首頁資訊 Science子刊：吃下這顆機(jī)器膠囊，快速產(chǎn)生飽腹感，幫助安全、高效減肥

Science子刊：吃下這顆機(jī)器膠囊，快速產(chǎn)生飽腹感，幫助安全、高效減肥

來源：泰然健康網(wǎng) 時(shí)間：2024年12月07日 19:11

撰文丨王聰
編輯丨王多魚排版丨水成文當(dāng)吃了一頓大餐，你的胃會向大腦發(fā)送信號，產(chǎn)生飽腹感，從而讓你意識到是時(shí)候停止進(jìn)食了。當(dāng)胃里充滿液體也能發(fā)送這些信號，這也是為什么節(jié)食者經(jīng)常被建議在進(jìn)食前喝一杯水。麻省理工學(xué)院的工程師們現(xiàn)在提出了一種利用這種現(xiàn)象的新方法，使用一種可攝入的膠囊，在胃內(nèi)振動(dòng)。這些振動(dòng)激活了當(dāng)胃膨脹時(shí)感知的拉伸受體，創(chuàng)造出一種虛假的飽腹感。2023年12月，Giovanni Traverso 團(tuán)隊(duì)在 Science Advances 期刊發(fā)表了題為：A vibrating ingestible bioelectronic stimulator modulates gastric stretch receptors for illusory satiety 的研究論文。該研究設(shè)計(jì)了一種可食用振動(dòng)生物電子刺激器（VIBES），它會在胃里振動(dòng)，這些振動(dòng)會激活胃部的拉伸感受器，產(chǎn)生一種虛假的飽腹感，從而減少食欲。研究團(tuán)隊(duì)在豬身上進(jìn)行了測試，在進(jìn)食前20分鐘服下這種機(jī)器膠囊，不僅刺激了飽腹感相關(guān)激素的釋放，還使它們的食物攝入量減少了約40%。如果進(jìn)一步的研究表明這種技術(shù)可以安全地用于人類，這種機(jī)器膠囊可能會提供一種微創(chuàng)、經(jīng)濟(jì)的方法來治療肥胖癥。

論文第一作者（現(xiàn)為哈佛大學(xué)助理教授）Shriya Srinivasan 博士表示，對于想要減肥或控制食欲的人來說，可以在餐前服用這個(gè)藥丸。這可能非常有趣，因?yàn)樗峁┝艘粋€(gè)選擇，可以最小化我們看到的其他減肥藥物治療時(shí)帶來的副作用。

飽腹感

當(dāng)胃部膨脹時(shí)，被稱為機(jī)械感受器的特殊細(xì)胞會感知到這種拉伸，并通過迷走神經(jīng)向大腦發(fā)送信號。因此，大腦會刺激胰島素的產(chǎn)生，以及C肽、YY肽和GLP-1等激素的產(chǎn)生。所有這些激素共同作用，幫助消化食物，產(chǎn)生飽腹感，并讓人停止進(jìn)食。同時(shí)，胃饑餓素、胰高血糖素的水平下降。

在麻省理工學(xué)院讀研究生時(shí)，Shriya Srinivasan 對通過振動(dòng)來控制這一過程產(chǎn)生了興趣，也就是通過人為地拉伸胃部的機(jī)械感受器。此前的研究表明，對肌肉施加振動(dòng)可以誘發(fā)比肌肉拉伸更深遠(yuǎn)的感覺。

那么，我們是否可以通過震動(dòng)胃部的拉伸受體，讓它們感知到整個(gè)胃部已經(jīng)膨脹，從而產(chǎn)生一種虛假的飽腹感，進(jìn)而調(diào)控激素的產(chǎn)生和飲食模式？

可食用機(jī)器膠囊

近年來，科學(xué)家們一直在開發(fā)可食用設(shè)備。與心臟起搏器等植入式裝置不同，可食用設(shè)備使用方便，不需要進(jìn)行外科手術(shù)植入，只需口服吞入即可。早在2019年，麻省理工學(xué)院（MIT）的 Robert Langer、Giovanni Traverso 團(tuán)隊(duì)在 Science 期刊發(fā)表論文，開發(fā)了一種可食用機(jī)器膠囊，這種膠囊能夠通過口服到達(dá)胃部后向胃壁注射胰島素，從而降低血糖。此后，該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步改進(jìn)這種機(jī)器膠囊，用于遞送蛋白質(zhì)和mRNA等大分子藥物。在 Giovanni Traverso 實(shí)驗(yàn)室做博士后期間，Shriya Srinivasan 得以實(shí)現(xiàn)之前的設(shè)想，他們設(shè)計(jì)了一款復(fù)合維生素片大小的可食用機(jī)器膠囊，其中包含一個(gè)振動(dòng)馬達(dá)，當(dāng)這個(gè)由氧化銀電池供電的膠囊到達(dá)胃部后，酸性胃液會溶解覆蓋膠囊表面的膠狀膜，完成激活振動(dòng)馬達(dá)的電路。

