可摄入的“电药”胶囊，可刺激饥饿调节激素

要点:
麻省理工学院的工程师们已经证明，通过使用一种可摄取的胶囊，向细胞输送电流，他们可以刺激胃饥饿素的释放。这种方法可能被证明对治疗恶心或食欲不振的疾病有用，比如厌食症或恶病质。研究人员希望在未来三年内在人类患者身上测试这种设备，如果开发用于人类患者，这种类型的治疗可能会取代或补充一些现有的用于预防恶心和刺激患有恶病质或厌食症的人的食欲的药物。

胃释放的激素，如生长素释放肽，在刺激食欲方面起着关键作用。这些激素由主要控制饥饿、恶心和饱腹感的肠神经系统内分泌细胞产生。由MIT麻省理工学院开发的输送电流可摄入胶囊，可以刺激激素生长素释放肽的释放，通过这种方法有助于治疗涉及恶心或食欲不振的疾病，例如恶病质，癌症或其他慢性病患者可能发生的体重减轻。

麻省理工学院机械工程副教授、布里格姆妇女医院的胃肠病学家、该论文的资深作者Giovanni Traverso说，“这项研究有助于通过可摄入的电子产品建立电刺激，作为一种通过胃肠道触发激素释放的模式。我们展示了一个例子，说明我们如何能够与胃粘膜接触并释放激素，我们预计这可以用于我们尚未在此探索的胃肠道其他部位。”

Khalil Ramadi SM '16，PhD '19，毕业于机械工程系和哈佛-麻省理工学院健康科学与技术项目，现为纽约大学/NYU坦登工程学院生物工程助理教授和纽约大学阿布扎比分校高级神经工程和转化医学实验室主任和麻省理工学院研究生James McRae是该论文的主要作者，该论文今天发表在Science Robotics上。

电刺激<br>肠神经系统控制消化的各个方面，包括食物通过胃肠道的运动。一些患有胃轻瘫（胃神经紊乱导致食物运动非常缓慢）的患者在接受类似起搏器的装置产生的电刺激后症状有所改善，这种装置可以通过外科手术植入胃中。

医生推测，电刺激会促使胃部收缩，这有助于推动食物前进。然而，后来发现虽然治疗确实帮助患者感觉更好，但它对运动的影响程度较小。麻省理工学院的团队假设胃部的电刺激可能会导致生长素释放肽的释放，众所周知，生长素释放肽可以促进饥饿感并减少恶心感。

为了验证这一假设，研究人员使用电探针在动物的胃部进行电刺激。他们发现，在刺激20分钟后，血液中的生长素释放肽水平显着升高。他们还发现，电刺激不会导致任何明显的炎症或其他不良反应。

一旦他们确定电刺激会引起生长素释放肽的释放，研究人员便着手研究他们是否可以使用一种可以吞咽并暂时驻留在胃中的装置来达到同样的目的。设计这种设备的主要挑战之一是确保胶囊上的电极能够接触到涂有液体的胃组织。

为了创造一个电极可以与之相互作用的更干燥的表面，研究人员给他们的胶囊一个带槽的表面，可以从电极上吸走液体。他们设计的表面灵感来自澳大利亚棘蜥的皮肤，这种蜥蜴使用脊状鳞片来收集水分。当蜥蜴的皮肤的任何部分接触到水时，水都会通过毛细管作用沿着通道输送到蜥蜴的嘴里。

“我们受此启发，将表面纹理和图案融入到这个胶囊的外部，”麦克雷说。 “该表面可以控制可能阻止电极接触胃内组织的液体，因此它可以可靠地提供电刺激。”

胶囊表面由带有亲水涂层的凹槽组成。这些凹槽起到将液体从胃组织中吸走的通道的作用。该设备内部是电池供电的电子设备，可产生流过胶囊表面电极的电流。据研究人员称，在这项研究中使用的原型中，电流持续运行，但未来的版本可以设计成可以无线打开和关闭电流。

荷尔蒙提升<br>研究人员通过将其放入大型动物的胃中来测试他们的胶囊，他们发现该胶囊使血液中的生长素释放肽水平大幅上升。

“据我们所知，这是第一个通过可摄入设备使用电刺激来增加体内内源性激素水平的例子，比如胃饥饿素。因此，它具有利用人体自身系统而不是引入外部因素的效果， ”Ramadi说。研究人员发现，为了使这种刺激起作用，控制消化的迷走神经必须完好无损。他们推测电脉冲通过迷走神经传输到大脑，然后刺激胃中的内分泌细胞产生生长激素释放肽。

Traverso的实验室现在计划探索在胃肠道的其他部分使用这种方法，研究人员希望在未来三年内在人类患者身上测试该装置。研究人员说，如果开发用于人类患者，这种类型的治疗可能会取代或补充一些现有的药物，这些药物用于预防恶心和刺激恶病质或厌食症患者的食欲。 “这是一个相对简单的设备，所以我们相信我们可以在相对较短的时间内将其植入人体，”Traverso说。

该研究由国家癌症研究所、国家糖尿病、消化和肾脏疾病研究所、纽约大学阿布扎比工程系、美国国家科学基金会研究生研究奖学金、Novo的科赫研究所资助（核心）资助Nordisk和麻省理工学院机械工程系。