26 آوریل 2023-هورمون های آزاد شده از معده، مانند گرلین، نقش کلیدی در تحریک اشتها دارند. این هورمون ها توسط سلول های غدد درون ریز که بخشی از سیستم عصبی روده هستند، تولید می شوند که گرسنگی، حالت تهوع و احساس سیری را کنترل می کنند.

مهندسان MIT، اکنون نشان داده اند که می توانند این سلول های غدد درون ریز را با استفاده از یک کپسول قابل بلع که جریان الکتریکی را به سلول ها می رساند، تحریک کنند، تا گرلین تولید کنند. این رویکرد می تواند برای درمان بیماری هایی که شامل حالت تهوع یا از دست دادن اشتها هستند، مانند کاشکسی -از دست دادن توده بدنی که می تواند در بیماران مبتلا به سرطان یا سایر بیماری های مزمن رخ دهد- مفید باشد.

در آزمایشات حیوانی، محققان نشان دادند که این کپسول «الکتریکی» می‌تواند تولید گرلین را در معده به میزان قابل توجهی افزایش دهد. آنها بر این باورند که این رویکرد می تواند برای ارائه تحریک الکتریکی به سایر قسمت های دستگاه گوارش نیز بکار گرفته شود.

دکتر Giovanni Traverso، دانشیار مهندسی مکانیک درMIT، متخصص گوارش در بریگهام و بیمارستان زنان و نویسنده ارشد این مقاله، گفت: این مطالعه، نشان داد که ایجاد تحریک الکتریکی توسط [1] electroceuticalsقابل بلع می تواند تحریک کننده ترشح هورمون از دستگاه گوارش باشد. ما نمونه‌ای از نحوه تعامل با مخاط معده و ترشح هورمون‌ها را نشان دادیم و پیش‌بینی می‌کنیم که می‌توان از آن در مکان‌های دیگر در دستگاه گوارش استفاده کرد که در اینجا در مورد آنها تحقیق نکرده‌ایم.

این مقاله در Science Robotics منتشر شده است.

تحریک الکتریکی

سیستم عصبی روده تمام جنبه های هضم از جمله حرکت غذا از طریق دستگاه گوارش را کنترل می کند. در برخی از بیماران مبتلا به گاستروپارزی( اختلالی در اعصاب معده که منجر به حرکت بسیار آهسته غذا می‌شود) پس از تحریک الکتریکی ایجاد شده توسط دستگاهی شبیه ضربان‌ساز که می‌تواند با جراحی در معده کاشته شود، علائم بهبود می یابد.

پزشکان این نظریه را مطرح کرده بودند که تحریک الکتریکی معده با ایجاد انقباض به جلو بردن غذا کمک می‌کند. با این حال، بعداً مشخص شد که در حالی که این درمان به بیماران کمک می کند احساس بهتری داشته باشند، به میزان کمتری بر تحرک معده تأثیر می گذارد. تیم MIT این فرضیه را مطرح کرد که تحریک الکتریکی معده ممکن است منجر به ترشح گرلین شود که به افزایش گرسنگی و کاهش احساس تهوع کمک می کند.

برای آزمایش این فرضیه، محققان از یک کاوشگر الکتریکی برای ایجاد تحریک الکتریکی در معده حیوانات استفاده کردند. آنها دریافتند که پس از 20 دقیقه تحریک الکتریکی، سطح گرلین در جریان خون به طور قابل توجهی افزایش می یابد. آنها همچنین دریافتند که تحریک الکتریکی منجر به التهاب قابل توجه یا سایر عوارض جانبی، نمی شود.

هنگامی که آنها دریافتند که تحریک الکتریکی باعث آزاد شدن گرلین می شود، محققان شروع به بررسی این موضوع کردند که آیا می توانند با استفاده از یک دستگاه قابل بلع که به طور موقت در معده می ماند، به همین هدف دست یابند. یکی از چالش های اصلی در طراحی چنین دستگاهی، اطمینان از تماس الکترودهای روی کپسول با بافت معده است که با مایع پوشانده شده است.

