هنگامی که یک وعده غذایی بزرگ می خورید، معده سیگنال هایی را به مغز شما ارسال می کند که احساس سیری ایجاد می کند، که به شما کمک می کند متوجه شوید که زمان آن رسیده است که غذا را متوقف کنید. معده پر از مایعات نیز می تواند این پیام ها را ارسال کند، به همین دلیل است که به رژیم های غذایی اغلب توصیه می شود قبل از غذا یک لیوان آب بنوشند.
مهندسان MIT اکنون روش جدیدی را برای استفاده از این پدیده ابداع کرده اند و از یک کپسول قابل بلعیدن که در معده ارتعاش می کند استفاده می کنند. این ارتعاش‌ها همان گیرنده‌های کششی را فعال می‌کنند که هنگام انبساط معده حس می‌کنند و احساس پری واهی ایجاد می‌کنند.
در حیواناتی که این قرص را 20 دقیقه قبل از غذا مصرف کردند، محققان دریافتند که این درمان نه تنها ترشح هورمون‌هایی را تحریک می‌کند که سیگنال سیری را نشان می‌دهند، بلکه مصرف غذای حیوانات را تا حدود 40 درصد کاهش می‌دهد. دانشمندان می‌گویند هنوز چیزهای زیادی در مورد مکانیسم‌هایی که بر وزن بدن انسان تأثیر می‌گذارند باید بیاموزند، اما اگر تحقیقات بیشتر نشان دهد که این فناوری می‌تواند به طور ایمن در انسان استفاده شود، چنین قرصی می‌تواند راهی کم تهاجمی برای درمان چاقی ارائه دهد.
شریا سرینیواسان PhD ’20، دانشجوی سابق MIT و فوق دکتری که اکنون استادیار مهندسی زیستی در دانشگاه هاروارد است، می گوید: «برای افرادی که می خواهند وزن کم کنند یا اشتهای خود را کنترل کنند، می توان آن را قبل از هر وعده غذایی مصرف کرد. “این می تواند واقعا جالب باشد زیرا گزینه ای را ارائه می دهد که می تواند عوارض جانبی را که با سایر درمان های دارویی در آنجا مشاهده می کنیم به حداقل برساند.”
Srinivasan نویسنده اصلی این مطالعه جدید است که امروز ظاهر می شود که در پیشرفت علمی. جووانی تراورسو، دانشیار مهندسی مکانیک در MIT و متخصص گوارش در بیمارستان زنان و بریگهام، نویسنده اصلی مقاله است.
احساس سیری
هنگامی که معده متسع می شود، سلول های تخصصی به نام گیرنده های مکانیکی این کشش را حس می کنند و سیگنال هایی را از طریق عصب واگ به مغز می فرستند. در نتیجه، مغز تولید انسولین و همچنین هورمون هایی مانند پپتید C، Pyy و GLP-1 را تحریک می کند. همه این هورمون ها با هم کار می کنند تا به افراد کمک کنند تا غذای خود را هضم کنند، احساس سیری کنند و از خوردن دست بکشند. در همان زمان، سطح گرلین، یک هورمون تحریک کننده گرسنگی، کاهش می یابد.
سرینیواسان زمانی که دانشجوی MIT بود، به ایده کنترل این فرآیند با کشش مصنوعی گیرنده های مکانیکی که از طریق ارتعاشات معده را می پوشاند، علاقه مند شد. تحقیقات قبلی نشان داده است که ارتعاش اعمال شده بر روی یک عضله می تواند باعث شود که ماهیچه بیشتر از آنچه که هست، کشیده شود.
Srinivasan می‌گوید: «من فکر می‌کردم که آیا می‌توانیم گیرنده‌های کششی معده را با ارتعاش آنها فعال کنیم و به آنها بفهمانیم که کل معده منبسط شده است تا احساس توهمی از اتساع ایجاد کند که می‌تواند هورمون‌ها و الگوهای غذایی را تعدیل کند.
Srinivasan به عنوان یک محقق فوق دکتری در موسسه Koch MIT برای تحقیقات یکپارچه سرطان، از نزدیک با آزمایشگاه Traverso که بسیاری از رویکردهای جدید را برای دارورسانی خوراکی و دستگاه های الکترونیکی ایجاد کرده است، همکاری کرد. برای این مطالعه، Srinivasan، Traverso و تیمی از محققان یک کپسول به اندازه مولتی ویتامین را طراحی کردند که شامل یک عنصر ارتعاشی بود. هنگامی که قرص، که توسط یک باتری کوچک اکسید نقره کار می کند، به معده می رسد، مایعات اسیدی معده، غشای ژلاتینی را که کپسول را می پوشاند، حل می کند و مدار الکترونیکی را تکمیل می کند که موتور ارتعاشی را فعال می کند.
