Когда вы плотно едите, ваш желудок посылает сигналы в мозг, которые создают ощущение сытости, что помогает вам понять, что пора прекратить есть. Желудок, полный жидкости, также может посылать эти сигналы, вот почему сидящим на диете часто советуют выпивать стакан воды перед едой.
Инженеры Массачусетского технологического института теперь придумали новый способ воспользоваться этим феноменом, используя проглатываемую капсулу, которая вибрирует в желудке. Эти вибрации активируют те же рецепторы растяжения, которые ощущают вздутие живота, создавая иллюзорное чувство сытости.
У животных, которым давали эту таблетку за 20 минут до еды, исследователи обнаружили, что такое лечение не только стимулировало выработку гормонов, сигнализирующих о сытости, но и снижало потребление животными пищи примерно на 40 процентов. Ученым еще многое предстоит узнать о механизмах, влияющих на массу тела человека, но если дальнейшие исследования покажут, что эту технологию можно безопасно использовать у людей, такая таблетка может предложить минимально инвазивный способ лечения ожирения, говорят исследователи.
«Тем, кто хочет похудеть или контролировать свой аппетит, ее можно принимать перед каждым приемом пищи», — говорит 20-летняя доктор философии Шрия Шринивасан, бывшая аспирантка Массачусетского технологического института и постдок, а ныне доцент кафедры биоинженерии Гарвардского университета. «Это может быть действительно интересно, поскольку предоставит возможность свести к минимуму побочные эффекты, которые мы наблюдаем при применении других существующих фармакологических методов лечения».
Шринивасан — ведущий автор нового исследования, которое опубликовано сегодня в Science Advances. Джованни Траверсо, адъюнкт-профессор машиностроения Массачусетского технологического института и гастроэнтеролог женской больницы Бригама, является старшим автором статьи.
Чувство сытости
Когда живот становится растянутым, специализированные клетки, называемые механорецепторами, чувствуют это растяжение и посылают сигналы в мозг через блуждающий нерв. В результате мозг стимулирует выработку инсулина, а также таких гормонов, как С-пептид, Pyy и GLP-1. Все эти гормоны работают вместе, помогая людям переваривать пищу, чувствовать сытость и перестать есть. В то же время уровень грелина, гормона, стимулирующего чувство голода, снижается.
Будучи аспирантом Массачусетского технологического института, Шринивасан заинтересовался идеей контролировать этот процесс путем искусственного растяжения механорецепторов, выстилающих желудок, с помощью вибрации. Предыдущие исследования показали, что вибрация, приложенная к мышце, может вызвать ощущение, что мышца растянулась дальше, чем на самом деле.
Я подумал, не могли бы мы активировать рецепторы растяжения в желудке, вибрируя ими и заставляя их воспринимать, что весь желудок расширен, чтобы создать иллюзорное ощущение растяжения, которое могло бы регулировать гормональный фон и режим питания «.
Шрия Шринивасан, ведущий автор
Будучи постдоком в Институте интегративных исследований рака Коха Массачусетского технологического института, Шринивасан тесно сотрудничал с лабораторией Траверсо, которая разработала множество новых подходов к пероральному введению лекарств и электронных устройств. Для этого исследования Шринивасан, Траверсо и группа исследователей разработали капсулу размером с мультивитаминный препарат, которая включает вибрирующий элемент. Когда таблетка, питающаяся от маленькой батарейки из оксида серебра, попадает в желудок, кислотные желудочные жидкости растворяют желеобразную оболочку, покрывающую капсулу, завершая электронную схему, которая активирует вибродвигатель.
В ходе исследования на животных исследователи показали, что как только таблетка начинает вибрировать, она активирует механорецепторы, которые посылают сигналы в мозг посредством стимуляции блуждающего нерва. Исследователи отслеживали уровни гормонов в периоды, когда устройство вибрировало, и обнаружили, что они отражают закономерности выделения гормонов, наблюдаемые после еды, даже когда животные голодали.
Затем исследователи проверили влияние этой стимуляции на аппетит животных. Они обнаружили, что когда таблетка активировалась в течение примерно 20 минут, прежде чем животным предложили пищу, они потребляли в среднем на 40 процентов меньше, чем когда таблетка не была активирована. Животные также медленнее набирали вес в периоды, когда их лечили вибрирующей таблеткой.
«Изменение поведения является глубоким, и для этого используется эндогенная система, а не какая-либо экзогенная терапия. У нас есть потенциал преодолеть некоторые проблемы и затраты, связанные с доставкой биологических препаратов, модулируя кишечную нервную систему «, — говорит Траверсо.
Текущая версия таблетки предназначена для вибрации в течение примерно 30 минут после попадания в желудок, но исследователи планируют изучить возможность ее адаптации для более длительного пребывания в желудке, где ее можно было бы включать и выключать по беспроводной сети по мере необходимости. В исследованиях на животных таблетки проходили через пищеварительный тракт в течение четырех-пяти дней.
Исследование также показало, что у животных не было никаких признаков непроходимости, перфорации или других негативных воздействий, пока таблетка находилась в их пищеварительном тракте.
Альтернативный подход
Исследователи говорят, что этот тип таблеток может предложить альтернативу текущим подходам к лечению ожирения. Немедицинские вмешательства, такие как соблюдение диеты, физические упражнения, не всегда срабатывают, и многие из существующих медицинских вмешательств довольно инвазивны. К ним относятся операция желудочного шунтирования, а также желудочные баллоны, которые больше не используются широко в Соединенных Штатах из соображений безопасности.
Такие препараты, как агонисты GLP-1, также могут способствовать снижению веса, но большинство из них приходится вводить инъекционно, и они недоступны для многих людей. По словам Шринивасана, капсулы MIT можно было бы производить по цене, которая сделала бы их доступными для людей, у которых нет доступа к более дорогим вариантам лечения.
«Для многих групп населения некоторые из наиболее эффективных методов лечения ожирения стоят очень дорого. При масштабировании наше устройство может быть изготовлено по довольно выгодной цене», — говорит она. «Я бы хотел посмотреть, как это изменит уход и терапию для людей в глобальных медицинских учреждениях, у которых, возможно, нет доступа к некоторым из более сложных или дорогих вариантов, доступных сегодня».
Теперь исследователи планируют изучить способы расширения производства капсул, что могло бы позволить проводить клинические испытания на людях. Подобные исследования были бы важны для того, чтобы узнать больше о безопасности устройств, а также определить наилучшее время для проглатывания капсулы перед приемом пищи и как часто ее нужно вводить.
Среди других авторов статьи — Амро Альшариф, Александрия Хванг, Сеара Бирн, Йоханнес Куосманн, Кейко Ишида, Джошуа Дженкинс, Сабрина Лью, Виам Абдалла Мохаммед Мадани, Элисон Хейворд и Ниора Фабиан.
Исследование финансировалось Национальными институтами здравоохранения, Novo Nordisk, Департаментом машиностроения Массачусетского технологического института, Научной стипендией Шмидта и Национальным научным фондом.
