимулировать выработку гормона грелина, регулирующего чувство голода, у свиней. Капсула, созданная по образу и подобию кожи австралийской шипохвостой ящерицы, которая впитывает жидкость, излучает электронные сигналы и перемещается по организму, в конечном итоге выводимая из него. Это экспериментальное исследование демонстрирует потенциал съедобных электротерапевтических устройств для лечения желудочно-кишечных, нервно-психических и метаболических расстройств. Команда планирует продолжить исследования в области применения препарата на людях и изучить возможности лечения расстройств пищевого поведения и нарушений обмена веществ.
Ученые разработали съедобную капсулу под названием FLASH, которая может с помощью электроники стимулировать выработку гормонов, регулирующих чувство голода. Это потенциальное средство для лечения желудочно-кишечных, нервно-психических и метаболических расстройств.
Природа — величайший учитель. Ящерица причудливой формы с устрашающими шипами, покрывающими её тело, помогла команде исследователей из Бригамской женской больницы, одного из основателей системы здравоохранения Массачусетса Бригам, Массачусетского технологического института и Нью-Йоркского университета разработать инновационную капсулу, которую можно принимать внутрь и которая может изменять уровень грелина, гормона, регулирующего чувство голода, у свиней. Их результаты, опубликованные сегодня (26 апреля) в журнале Science Robotics, впервые показали, что проглатываемую электронную капсулу для активной стимуляции и гормональной модуляции (FLASH) можно принимать внутрь для модуляции гормонов желудочно-кишечного тракта с помощью электрической стимуляции желудка, и она безопасно выводится из организма без побочных эффектов. Новая система может применяться для лечения некоторых желудочно-кишечных, нервно-психических и метаболических расстройств.
Перспективы применения электрокосметики
«Наша лаборатория стремится разрабатывать системы, которые сделают лечение более простым и доступным для пациентов, — сказал автор исследования Джованни Траверсо, MB, BChir, доктор философии, гастроэнтеролог из отделения гастроэнтерологии, гепатологии и эндоскопии Бригамской больницы. — Это захватывающее экспериментальное исследование, результат фундаментальных научных и инженерных разработок, демонстрирующий потенциал пероральных электротерапевтических устройств».
«Таблетка, которую можно проглотить и которая содержит электронику, а не химические вещества или лекарства, — это очень перспективно, — сказал соавтор исследования Халил Рамеди, доктор философии, доцент Нью-Йоркского университета и научный сотрудник Бригамской женской больницы. — Она позволяет доставлять электрические импульсы в определённые клетки кишечника таким образом, чтобы регулировать уровень нейромедиаторов в организме».
Ранее команда наблюдала, что пациенты с гастропарезом, расстройством, которое замедляет или останавливает движение пищи из желудка в тонкую кишку, получавшие желудочные кардиостимуляторы, которые работают с использованием электрической стимуляции, казалось, чувствовали себя лучше, непропорционально улучшению моторики. Это побудило их исследовать, вызывает ли электростимуляция нейрогормональный эффект. Они обнаружили, что электростимуляция поддерживает выработку грелина, гормона, связанного с регулированием чувства голода и приемом пищи. Изучив механизмы, лежащие в основе этого явления, команда обнаружила, что реакция опосредована блуждающим нервом — самым длинным нервом вегетативной нервной системы, соединяющим головной мозг и кишечник.
Чтобы стимулировать выработку этого важного гормона, команда учёных решила создать съедобную капсулу, известную как электротерапевтическое устройство, которая могла бы излучать электронные сигналы и перемещаться по организму, в конечном счёте выводись из него. Электротерапевтические устройства — это приборы, которые используют электрические сигналы для лечения различных заболеваний. Поскольку в желудке есть жидкость, которая может мешать работе электротерапевтической системы, исследователи обратились к природе в поисках способов отводить жидкость и обеспечивать хороший контакт системы с тканями желудка.
Имитация колючего дьявола для дизайна капсул
Именно здесь на помощь приходит австралийская ящерица Moloch horridus, или «колючий дьявол»; её влагоотводящая кожа позволяет ей лучше впитывать воду в засушливых регионах, где она обитает. Команда учёных воспроизвела эту особенность кожи ящерицы при создании гидрофильной капсулы с обработанной поверхностью и создала бороздки такого размера, чтобы они способствовали отводу влаги, но при этом могли удерживать электрод для стимуляции.
В ходе этого исследования учёные в течение 20 минут стимулировали внутреннюю поверхность желудка свиней с помощью эндоскопии и обнаружили, что у животных с неповреждённым блуждающим нервом уровень грелина повышался. Место контакта капсулы с тканью желудка было проанализировано с помощью компьютерной томографии. Было доказано, что система FLASH, в которой электроника и источник питания находятся внутри капсулы, воспроизводимо повышает уровень грелина у свиней.
Команда планирует продолжить это исследование для применения на людях и изучает, как этот подход может работать в других частях тела. Затем они планируют исследовать, как можно использовать FLASH и аналогичные электротерапевтические устройства для лечения расстройств пищевого поведения и нарушений обмена веществ.
«Это открытие открывает множество новых возможностей для изучения сложных взаимосвязей между мозгом и кишечником, а также для дальнейшего применения электротерапии в клинической практике», — сказал соавтор исследования Джеймс МакРэй, аспирант кафедры машиностроения Массачусетского технологического института.
«Возможность регулировать гормональный фон с помощью пероральных электрокосметических средств может произвести революцию, поскольку для этого не нужны новые лекарства, — говорит Траверсо. — Вместо этого они работают в связке с нашими физиологическими системами на благо человека».