Obesità-Immagine Credit Public Domain-
Quando mangi un pasto abbondante, il tuo stomaco invia segnali al cervello che creano una sensazione di pienezza, che ti aiuta a capire che è ora di smettere di mangiare. Anche uno stomaco pieno di liquidi può inviare questi messaggi, motivo per cui spesso si consiglia a chi è a dieta di bere un bicchiere d’acqua prima di mangiare.
Gli ingegneri del MIT hanno ora escogitato un nuovo modo per sfruttare questo fenomeno, utilizzando una capsula ingeribile che vibra all’interno dello stomaco. Queste vibrazioni attivano gli stessi recettori di stiramento che rilevano quando lo stomaco è disteso, creando un illusorio senso di pienezza.
Il lavoro del team è pubblicato su Science Advances.
Negli animali a cui era stata somministrata questa pillola 20 minuti prima di mangiare, i ricercatori hanno scoperto che questo trattamento non solo stimolava il rilascio di ormoni che segnalano la sazietà, ma riduceva anche l’assunzione di cibo da parte degli animali di circa il 40%. “Gli scienziati hanno ancora molto da imparare sui meccanismi che influenzano il peso corporeo umano, ma se ulteriori ricerche suggerissero che questa tecnologia potesse essere utilizzata in modo sicuro negli esseri umani, una pillola del genere potrebbe offrire un modo minimamente invasivo per trattare l’obesità”, dicono i ricercatori.
“Per qualcuno che vuole perdere peso o controllare l’appetito, potrebbe essere assunta prima di ogni pasto“, dice Shriya Srinivasan Ph.D., ex studente laureato e postdoc del MIT che ora è assistente Professore di bioingegneria all’Università di Harvard. “Questo potrebbe essere davvero interessante in quanto fornirebbe un’opzione che potrebbe ridurre al minimo gli effetti collaterali che vediamo con gli altri trattamenti farmacologici disponibili”. Srinivasan è l’autore principale del nuovo studio. Giovanni Traverso, Professore associato di ingegneria meccanica al MIT e gastroenterologo al Brigham and Women’s Hospital, è l’autore senior dell’articolo.
Un senso di pienezza
Quando lo stomaco si distende, cellule specializzate chiamate meccanorecettori avvertono l’allungamento e inviano segnali al cervello attraverso il nervo vago. Di conseguenza, il cervello stimola la produzione di insulina e di ormoni come il peptide C, Pyy e GLP-1. Tutti questi ormoni lavorano insieme per aiutare le persone a digerire il cibo, sentirsi sazi e smettere di mangiare. Allo stesso tempo, i livelli di grelina, un ormone che promuove la fame, diminuiscono.
Mentre era studente laureato al MIT, Srinivasan si interessò all’idea di controllare questo processo attraverso le vibrazioni, allungando artificialmente i meccanorecettori che rivestono lo stomaco. Precedenti ricerche avevano dimostrato che la vibrazione applicata a un muscolo può indurre la sensazione che il muscolo si sia allungato più di quanto non sia in realtà.
“Mi chiedevo se potessimo attivare i recettori di stiramento nello stomaco facendoli vibrare e facendo loro percepire che l’intero stomaco è stato espanso, per creare un illusorio senso di distensione che potrebbe modulare gli ormoni e i modelli alimentari“, dice Srinivasan.
Come postdoc presso il Koch Institute for Integrative Cancer Research del MIT, Srinivasan ha lavorato a stretto contatto con il laboratorio di Traverso, che ha sviluppato molti nuovi approcci alla somministrazione orale di farmaci e dispositivi elettronici. Per questo studio, Srinivasan, Traverso e un team di ricercatori hanno progettato una capsula delle dimensioni di un multivitaminico, che include un elemento vibrante. Quando la pillola, alimentata da una piccola batteria all’ossido d’argento, raggiunge lo stomaco, i fluidi gastrici acidi sciolgono una membrana gelatinosa che riveste la capsula, completando il circuito elettronico che attiva il motore vibrante.