در یک مطالعه حیوانی، محققان نشان دادند که به محض ارتعاش قرص، گیرنده‌های مکانیکی را فعال می‌کند که سیگنال‌هایی را از طریق تحریک عصب واگ به مغز ارسال می‌کنند. محققان سطوح هورمون ها را در دوره هایی که دستگاه ارتعاش می کرد، ردیابی کردند و دریافتند که الگوهای ترشح هورمونی را که بعد از غذا مشاهده می شود، حتی زمانی که حیوانات روزه می گرفتند، منعکس می کند.
محققان سپس اثرات این تحریک را بر اشتهای حیوانات آزمایش کردند. آنها دریافتند که زمانی که قرص برای حدود 20 دقیقه قبل از ارائه غذا به حیوانات فعال می شد، آنها به طور متوسط 40 درصد کمتر از زمانی که قرص فعال نشده بود مصرف می کردند. حیوانات همچنین در دوره‌هایی که با قرص ارتعاشی درمان می‌شدند به کندی وزن اضافه می‌کردند.
«تغییر رفتار عمیق است، و استفاده از سیستم درون زا است، نه درمان های برون زا. تراورسو می‌گوید: ما این پتانسیل را داریم که بر برخی از چالش‌ها و هزینه‌های مرتبط با تحویل داروی بیولوژیک با تعدیل سیستم عصبی روده غلبه کنیم.
نسخه فعلی این قرص طوری طراحی شده است که حدود 30 دقیقه پس از ورود به معده ارتعاش داشته باشد، اما محققان قصد دارند امکان تطبیق آن را برای ماندن در معده برای مدت طولانی تری بررسی کنند، جایی که می توان آن را خاموش و روشن کرد. به صورت بی سیم در صورت نیاز در مطالعات حیوانی، قرص ها در عرض چهار یا پنج روز از دستگاه گوارش عبور کردند.
این مطالعه همچنین نشان داد که حیوانات هیچ نشانه ای از انسداد، سوراخ شدن یا سایر اثرات منفی را در زمانی که قرص در دستگاه گوارش آنها بود نشان ندادند.
یک رویکرد جایگزین
به گفته محققان، این نوع قرص می تواند جایگزینی برای رویکردهای فعلی برای درمان چاقی باشد. مداخلات غیرپزشکی، مانند رژیم غذایی و ورزش، همیشه مؤثر نیستند و بسیاری از مداخلات پزشکی موجود کاملاً تهاجمی هستند. اینها شامل بای پس معده و همچنین بالون معده است که به دلیل نگرانی های ایمنی دیگر در ایالات متحده به طور گسترده مورد استفاده قرار نمی گیرند.
داروهایی مانند آگونیست های GLP-1 نیز می توانند به کاهش وزن کمک کنند، اما بیشتر آنها باید تزریق شوند و برای بسیاری از افراد در دسترس نیستند. به گفته سرینیواسان، کپسول‌های MIT را می‌توان با قیمتی تولید کرد که برای افرادی که به گزینه‌های درمانی گران‌تر دسترسی ندارند، مقرون به صرفه باشد.
برای بسیاری از جمعیت ها، برخی از درمان های موثرتر چاقی بسیار گران هستند. در مقیاس، دستگاه ما می تواند کاملا مقرون به صرفه تولید شود. “من دوست دارم ببینم که چگونه این مراقبت و درمان را برای افرادی که در محیط های مراقبت های بهداشتی جهانی هستند که ممکن است به برخی از گزینه های پیچیده تر یا گران قیمت امروز دسترسی نداشته باشند تغییر دهد.”
اکنون محققان قصد دارند راه‌هایی را برای افزایش تولید کپسول‌ها کشف کنند که می‌تواند آزمایش‌های بالینی را در انسان امکان‌پذیر کند. چنین مطالعاتی برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد ایمنی دستگاه ها و همچنین تعیین بهترین زمان برای بلعیدن کپسول قبل از غذا و تعداد دفعات مصرف آن مهم است.
سایر نویسندگان مقاله عبارتند از: امرو الشریف، الکساندریا هوانگ، سئارا برن، یوهانس کوسمن، کیکو ایشیدا، جاشوا جنکینز، سابرینا لیو، ویام عبدالله محمد مدنی، آلیسون هیوارد و نیورا فابیان.
این تحقیق توسط مؤسسه ملی بهداشت، Novo Nordisk، دپارتمان مهندسی مکانیک MIT، فلوشیپ علمی اشمیت و بنیاد ملی علوم تامین شد.
