Uma cápsula “eletrocêutica” ingerível aumenta os níveis do hormônio regulador da fome

Sabe-se que uma ampla gama de processos fisiológicos, desde a nutrição até o comportamento emocional, são regulados pelo eixo intestino-cérebro, que é mediado pela sinalização neuro-hormonal entérica e central.

Este eixo é modulado por uma variedade de medicamentos e procedimentos cirúrgicos, incluindo agentes de motilidade e cirurgia bariátrica. No entanto, esses métodos expõem os pacientes a riscos significativos e estão ligados a consequências fora do alvo ou tempo de recuperação pós-procedimento.

Pesquisadores do MIT demonstraram que usando uma cápsula ingerível que fornece uma corrente elétrica para as células, eles podem ativar células endócrinas no estômago para criar grelina. Este método pode efetivamente tratar distúrbios caracterizados por náusea ou perda de apetite, como a caquexia.

Experimentos com animais conduzidos pelos pesquisadores revelaram que esta cápsula “eletrocêutica” poderia aumentar significativamente a produção de grelina no estômago. Este método pode ser modificado para oferecer estimulação elétrica para outras regiões do trato GI.

Giovanni Traverso, professor associado de engenharia mecânica do MIT, gastroenterologista do Brigham and Women’s Hospital e autor sênior do estudo disse: “Este estudo ajuda a estabelecer a estimulação elétrica por eletrocêuticos ingeríveis como um modo de desencadear a liberação de hormônios através do trato gastrointestinal. em outros locais do trato GI que não exploramos aqui.”

Todos os aspectos da digestão, incluindo o movimento do alimento através do trato GI, são controlados pelo sistema nervoso entérico.

Alguns pacientes com gastroparesia relataram melhora sintomática após receber estimulação elétrica de um dispositivo semelhante a marca-passo implantado cirurgicamente no estômago.

Os médicos levantaram a hipótese de que a estimulação elétrica faria com que o estômago se contraísse, auxiliando no movimento dos alimentos. No entanto, descobriu-se mais tarde que, embora o tratamento ajude os pacientes a se sentirem melhor, ele tem um efeito menor na motilidade.

Os pesquisadores levantaram a hipótese de que a estimulação elétrica do estômago causaria a liberação de grelina, conhecida por aumentar a fome e reduzir a náusea.

Para testar essa ideia, eles empregaram uma sonda elétrica para dar estimulação elétrica no estômago dos animais. Eles descobriram que os níveis de grelina na corrente sanguínea eram significativamente maiores após 20 minutos de estimulação.

Eles também descobriram que a estimulação elétrica não tinha efeitos inflamatórios ou adversos significativos.

Quando os pesquisadores descobriram que a estimulação elétrica causava a liberação de grelina, eles exploraram se poderiam fazer a mesma coisa com um dispositivo que pudesse ser comido e permanecer brevemente no estômago.

Um dos aspectos mais desafiadores da construção de tal dispositivo é garantir que os eletrodos da cápsula possam entrar em contato com o tecido estomacal revestido de fluido.

Os pesquisadores deram à sua cápsula uma superfície ranhurada que afasta os líquidos dos eletrodos para fornecer uma superfície mais seca com a qual os eletrodos podem entrar em contato.

A superfície que eles criaram foi inspirada na pele do lagarto espinhoso australiano, que coleta água usando escamas estriadas. Quando o lagarto toca a água com qualquer parte de sua pele, a água é transportada para a boca do lagarto por ação capilar.

McRae disse, “Isso nos inspirou a incorporar texturas e padrões de superfície na parte externa desta cápsula. Essa superfície pode gerenciar o fluido que pode impedir que os eletrodos toquem o tecido no estômago, para que possa fornecer estimulação elétrica de maneira confiável”.

A superfície da cápsula é composta por sulcos que possuem um revestimento hidrofílico. Esses sulcos agem como canais, retirando o fluido do tecido do estômago. A eletrônica alimentada por bateria dentro do dispositivo gera uma corrente elétrica que flui através dos eletrodos na superfície da cápsula.

Segundo os pesquisadores, versões futuras do protótipo utilizado neste estudo podem ser desenvolvidas de forma que a corrente possa ser ligada e desligada sem fio.

Os pesquisadores testaram sua cápsula no estômago de grandes animais. Eles descobriram que produzia um aumento significativo nos níveis de grelina na corrente sanguínea, tornando-se o primeiro exemplo de uso de estímulos elétricos por meio de um dispositivo ingerível para aumentar os níveis endógenos de hormônios no corpo, como a grelina.

Khalil Ramadi disse: “Até onde sabemos, este é o primeiro exemplo de uso de estímulos elétricos por meio de um dispositivo ingerível para aumentar os níveis endógenos de hormônios no corpo, como a grelina. E assim, tem esse efeito de utilizar os sistemas do corpo em vez de introduzir agentes externos”.

Os pesquisadores descobriram que o nervo vago, que controla a digestão, deve estar intacto para essa estimulação. Os pulsos elétricos, eles acreditam, são transmitidos ao cérebro através do nervo vago, onde acionam células endócrinas no estômago para criar grelina.

Nos próximos três anos, o dispositivo será testado em humanos no laboratório de Traverso enquanto eles investigam o uso desse método em outras partes do trato GI. Este tratamento pode potencialmente substituir ou complementar alguns medicamentos atuais usados ​​para tratar a caquexia e a anorexia, que reduzem a náusea e aumentam o apetite.

O pesquisador disse, “É um dispositivo relativamente simples, então acreditamos que é algo que podemos introduzir nos humanos em uma escala de tempo relativamente rápida.”

O estudo foi financiado pelo Koch Institute Support Grant do National Cancer Institute, o National Institute for Diabetes.

Referência do periódico:

  1. Ramadi, KB, McRae, JC, Selsing, et al. Cápsulas eletrocêuticas ingeríveis bioinspiradas para modulação hormonal reguladora da fome. Ciência Robótica. DOI: 10.1126/scirobotics.ade9676
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