Исследователи Техасского университета A&M разработали устройство, которое может помочь снизить вес стимулируя окончания блуждающего нерва, регулирующего прием пищи

Сун II Пак и его сотрудники создали крошечное беспроводное устройство, которое использует свет, чтобы сигнализировать об ощущении полноты.

Шунтирование желудка иногда является последним средством для тех, кто борется с ожирением или имеет серьезные проблемы со здоровьем из-за своего веса. Поскольку эта процедура включает в себя создание небольшого желудочного мешочка и изменение маршрута пищеварительного тракта, она очень инвазивна и продлевает период выздоровления пациентов. В новом исследовании исследователи из Техасского университета A&M описали медицинское устройство, которое может помочь с потерей веса и требует более простой оперативной процедуры для имплантации.

Исследователи заявили, что их устройство размером с сантиметр обеспечивает ощущение сытости, стимулируя светом окончания блуждающего нерва. В отличие от других устройств, которым требуется шнур питания, их устройство является беспроводным и им можно управлять извне с удаленного источника радиочастоты.

«Мы хотели создать устройство, которое не только требует минимального хирургического вмешательства для имплантации, но и позволяет нам стимулировать определенные нервные окончания в желудке», — сказал Сунг II Пак, доцент кафедры электротехники и компьютерной инженерии. «Наше устройство может сделать и то, и другое в тяжелых желудочных условиях, что в будущем может быть очень полезно для людей, нуждающихся в радикальных операциях по снижению веса».

Их результаты опубликованы в январском выпуске журнала Nature Communications .

Для тех, у кого индекс массы тела больше 35 или у которых есть как минимум два состояния, связанных с ожирением, хирургия предлагает пациентам не только сбросить лишний вес, но и сохранить его в течение длительного времени. В последние годы блуждающий нерв стал объектом внимания при лечении ожирения, поскольку он передает сенсорную информацию о наполненности желудка от слизистой оболочки желудка до мозга. Хотя существуют медицинские устройства, которые могут стимулировать окончания блуждающего нерва и, следовательно, помочь в сдерживании голода, эти устройства похожи по конструкции на кардиостимулятор, с проводами, подключенными к источнику тока, обеспечивающим электрические разряды для активации кончиков нерва.

Парк сказал, что беспроводные технологии, а также применение передовых генетических и оптических инструментов могут сделать устройства для стимуляции нервов менее громоздкими и более удобными для пациента.

«Несмотря на клинические преимущества наличия беспроводной системы, ни одно устройство на данный момент не способно выполнять хронические и устойчивые манипуляции с активностью нейронов внутри любого другого органа, кроме мозга, в зависимости от клеточного типа», — сказал он.

Чтобы восполнить этот пробел, Парк и его команда сначала использовали генетические инструменты для экспрессии генов, которые реагируют на свет, в определенные окончания блуждающего нерва in vivo . Затем они разработали крошечное устройство в форме лопасти и вставили микро-светодиоды рядом с концом его гибкого стержня, который был прикреплен к животу. В головке устройства, называемого харвестером, размещены микрочипы, необходимые для беспроводной связи устройства с внешним источником радиочастоты. Комбайн также был оборудован для выработки крошечных токов для питания светодиодов. Когда источник радиочастоты был включен, исследователи показали, что свет светодиодов эффективно подавляет чувство голода.

Исследователи заявили, что были удивлены, обнаружив, что биологический механизм, координирующий подавление голода в их экспериментах, отличался от общепринятого мнения. Широко признано, что когда желудок полон, он расширяется, и информация о растяжении передается в мозг с помощью механорецепторов блуждающего нерва.

«Наши результаты показывают, что стимуляция не растягивающих рецепторов, которые реагируют на химические вещества в пище, также может дать чувство сытости, даже если желудок не растянут», — сказал Парк.

Забегая вперед, он сказал, что нынешнее устройство может также использоваться для манипулирования нервными окончаниями в желудочно-кишечном тракте и других органах, таких как кишечник, с небольшими модификациями или без них.

«Беспроводная оптогенетика и определение периферических нейронных путей, контролирующих аппетит и другое поведение, представляют большой интерес для исследователей как в прикладных, так и в фундаментальных областях электроники, материаловедения и нейробиологии», — сказал Парк. «Наш новый инструмент теперь позволяет исследовать нейронные функции в периферической нервной системе способом, который был невозможен при существующих подходах».

Среди других участников исследования — У Сок Ким, Сунгчол Хонг и Миленка К. Гамеро из отдела электротехники и компьютерной инженерии; Вивекананд Дживакумар, Клей М. Смитхарт и Теодор Дж. Прайс из Техасского университета в Далласе; и Ричард Д. Палмитер и Карлос Кампос из Вашингтонского университета.

Эта работа была поддержана грантами междисциплинарной программы X-Grants, наградой NARSARD Young Investigator от Фонда исследований мозга и поведения, Центра инженерных исследований Национального научного фонда для точных передовых технологий и систем здравоохранения (PATHS-UP) и Университета. Вашингтонского центра исследования диабета и Национальных институтов здоровья.

Поделиться

Источник