刺激食欲的激素胃饥饿素由胃中的内分泌细胞释放，这些内分泌细胞是肠神经系统的一部分，控制饥饿、恶心和饱腹感。

一组研究人员从沙漠中长满尖刺的蜥蜴身上获得灵感，开发出一种创新的可摄入“电药”胶囊，可以调节猪体内与饥饿相关的生长激素释放肽的水平。他们的研究结果表明，当摄入时，电子FLASH设备可以通过对胃的电刺激来改变胃肠激素的血液水平，潜在地应用于治疗恶病质、饮食失调和导致慢性呕吐的疾病。

研究小组表示，新系统具有治疗胃肠道、神经精神和代谢疾病的潜在应用，包括涉及恶心或食欲不振的疾病，例如恶病质，这是癌症或其他慢性病患者可能发生的体重损失。疾病。该技术还可以适用于向胃肠道的其他部分提供电刺激。

纽约大学助理教授、布莱根妇女医院附属研究机构哈利勒·拉马迪博士说：“一种含有电子器件而不是化学物质或药物的可摄入药丸非常有前途。”“它提供了一种向肠道中的特定细胞传递有针对性的电脉冲的方法，从而可以调节体内神经激素的水平。”麻省理工学院机械工程副教授、布莱根妇女医院胃肠病学家GiovanniTraverso博士补充道：“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在此尚未探索的胃肠道中的其他部位。这项研究有助于建立可摄入电子药物的电刺激作为通过胃肠道触发激素释放的一种模式。

Traverso是该团队发表的研究的资深作者和拉马迪的共同第一作者，该研究题为“用于调节饥饿激素调节的生物启发、可摄入的电胶囊”，他们在研究中得出的结论是：“我们预计该设备可用于治疗代谢性疾病、胃肠道和神经精神疾病的非侵入性治疗，脱靶效应最小。”

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。作者写道：“控制胃肠道(GI)功能的广泛肠神经系统(ENS)是肠脑轴的重要组成部分。”

胃轻瘫是一种减慢或停止食物从胃到小肠的移动的疾病，胃电刺激(GES)是少数商业化的胃肠道电治疗干预措施之一，并且在人道主义设备豁免下经FDA批准用于胃轻瘫。他们解释道。“GES系统类似于心脏起搏器，通过施加短脉冲、高频(0.3毫秒，14赫兹)电脉冲来治疗胃轻瘫。”研究小组此前曾观察到，接受胃起搏器治疗的胃轻瘫患者似乎感觉更好，其程度与胃动力的改善不成比例。

“研究多次表明，植入GES系统的患者的胃排空时间并未减少。然而，这些患者的症状确实明显减轻，包括恶心和呕吐。这一观察结果促使研究人员调查电刺激是否会引起神经激素效应。“……我们假设GES可能对肠-脑轴发挥神经调节作用，特别是对化学感受器触发区……”他们指出。“我们假设这种神经调节至少部分是通过胃脑迷走神经传入途径、激素调节或两者兼而有之的直接神经元兴奋来实现的。”

为了验证这一假设，研究人员使用电探针将电刺激传递到动物的胃中。他们发现，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影响。

一旦他们确定电刺激会引发生长素释放肽的释放，研究人员就开始研究是否可以使用一种可以吞咽并暂时驻留在胃中的装置来实现同样的效果。

经过进一步调查，研究小组发现这种反应是由迷走神经介导的，迷走神经是人体最长的自主神经系统神经，连接大脑和肠道。一旦确定电刺激会引发生长素释放肽释放，研究人员就想看看是否可以使用可吞咽并暂时驻留在胃中的装置来实现相同的生长素释放肽释放。

他们着手制造一种可摄入的胶囊——一种电药——可以发出电子信号并在体内移动，最终被排出体外。电疗法是使用电信号来治疗各种病症的设备。该设备内部是电池供电的电子设备，可产生流经胶囊表面电极的电流。在本研究中使用的原型中，电流不断流动，但科学家指出，未来的版本可以设计成可以无线打开和关闭电流。

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胃组织。胃中覆盖组织的液体会干扰电系统，因此研究人员还向大自然寻找吸走液体并允许系统与胃组织保持良好接触的方法。

为了创造一个可以与电极相互作用的干燥表面，研究人员从澳大利亚蜥蜴Molochhorridus(也称为刺蜥蜴)中获得灵感。这种动物的皮肤具有吸湿排汗的脊状鳞片，使其能够在其生活的干旱地区更好地吸收水分。当蜥蜴用皮肤的任何部分接触水时，水就会通过毛细管作用沿着通道输送到蜥蜴的嘴里。

该团队在胶囊设计中模仿了这种蜥蜴皮肤的特征。胶囊表面由带有亲水涂层的凹槽组成。这些凹槽充当将液体从胃组织中吸走的通道。“认识到在存在胃液的情况下与电刺激相关的挑战，并受到澳大利亚刺魔蜥蜴Molochhorridus吸水皮肤的启发，我们开发了一种吸水胶囊涂层，该涂层能够实现牢固的电极与粘膜接触，尽管胃液持续存在，”科学家们说。

“我们受到了启发，将表面纹理和图案融入到这个胶囊的外部，”共同第一作者、麻省理工学院机械工程系的博士生詹姆斯·麦克雷说。“该表面可以管理可能阻止电极接触胃组织的液体，因此它可以可靠地提供电刺激。”

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，将电子设备和电池源折叠在胶囊内的FLASH技术被证明可以重复增加猪体内的生长素释放肽水平，导致血液中的生长素释放肽水平大幅上升。他们表示：“尽管这种效果小于内窥镜刺激的效果，但仍观察到血浆生长素释放肽的可靠增加。”

研究人员还证明，为了使这种刺激发挥作用，控制消化的迷走神经必须完好无损。“我们还报告了一个意想不到的发现，尽管胃饥饿素是胃细胞释放的一种激素，但GES只会在迷走神经完好无损的情况下诱导血浆胃饥饿素水平增加。”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素释放肽。“这表明GES激活迷走神经反射，然后调节生长素释放肽的产生，”他们指出。

拉马迪评论道：“据我们所知，这是通过可摄入装置使用电刺激来增加体内内源性激素(如生长素释放肽)水平的第一个例子。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。”Traverso补充道：“使用可摄入电子药物调节激素的潜力具有潜在的变革性，因为它不需要新药物。相反，它与我们的生理系统一起工作，以造福于人。”

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设备。研究人员表示，如果开发用于人类患者，这种治疗方法可能会取代或补充一些现有的用于预防恶病质或厌食症患者恶心和刺激食欲的药物。“这是一个相对简单的设备，因此我们相信我们可以在相对较快的时间内将其应​​用于人类，”特拉维索指出。

麦克雷补充说：“这一进展为研究大脑和肠道之间的复杂互连以及进一步使用电子药物作为临床干预提供了许多新途径。”

作者进一步得出结论：“未来的可摄入电子药物系统可以针对急性、短期胃刺激之外的特定应用进行设计和定制……FLASH是一个为可摄入电子药物开发提供信息的平台，有可能用于某些胃肠道、神经精神和代谢疾病”。

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