Forscher erwarten von dem Verfahren neue Untersuchungen zum Mikrobiom des Verdauungssystems sowie zu den Ursachen von Krankheiten wie entzündlichen Darmerkrankungen und Dickdarmkrebs und deren Behandlung.
Das online beschriebene Verfahren am 11. Dezember in Naturkommunikation beinhaltet die chirurgische Implantation eines transparenten Fensters in die Bauchhaut einer Maus über dem Dickdarm. Ähnliche Setups werden bereits verwendet, um Live-Einblicke in das detaillierte Innenleben des Gehirns zu ermöglichen. Rückenmark, Leber, Lunge und andere Organe. Bildgebung eines lebenden Dickdarms, jedoch, ist ein schlüpfrigerer Vorschlag.
Ein Gehirn bewegt sich nicht viel, aber der Dickdarm tut es, Dies macht es schwierig, detaillierte Bilder auf eine einzelne Zelle zu übertragen. Wir haben ein Magnetsystem entwickelt, das stark genug ist, um den Dickdarm während der Bildgebung zu stabilisieren, um dieses Auflösungsniveau zu erreichen. kann aber schnell ausgeschaltet werden, damit sich der Dickdarm frei bewegen kann."
Xiling Shen, der Hawkins Family Associate Professor of Biomedical Engineering an der Duke University
Die Immobilisierung des Dickdarms für die Bildgebung ist für traditionelle Methoden wie Klebstoff oder Nähte eine schwierige Aufgabe. Sie können bestenfalls Entzündungen verursachen, die die meisten Experimente ruinieren würden. Im schlimmsten Fall können sie Verstopfungen verursachen, was die untersuchte Maus schnell töten kann.
Um dieses Problem zu umgehen, Shen hat ein magnetisches Gerät entwickelt, das einem winzigen Nasenstreifen aus Metall ähnelt und sicher am Dickdarm befestigt werden kann. Ein Magnetfeld rastet den Dickdarm ein und hält ihn während der Bildgebung stabil. aber einmal ausgeschaltet, lässt den Dickdarm sich frei bewegen und normal funktionieren.
Ein lebenswichtiges Organ, das einen Großteil des Mikrobioms des Verdauungssystems beherbergt, der Dickdarm kann von Krankheiten wie entzündlichen Darmerkrankungen, funktionelle Magen-Darm-Erkrankungen und Krebs. Es spielt auch eine Schlüsselrolle bei der Regulierung des Immunsystems, und kann über Sakralnerven direkt mit dem Gehirn kommunizieren.
"Es besteht ein großes Bedürfnis, den Dickdarm besser zu verstehen, weil es an so vielen Krankheiten leiden kann und so viele Rollen mit erheblichen Auswirkungen auf die Gesundheit spielt, ", sagte Shen. Im Arbeitszimmer, Shen und seine Kollegen führten mehrere Proof-of-Principle-Experimente durch, die Ausgangspunkte für zukünftige Forschungsrichtungen bieten.
Die Forscher kolonisierten zunächst einen lebenden Mausdarm mit E. coli-Bakterien, von Morbus-Crohn-Patienten stammen, die mit fluoreszierenden Proteinen markiert waren. Die Forscher zeigten dann, dass sie die Migration verfolgen konnten, Wachstum und Verfall der Bakterien für mehr als drei Tage. Diese Fähigkeit könnte Forschern helfen, nicht nur zu verstehen, wie antagonistische Bakterien den Dickdarm befallen, Shen sagt, aber die positiven Rollen, die Probiotika spielen können und welche Stämme Menschen mit Magen-Darm-Erkrankungen am besten helfen können.
Im nächsten Versuch, Mäuse wurden mit verschiedenen Typen von fluoreszierenden Immunzellen gezüchtet. Die Forscher lösten dann eine Entzündung im Dickdarm aus und beobachteten sorgfältig die Aktivierung dieser Immunzellen. Shen sagt, Dieser Ansatz könnte bei verschiedenen Arten von Immunzellen und Krankheiten angewendet werden, um ein besseres Verständnis dafür zu gewinnen, wie das Immunsystem auf Herausforderungen reagiert.
Shen und seine Kollegen zeigten dann, dass sie epitheliale Stammzellen des Dickdarms, die mit Darmkrebs assoziiert sind, während der gesamten Strahlenbehandlung markieren und verfolgen können. Sie zeigten auch, dass sie beobachten konnten, wie die Nerven im gesamten Dickdarm auf die Stimulation der Sakralnerven reagierten. eine aufkommende Therapie zur Behandlung von Motilitäts- und Immunstörungen wie funktionellen Magen-Darm-Erkrankungen und Reizdarmerkrankungen.
"Während wir wissen, dass die elektrische Stimulation der Sakralnerven die Symptome dieser Magen-Darm-Erkrankungen lindern kann, wir haben derzeit keine Ahnung, warum oder eine Möglichkeit, diese Behandlungen zu optimieren, " sagte Shen. "In der Lage zu sein zu sehen, wie die Neuronen des Dickdarms auf verschiedene Wellenformen reagieren, Frequenzen und Amplituden der Stimulation werden von unschätzbarem Wert sein, um diesen Ansatz für mehr Patienten zu einer besseren Option zu machen."
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