Odczucie potrzeby jedzenia kontrolują ośrodki głodu i sytości w części mózgu zwanej podwzgórzem. To tam docierają sygnały o potrzebie jedzenia. Zaburzenia w mechanizmach odpowiedzialnych za regulację apetytu prowadzą m.in. do otyłości – człowiek (lub zwierzę) przejada się, bo ośrodek sytości nie otrzymuje informacji, że głód został zaspokojony. Wykorzystując tę wiedzę, naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (USA) opracowali kapsułkę, która wibruje w żołądku. Wibracje aktywują te same receptory, które reagują, kiedy żołądek jest pełny. W ten sposób mózg dostaje fałszywą informację, że głód został zaspokojony, i przestaje wysyłać sygnały pobudzające do dalszego jedzenia. Badacze przetestowali urządzenie na świniach. „Ktoś, kto chce schudnąć lub kontrolować swój apetyt, mógłby przyjmować kapsułkę przed każdym posiłkiem. Taka opcja mogłaby zminimalizować skutki uboczne, które obserwujemy w przypadku dostępnych metod leczenia farmakologicznego" – mówi dr Shriya Srinivasan, specjalistka w dziedzinie bioinżynierii na Uniwersytecie Harvarda i główna autorka badania, którego wyniki opublikowano na łamach „Science Advances” (10.1126/sciadv.adj3003). Współautorem opracowania jest prof. Giovanni Traverso, ekspert w dziedzinie inżynierii mechanicznej na Massachusetts Institute of Technology (MIT) i gastroenterolog w Brigham and Women's Hospital w Bostonie.

Kiedy żołądek jest pełen, wyspecjalizowane komórki zwane mechanoreceptorami wyczuwają, że jego ściany są rozciągnięte i wysyłają sygnały do mózgu za pośrednictwem nerwu błędnego. Mózg stymuluje produkcję insuliny i innych hormonów, takich jak GLP-1. Te substancje sprawiają, że czujemy się syci i przestajemy jeść, pomagają też w trawieniu. Jednocześnie w organizmie spada poziom greliny, hormonu pobudzającego głód.

Podczas studiów podyplomowych w Massachusetts Institute of Technology (MIT) Shriya Srinivasan zaczęła pracować nad sztucznym pobudzaniem mechanoreceptorów w żołądku. „Zastanawiałam się, czy moglibyśmy sztucznie aktywować receptory w żołądku wtedy, kiedy jego ściany nie są rozszerzone. Wszystko po to, by stworzyć iluzoryczne poczucie sytości, które mogłoby modulować wydzielanie hormonów i zmieniać wzorce żywieniowe" – tłumaczy dr Srinivasan.

Badacze zaprojektowali mechanizm, który zawiera element wibrujący. Kiedy kapsułka zasilana baterią z tlenku srebra dociera do żołądka, kwasy żołądkowe rozpuszczają żelatynową otoczkę wokół urządzenia. Wtedy uruchamia się silnik wibracyjny. W badaniu na świniach naukowcy wykazali, że gdy kapsułka zostaje wprawiona w drgania, aktywuje mechanoreceptory, które wysyłają sygnały do mózgu poprzez stymulację nerwu błędnego. Badacze śledzili poziomy hormonów we krwi, gdy urządzenie wibrowało. Odkryli, że ilość hormonów była taka, jak po posiłku, nawet gdy zwierzęta były na czczo.

Przetestowano też wpływ tej stymulacji na apetyt zwierząt. Okazało się, że gdy kapsułka była aktywowana w żołądku przez około 20 minut, zanim świniom podano jedzenie, spożywały one średnio o 40 proc. mniej pokarmu niż wtedy, gdy nie połknęły urządzenia. Zwierzęta również wolniej przybierały na wadze, kiedy regularnie podawano im wibrujące kapsułki.

Kapsułka została zaprojektowana tak, aby wibrować przez około 30 minut po dotarciu do żołądka, ale naukowcy chcą stworzyć taką wersję urządzenia, która mogłaby pozostawać w żołądku przez dłuższy czas oraz być włączana i wyłączana bezprzewodowo. W badaniach na zwierzętach tabletki opuszczały przewód pokarmowy po czterech lub pięciu dniach. Nie stwierdzono żadnych skutków ubocznych tej metody stymulacji receptorów żołądka. Autorzy badania uważają, że wibrująca kapsułka może stanowić alternatywę dla obecnych metod leczenia otyłości – leków, balonów żołądkowych albo chirurgicznego pomniejszania żołądka. Badacze wskazują też na niewielkie koszty terapii wykorzystującej ich wynalazek, co mogłoby pozwolić na jej powszechne stosowanie w przyszłości.

Teraz naukowcy chcą przejść do etapu badań klinicznych na ludziach. Muszą sprawdzić nie tylko wpływ mechanizmu na regulację apetytu. Nie wiadomo, jakie odczucia wywoła u pacjentów wibrujące urządzenie w żołądku, ani czy będą chcieli połykać spore kapsułki przed każdym posiłkiem.

Według Światowej Organizacji Zdrowia otyłość dotyczy ponad 20 proc. ludzi na świecie, ponad 4,5 mln osób przedwcześnie umiera z jej powodu. Z nadwagą prowadzącą do otyłości zmaga się prawie 60 proc. Polaków, na otyłość cierpi ok. 10 proc. dzieci w naszym kraju.