In uno studio sugli animali, i ricercatori hanno dimostrato che una volta che la pillola inizia a vibrare, attiva i meccanorecettori che inviano segnali al cervello attraverso la stimolazione del nervo vago. I ricercatori hanno monitorato i livelli ormonali durante i periodi in cui il dispositivo vibrava e hanno scoperto che rispecchiavano i modelli di rilascio ormonale osservati dopo un pasto, anche quando gli animali avevano digiunato.
I ricercatori hanno poi testato gli effetti di questa stimolazione sull’appetito degli animali. Hanno scoperto che quando la pillola veniva attivata per circa 20 minuti, prima che agli animali fosse offerto il cibo, consumavano in media il 40% in meno rispetto a quando la pillola non veniva attivata. Inoltre gli animali aumentavano di peso più lentamente durante i periodi in cui venivano trattati con la pillola vibrante.
“Il cambiamento comportamentale è profondo e utilizza il sistema endogeno piuttosto che qualsiasi terapia esogena. Abbiamo il potenziale per superare alcune delle sfide e dei costi associati alla somministrazione di farmaci biologici modulando il sistema nervoso enterico”, afferma Traverso.
L’attuale versione della pillola è progettata per vibrare per circa 30 minuti dopo essere arrivata nello stomaco, ma i ricercatori intendono esplorare la possibilità di adattarla per rimanere nello stomaco per periodi di tempo più lunghi, dove potrebbe essere accesa e spenta in modalità wireless secondo necessità. Negli studi sugli animali, le pillole sono passate attraverso il tratto digestivo entro quattro o cinque giorni.
Lo studio ha inoltre scoperto che gli animali non mostravano alcun segno di ostruzione, perforazione o altri effetti negativi mentre la pillola era nel loro tratto digestivo.
Un approccio alternativo
“Questo tipo di pillola potrebbe offrire un’alternativa agli attuali approcci al trattamento dell’obesità”, affermano i ricercatori. Gli interventi non medici come la dieta e l’esercizio fisico non sempre funzionano e molti degli interventi medici esistenti sono piuttosto invasivi. Questi includono la chirurgia di bypass gastrico e i palloncini gastrici, che non sono più ampiamente utilizzati negli Stati Uniti a causa di problemi di sicurezza.
Anche farmaci come gli agonisti del GLP-1 possono aiutare la perdita di peso, ma la maggior parte di essi deve essere iniettata e per molte persone sono inaccessibili. Secondo Srinivasan, le capsule del MIT potrebbero essere prodotte a un costo che le renderebbe disponibili a persone che non hanno accesso a opzioni di trattamento più costose.
“Per molte popolazioni, alcune delle terapie più efficaci per l’obesità sono molto costose. Su larga scala, il nostro dispositivo potrebbe essere prodotto a un prezzo piuttosto conveniente“, afferma. “Mi piacerebbe vedere come questo trasformerebbe l’assistenza e la terapia per le persone in contesti sanitari globali che potrebbero non avere accesso ad alcune delle opzioni più sofisticate o costose oggi disponibili“.
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I ricercatori ora intendono esplorare modi per aumentare la produzione delle capsule, che potrebbero consentire sperimentazioni cliniche sugli esseri umani. Tali studi sarebbero importanti per saperne di più sulla sicurezza dei dispositivi, nonché per determinare il momento migliore per ingoiare la capsula prima di un pasto e quanto spesso dovrebbe essere somministrata.
Altri autori dell’articolo includono Amro Alshareef, Alexandria Hwang, Ceara Byrne, Johannes Kuosmann, Keiko Ishida, Joshua Jenkins, Sabrina Liu, Wiam Abdalla Mohammed Madani, Alison Hayward e Niora Fabian.
Fonte:Science Advances
