Ultrasonido enfocado, un tratamiento potencial para la diabetes tipo 2

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La neuromodulación por ultrasonido puede prevenir la aparición de hiperglucemia o revertir la diabetes tipo 2 en ratones, ratas y cerdos de laboratorio.

Un equipo multiinstitucional de científicos utilizó ultrasonido enfocado periférico (pFUS) para estimular los nervios que controlan el sistema portal hepático (que devuelve la sangre del tracto digestivo y el bazo al hígado), ambas vías neuronales del hígado y el cerebro.

El equipo observó una mayor sensibilidad a la insulina, captación de glucosa y utilización de sustratos energéticos.

La estimulación mejoró la homeostasis de la glucosa en todo el cuerpo, específicamente la estabilidad de mantener el azúcar en la sangre hacia niveles normales saludables.

“El uso del ultrasonido podría cambiar las reglas del juego en la forma en que la medicina bioelectrónica, el uso de dispositivos electrónicos para modular el sistema nervioso del cuerpo, se usa y aplica a enfermedades, como la diabetes tipo 2“, comenta Christopher Puleo de GE Research.

“Los métodos no farmacéuticos y basados en dispositivos para aumentar o reemplazar los tratamientos farmacológicos actuales pueden agregar una opción terapéutica para médicos y pacientes en el futuro”.

Esta investigación histórica fue un esfuerzo de colaboración de varios años de ingenieros y científicos de GE Research, el Laboratorio DiCarlo de la Escuela de Ingeniería Samueli de UCLA, el Laboratorio Shin de la Facultad de Medicina de Albany, los laboratorios Chavan y Zanos en los Institutos Feinstein de Investigación Médica de Northwell Health. , y el Laboratorio Herzog de la Facultad de Medicina de Yale.

“La investigación comienza a unir mecánicamente los efectos fisiológicos y metabólicos de la neuromodulación a corto y largo plazo, un eslabón perdido en la forma en que entendemos, optimizamos e implementamos clínicamente las terapias de neuromodulación”, comenta el coautor Stavros Zanos.

El objetivo del estudio era determinar si los ultrasonidos pulsados dirigidos por imágenes podrían modular las vías neurometabólicas periféricas y de qué manera.

Los investigadores primero examinaron modelos de roedores de diabetes tipo 2 con grasa diabética Zucker (ZDF) y obesidad inducida por la dieta.

Cada animal se sometió a la localización y marcación guiada por imágenes del porta hepatis (la ubicación anatómica del plexo nervioso hepatoportal).

Luego, el equipo dirigió pFUS no invasivo al porta hepatis, realizando tratamientos de ultrasonido de 3 minutos una vez al día, para modular las neuronas dentro del plexo hepatoportal.

El ultrasonido se entregó utilizando una sonda de estimulación pFUS de 1,1 MHz que generó un estímulo ultrasónico con 200 mV por pulso, 150 ciclos de ráfaga y un período de ráfaga de 500 µs.

El equipo también administró tratamientos simulados a los animales de control, que recibieron todos los pasos del tratamiento excepto la activación del transductor pFUS.

Cuando pFUS se realizó diariamente en ratas ZDF durante 40 días, el tratamiento previno la aparición de hiperglucemia (niveles altos de glucosa en sangre), atenuó la hiperinsulinemia (niveles excesivos de insulina en la sangre) en comparación con los controles tratados con simulación y mantuvo la glucosa en sangre en niveles comparables a ratas no diabéticas.

Después de 20 días de tratamiento, los investigadores intercambiaron un subconjunto de ratas tratadas y simuladas.

pFUS disminuyó la glucosa circulante en los animales severamente hiperglucémicos que fueron controles simulados previos.

Tres días después de la interrupción de pFUS, el grupo que había recibido tratamiento comenzó a desarrollar hiperglucemia.

El equipo observó resultados similares en los modelos de obesidad inducida por la dieta, incluida la reducción de la glucosa en sangre, con niveles normales sostenidos durante al menos cinco semanas después del tratamiento.

“La estimulación de pFUS fue efectiva con modelos de diabetes tipo 2 tanto genéticos como inducidos por la dieta“, dice la co-investigadora principal Victoria Cotero, de GE Research.

Los investigadores realizaron tratamientos similares en ratones y cerdos en miniatura, mostrando el efecto de pFUS en la tolerancia a la glucosa y la utilización de glucosa, y continúan con la investigación preclínica.

“Todavía estamos determinando la frecuencia de los tratamientos necesarios para mantener la reversión de la diabetes bajo diferentes parámetros de estimulación”, comenta Jeffrey Ashe de GE Research.

Se acaba de completar un estudio piloto clínico en humanos para evaluar el efecto del ultrasonido hepático en la sensibilidad y tolerabilidad de la insulina en todo el cuerpo en personas con diabetes tipo 2.

Después de ayunar durante 10 h, los participantes recibieron un tratamiento pFUS de 15 min dirigido a la porta hepatis durante tres días consecutivos.

Patrocinado por GE Research, el estudio tuvo como objetivo evaluar el efecto del tratamiento con ultrasonido hepático en los cambios desde el inicio en la sensibilidad a la insulina en todo el cuerpo, la intolerancia a la glucosa y la secreción de insulina, evaluar el impacto en el metabolismo de la glucosa y probar la seguridad y tolerabilidad.

Fuente: Nature