MADRID, 18 May. (EUROPA PRESS) -
Los ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, han demostrado que pueden estimular las células endocrinas que producen la hormona reguladora del hambre, la grelina, utilizando una cápsula ingerible que suministra una corriente eléctrica a las células.
Este método, según publican en la revista 'Science Robotics', podría resultar útil para tratar enfermedades que cursan con náuseas o pérdida de apetito, como la caquexia (pérdida de masa corporal que puede darse en pacientes con cáncer u otras enfermedades crónicas).
Las hormonas liberadas por el estómago, como la grelina, desempeñan un papel clave en la estimulación del apetito. Estas hormonas son producidas por células endocrinas que forman parte del sistema nervioso entérico, el cual controla el hambre, las náuseas y la sensación de saciedad.
En ensayos con animales, los investigadores demostraron que esta cápsula "electroceútica" podía aumentar significativamente la producción de grelina en el estómago. Creen que este método también podría adaptarse para administrar estimulación eléctrica a otras partes del tracto gastrointestinal.
Según Giovanni Traverso, profesor asociado de ingeniería mecánica en el MIT, gastroenterólogo en el Hospital Brigham and Women's y autor principal del trabajo, "este estudio ayuda a establecer la estimulación eléctrica mediante electroceúticos ingeribles como modo de desencadenar la liberación de hormonas a través del tracto gastrointestinal. Mostramos un ejemplo de cómo somos capaces de interactuar con la mucosa del estómago y liberar hormonas, y prevemos que esto podría utilizarse en otros sitios del tracto gastrointestinal que no hemos explorado aquí", añade.
El sistema nervioso entérico controla todos los aspectos de la digestión, incluido el movimiento de los alimentos a través del tracto gastrointestinal. Algunos pacientes con gastroparesia, un trastorno de los nervios estomacales que provoca un movimiento muy lento de los alimentos, han mostrado una mejoría sintomática tras la estimulación eléctrica generada por un dispositivo similar a un marcapasos que puede implantarse quirúrgicamente en el estómago.
Los médicos habían teorizado que la estimulación eléctrica provocaría la contracción del estómago, lo que ayudaría a impulsar la comida. Sin embargo, más tarde se descubrió que, aunque el tratamiento ayudaba a los pacientes a sentirse mejor, afectaba en menor medida a la motilidad. El equipo del MIT planteó la hipótesis de que la estimulación eléctrica del estómago podría estar provocando la liberación de grelina, conocida por promover el hambre y reducir la sensación de náuseas.
Para probar esta hipótesis, los investigadores utilizaron una sonda eléctrica para estimular eléctricamente el estómago de los animales. Comprobaron que tras 20 minutos de estimulación, los niveles de grelina en el torrente sanguíneo se elevaban considerablemente. También comprobaron que la estimulación eléctrica no provocaba ninguna inflamación significativa ni otros efectos adversos.
Una vez comprobado que la estimulación eléctrica provocaba la liberación de grelina, los investigadores se propusieron ver si podían conseguir lo mismo utilizando un dispositivo que pudiera tragarse y residir temporalmente en el estómago. Uno de los principales retos a la hora de diseñar un dispositivo de este tipo es garantizar que los electrodos de la cápsula puedan entrar en contacto con el tejido del estómago, que está recubierto de líquido.
Para crear una superficie más seca con la que los electrodos puedan interactuar, los investigadores dotaron a su cápsula de una superficie estriada que aleja el líquido de los electrodos. La superficie que diseñaron se inspira en la piel del lagarto diablo espinoso australiano, que utiliza escamas estriadas para recoger agua. Cuando el lagarto toca el agua con cualquier parte de su piel, el agua es transportada por capilaridad a lo largo de los canales hasta la boca del lagarto.
"Nos inspiramos en eso para incorporar texturas y patrones superficiales en el exterior de esta cápsula --dice James McRae, estudiante graduado del MIT y uno de los autores del estudio--. Esa superficie puede gestionar el fluido que potencialmente podría impedir que los electrodos tocasen el tejido del estómago, de modo que puede suministrar estimulación eléctrica de forma fiable".
La superficie de la cápsula está formada por surcos con un revestimiento hidrófilo. Estas ranuras funcionan como canales que alejan el líquido del tejido del estómago. Dentro del dispositivo hay un sistema electrónico alimentado por pilas que produce una corriente eléctrica que fluye a través de los electrodos de la superficie de la cápsula.
En el prototipo utilizado en este estudio, la corriente es constante, pero según los investigadores, las versiones futuras podrían diseñarse de modo que la corriente pudiera activarse y desactivarse de forma inalámbrica.
Los investigadores probaron la cápsula administrándola en el estómago de animales de gran tamaño y comprobaron que producía un aumento sustancial de los niveles de grelina en el torrente sanguíneo.
"Por lo que sabemos, éste es el primer ejemplo de uso de estímulos eléctricos a través de un dispositivo ingerible para aumentar los niveles endógenos de hormonas en el cuerpo, como la grelina. Y así, tiene este efecto de utilizar los propios sistemas del cuerpo en lugar de introducir agentes externos", afirma Khalil Ramadi, graduado del Departamento de Ingeniería Mecánica y del Programa Harvard-MIT en Ciencias de la Salud y Tecnología, y ahora profesor asistente de bioingeniería en la NYU Tandon School of Engineering y Director del Laboratorio de Neuroingeniería Avanzada y Medicina Traslacional en NYU Abu Dhabi.
Los investigadores descubrieron que, para que esta estimulación funcione, el nervio vago, que controla la digestión, debe estar intacto. Según su teoría, los impulsos eléctricos se transmiten al cerebro a través del nervio vago, que a su vez estimula las células endocrinas del estómago para que produzcan grelina.
El laboratorio de Traverso planea ahora explorar el uso de este método en otras partes del tracto gastrointestinal, y los investigadores esperan probar el dispositivo en pacientes humanos en los próximos tres años.
Según los investigadores, si se desarrolla para su uso en pacientes humanos, este tipo de tratamiento podría sustituir o complementar algunos de los fármacos que se utilizan actualmente para prevenir las náuseas y estimular el apetito en personas con caquexia o anorexia.
"Se trata de un dispositivo relativamente sencillo, por lo que creemos que podremos aplicarlo en humanos en un plazo relativamente breve", confía Traverso.