برای ایجاد سطح خشک تری که الکترودها بتوانند با آن تعامل داشته باشند، محققان در کپسول خود یک سطح شیاردار ایجاد کردند که مایع را از الکترودها دور می کند. سطح طراحی شده توسط آنها از پوست مارمولک خاردار استرالیایی الهام گرفته شده است که از فلس های برآمده برای جمع آوری آب استفاده می کند. هنگامی که این مارمولک با هر قسمتی از پوست خود آب را لمس می کند، آب با عمل مویرگی در طول کانال ها به دهان مارمولک منتقل می شود.

جیمز مک ری، یکی از نویسندگان ارشد این مقاله گفت: ما از آن الهام گرفتیم تا بافت‌ها و الگوهای سطحی را در قسمت بیرونی این کپسول بگنجانیم. این سطح می تواند مایعی را که به طور بالقوه می تواند از تماس الکترودها با بافت معده جلوگیری کند، مدیریت کند، بنابراین می تواند به طور قابل اعتمادی تحریک الکتریکی را انجام دهد.

سطح کپسول از شیارهایی با پوشش آبدوست تشکیل شده است. این شیارها به عنوان کانال هایی عمل می کنند که مایع را از بافت معده دور می کنند. در داخل دستگاه، قطعات الکترونیکی که با باتری کار می کنند جریان الکتریکی تولید می‌کنند که از الکترودهای روی سطح کپسول عبور می‌کند. به گفته محققان، در نمونه ی اولیه مورد استفاده در این مطالعه، جریان به طور مداوم ارسال می‌شود، اما نسخه‌های بعدی را می‌توان به گونه‌ای طراحی کرد که بتوان جریان را به صورت بی‌سیم روشن و خاموش نمود.

تقویت هورمون

محققان کپسول خود را در معده ی حیوانات بزرگ آزمایش کرده و دریافتند که این کپسول افزایش قابل توجهی در سطوح گرلین در جریان خون ایجاد می کند.

پرفسور خلیل رمادی، یکی از نویسندگان ارشد این مقاله، گفت: تا آنجایی که ما می دانیم، این اولین نمونه ی استفاده از محرک های الکتریکی از طریقیک دستگاه گوارشی قابل بلع برای افزایش سطح هورمون های درون زا در بدن مانند گرلین است و نشان می دهد که این دستگاه استفاده از سیستم‌های بدن را به جای معرفی عوامل خارجی ممکن می کند.

محققان دریافتند برای اینکه این تحریک عمل کند، عصب واگ که هضم غذا را کنترل می کند، باید سالم باشد. آنها این نظریه را مطرح کردند که پالس های الکتریکی از طریق عصب واگ به مغز منتقل می شود و سپس سلول های غدد درون ریز معده را برای تولید گرلین تحریک می کند.

آزمایشگاه پرفسور تراورسو اکنون قصد دارد با استفاده از این روش در سایر بخش‌های دستگاه گوارش کاوش کند و محققان امیدوارند ظرف سه سال آینده این دستگاه را روی بیماران آزمایش کنند. به گفته محققان، اگر این نوع درمان برای استفاده در بیماران توسعه یابد، به طور بالقوه می تواند جایگزین یا مکمل برخی از داروهای موجود برای جلوگیری از حالت تهوع و تحریک اشتها در افراد مبتلا به کاشکسی یا بی اشتهایی شود.

پرفسور تراورسو گفت: «این دستگاه نسبتاً ساده است، بنابراین ما معتقدیم که می‌توانیم آن را در مقیاس زمانی نسبتاً سریع برای استفاده ی انسان ها تولید کنیم».

منبع:

https://www.news-medical.net/news/20230426/Ingestible-capsule-uses-electricity-to-boost-production-of-hunger-regulating-hormone.aspx