麻省理工學(xué)院:可攝入的“電療”膠囊刺激饑餓調(diào)節(jié)激素
該設(shè)備使用電力來(lái)促進(jìn)胃中激素的產(chǎn)生,可以幫助緩解惡心并抵消食欲不振。
胃釋放的激素,如生長(zhǎng)素釋放肽,在刺激食欲方面起著關(guān)鍵作用。這些激素是由內(nèi)分泌細(xì)胞產(chǎn)生的,內(nèi)分泌細(xì)胞是腸道神經(jīng)系統(tǒng)的一部分,控制饑餓、惡心和飽腹感。
麻省理工學(xué)院的工程師現(xiàn)在已經(jīng)證明,他們可以使用可攝入的膠囊刺激這些內(nèi)分泌細(xì)胞產(chǎn)生生長(zhǎng)素釋放肽,該膠囊向細(xì)胞輸送電流。這種方法可用于涉及惡心或食欲不振的疾病,例如惡病質(zhì)(癌癥或其他慢性疾病患者可能發(fā)生的體重?fù)p失)。
在動(dòng)物測(cè)試中,研究人員表明,這種“電子”膠囊可以顯著促進(jìn)胃中生長(zhǎng)素釋放肽的產(chǎn)生。他們認(rèn)為這種方法也可以適應(yīng)將電刺激傳遞到胃腸道的其他部分。
“這項(xiàng)研究有助于通過(guò)攝入可電療法建立電刺激,作為通過(guò)胃腸道觸發(fā)激素釋放的一種模式,”麻省理工學(xué)院機(jī)械工程副教授,布萊根婦女醫(yī)院胃腸病學(xué)家Giovanni Traverso說(shuō)?!拔覀冋故玖艘粋€(gè)例子,說(shuō)明我們?nèi)绾文軌蚺c胃粘膜接觸并釋放激素,我們預(yù)計(jì)這可以用于我們?cè)谶@里尚未探索的胃腸道的其他部位。
Khalil Ramadi SM '16,PhD '19,機(jī)械工程系和哈佛-麻省理工學(xué)院健康科學(xué)與技術(shù)項(xiàng)目的畢業(yè)生,現(xiàn)在是紐約大學(xué)(NYU)坦登工程學(xué)院生物工程助理教授和紐約大學(xué)阿布扎比分校神經(jīng)工程和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任, 麻省理工學(xué)院研究生詹姆斯·麥克雷(James McRae)是該論文的主要作者,該論文今天發(fā)表在《科學(xué)機(jī)器人》上。
電刺激
腸神經(jīng)系統(tǒng)控制消化的各個(gè)方面,包括食物通過(guò)胃腸道的運(yùn)動(dòng)。一些胃輕癱患者,一種導(dǎo)致食物運(yùn)動(dòng)非常緩慢的胃神經(jīng)疾病,在可以通過(guò)手術(shù)植入胃中的起搏器樣裝置產(chǎn)生的電刺激后,癥狀有所改善。
醫(yī)生推測(cè),電刺激會(huì)激起胃收縮,這將有助于推動(dòng)食物。然而,后來(lái)發(fā)現(xiàn),雖然確實(shí)有助于患者感覺(jué)更好,但它對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響較小。麻省理工學(xué)院的研究小組假設(shè),胃的電刺激可能導(dǎo)致生長(zhǎng)素釋放肽的釋放,眾所周知,生長(zhǎng)素釋放肽可以促進(jìn)饑餓感并減少惡心感。
為了驗(yàn)證這一假設(shè),研究人員使用電探針在動(dòng)物的胃中傳遞電刺激。他們發(fā)現(xiàn),經(jīng)過(guò)20分鐘的刺激,血液中的生長(zhǎng)素釋放肽水平顯著升高。他們還發(fā)現(xiàn)電刺激不會(huì)導(dǎo)致任何明顯的炎癥或其他不良反應(yīng)。
一旦他們確定電刺激正在引起生長(zhǎng)素釋放肽的釋放,研究人員就開(kāi)始研究他們是否可以使用一種可以吞咽并暫時(shí)駐留在胃中的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)同樣的事情。設(shè)計(jì)這種裝置的主要挑戰(zhàn)之一是確保膠囊上的電極可以接觸涂有液體的胃組織。