可食用振動(dòng)生物電子刺激器（VIBES）的概念及其遠(yuǎn)原理

研究團(tuán)隊(duì)在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，一旦機(jī)器膠囊開始振動(dòng)，它就會激活胃部機(jī)械感受器，通過刺激迷走神經(jīng)向大腦發(fā)送信號。研究團(tuán)隊(duì)在膠囊振動(dòng)期間追蹤了激素水平，發(fā)現(xiàn)它們反映了進(jìn)餐后的激素釋放模式，即胰島素（Insulin）、C肽（C-peptide）、YY肽（Pyy）和胰高糖素樣肽-1（GLP-1）等激素的水平增加，胃饑餓素（Ghrelin）、胰高血糖素（Glucagon）水平下降，即使動(dòng)物已經(jīng)禁食。而且，這個(gè)過程不會增加血糖水平。

VIBES通過胃迷走神經(jīng)傳入神經(jīng)調(diào)節(jié)產(chǎn)生代謝飽腹感錯(cuò)覺

然后，研究團(tuán)隊(duì)測試了這種機(jī)器膠囊產(chǎn)生的振動(dòng)刺激對動(dòng)物食欲的影響。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)機(jī)器膠囊被激活約20分鐘后，再給動(dòng)物提供食物，它們的平均食物攝入量比未激活機(jī)器膠囊時(shí)減少了40%。而且，在使用機(jī)器膠囊治療期間，它們的體重增加也更慢。

VIBES對食物攝入和體重增加的影響

論文通訊作者 Giovanni Traverso 教授表示，這個(gè)機(jī)器膠囊?guī)淼男袨樽兓巧钸h(yuǎn)的，這是利用身體的內(nèi)源性系統(tǒng)而不是任何外源性治療。我們有潛力通過調(diào)節(jié)腸道神經(jīng)系統(tǒng)來克服當(dāng)前的生物制劑減肥藥物的一些挑戰(zhàn)和高成本問題。

目前的機(jī)器膠囊版本在到達(dá)胃部后能夠振動(dòng)約30分鐘，研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃探索將其改為在胃部停留更長時(shí)間的可能性，并且可以在胃部根據(jù)需要無線開啟和關(guān)閉。在動(dòng)物研究中，這個(gè)機(jī)器膠囊在4-5天內(nèi)通過消化道排出體外。該研究還顯示，其在消化道內(nèi)時(shí)，動(dòng)物沒有表現(xiàn)出任何阻塞、穿孔或其他負(fù)面影響的跡象。

一種替代減肥的新方法

研究團(tuán)隊(duì)表示，這種類型的機(jī)器膠囊可以提供一種替代目前治療肥胖的新方法。非醫(yī)療干預(yù)措施（例如飲食和運(yùn)動(dòng)）并不總是有效。一些醫(yī)療干預(yù)措施（胃旁路手術(shù)、植入胃氣球等）雖然有效，但這種有創(chuàng)方法，由于安全問題已經(jīng)不再廣泛使用。

藥物類減肥方式，例如GLP-1受體激動(dòng)劑，也可以幫助有效減肥，但通常需要頻繁、長期注射給藥，而且長期使用的價(jià)格并不低，這都讓許多人難以負(fù)擔(dān)。

研究團(tuán)隊(duì)表示，對于許多人來說，一些有效的肥胖治療方法非常昂貴。該研究開發(fā)的機(jī)器膠囊，在規(guī)?；a(chǎn)時(shí)，具有很好的成本效益，從而幫助那些無法獲得昂貴治療方案的人們更好地管理體重，維持健康。

據(jù)悉，該團(tuán)隊(duì)目前正在進(jìn)一步探索該機(jī)器膠囊的安全性，并確定餐前服用該膠囊的最佳時(shí)間和服用頻率，還在探索擴(kuò)大這一機(jī)器膠囊生產(chǎn)的方法，從而讓進(jìn)一步的人體臨床試驗(yàn)成為可能。

值得一提的是，2023年11月18日，Giovanni Traverso 等人在 Device 期刊發(fā)表了題為：First-in-human trial of an ingestible vitals-monitoring pill 的研究論文。該研究開發(fā)了一款可食用的生命體征監(jiān)測藥丸（VM藥丸），并進(jìn)行了首次人體試驗(yàn)。該藥丸可以安全地從人體內(nèi)部實(shí)時(shí)監(jiān)測呼吸和心率等生命體征。研究團(tuán)隊(duì)表示，該設(shè)備只需要吞服下，就可以在不去醫(yī)院的情況下提高診斷和監(jiān)測多種疾病的能力，而且比傳統(tǒng)醫(yī)療設(shè)備要便宜得多，可為患者提供更多醫(yī)療保健機(jī)會。

生命體征是為臨床決策提供信息的核心信號。該研究開發(fā)了一種生命體征監(jiān)測藥丸（VM藥丸），VM藥丸在吞服后，可以通過監(jiān)測與呼吸和心臟跳動(dòng)有關(guān)的身體的微小振動(dòng)，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測和評估呼吸頻率（RR）和心率（HR）。研究團(tuán)隊(duì)將其應(yīng)用于兩個(gè)代表重大臨床挑戰(zhàn)的案例中——阿片類藥物誘導(dǎo)的呼吸抑制和睡眠呼吸暫停。論文通訊作者 Giovanni Traverso 表示，目前的VM藥丸能夠在人體內(nèi)停留大約一天時(shí)間，但未來可以對該設(shè)備進(jìn)行升級，使其能夠在消化系統(tǒng)中停留更長時(shí)間，并能夠在檢測到阿片類藥物使用過量等癥狀后，自動(dòng)釋放緩解藥物。在未來，阿片類藥物過量使用者，以及其他呼吸和心臟疾病等疾病患者，都有望從這種可食用設(shè)備中獲益。