胃釋放的激素,如生長(zhǎng)素釋放肽,在刺激食欲方面起著關(guān)鍵作用。這些激素是由內(nèi)分泌細(xì)胞產(chǎn)生的,內(nèi)分泌細(xì)胞是腸道神經(jīng)系統(tǒng)的一部分,控制饑餓、惡心和飽腹感。
麻省理工學(xué)院的工程師現(xiàn)在已經(jīng)證明,他們可以使用可攝入的膠囊刺激這些內(nèi)分泌細(xì)胞產(chǎn)生生長(zhǎng)素釋放肽,該膠囊向細(xì)胞輸送電流。這種方法可用于涉及惡心或食欲不振的疾病,例如惡病質(zhì)(癌癥或其他慢性疾病患者可能發(fā)生的體重?fù)p失)。
在動(dòng)物測(cè)試中,研究人員表明,這種“電子”膠囊可以顯著促進(jìn)胃中生長(zhǎng)素釋放肽的產(chǎn)生。他們認(rèn)為這種方法也可以適應(yīng)將電刺激傳遞到胃腸道的其他部分。
“這項(xiàng)研究有助于通過(guò)攝入可電療法建立電刺激,作為通過(guò)胃腸道觸發(fā)激素釋放的一種模式,”麻省理工學(xué)院機(jī)械工程副教授,布萊根婦女醫(yī)院胃腸病學(xué)家Giovanni Traverso說(shuō)?!拔覀冋故玖艘粋€(gè)例子,說(shuō)明我們?nèi)绾文軌蚺c胃粘膜接觸并釋放激素,我們預(yù)計(jì)這可以用于我們?cè)谶@里尚未探索的胃腸道的其他部位。
Khalil Ramadi SM '16,PhD '19,機(jī)械工程系和哈佛-麻省理工學(xué)院健康科學(xué)與技術(shù)項(xiàng)目的畢業(yè)生,現(xiàn)在是紐約大學(xué)(NYU)坦登工程學(xué)院生物工程助理教授和紐約大學(xué)阿布扎比分校神經(jīng)工程和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任, 麻省理工學(xué)院研究生詹姆斯·麥克雷(James McRae)是該論文的主要作者,該論文今天發(fā)表在《科學(xué)機(jī)器人》上。
電刺激
腸神經(jīng)系統(tǒng)控制消化的各個(gè)方面,包括食物通過(guò)胃腸道的運(yùn)動(dòng)。一些胃輕癱患者,一種導(dǎo)致食物運(yùn)動(dòng)非常緩慢的胃神經(jīng)疾病,在可以通過(guò)手術(shù)植入胃中的起搏器樣裝置產(chǎn)生的電刺激后,癥狀有所改善。
醫(yī)生推測(cè),電刺激會(huì)激起胃收縮,這將有助于推動(dòng)食物。然而,后來(lái)發(fā)現(xiàn),雖然確實(shí)有助于患者感覺(jué)更好,但它對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響較小。麻省理工學(xué)院的研究小組假設(shè),胃的電刺激可能導(dǎo)致生長(zhǎng)素釋放肽的釋放,眾所周知,生長(zhǎng)素釋放肽可以促進(jìn)饑餓感并減少惡心感。
為了驗(yàn)證這一假設(shè),研究人員使用電探針在動(dòng)物的胃中傳遞電刺激。他們發(fā)現(xiàn),經(jīng)過(guò)20分鐘的刺激,血液中的生長(zhǎng)素釋放肽水平顯著升高。他們還發(fā)現(xiàn)電刺激不會(huì)導(dǎo)致任何明顯的炎癥或其他不良反應(yīng)。
一旦他們確定電刺激正在引起生長(zhǎng)素釋放肽的釋放,研究人員就開(kāi)始研究他們是否可以使用一種可以吞咽并暫時(shí)駐留在胃中的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)同樣的事情。設(shè)計(jì)這種裝置的主要挑戰(zhàn)之一是確保膠囊上的電極可以接觸涂有液體的胃組織。