Los neurocientíficos y los profesionales médicos llaman a esta conexión el "eje intestino-cerebro" (GBA); una mejor comprensión de la GBA podría conducir al desarrollo de tratamientos y curas para trastornos neurológicos como la depresión y la ansiedad, así como para una variedad de enfermedades inflamatorias autoinmunes crónicas como el síndrome del intestino irritable (SII) y la artritis reumatoide.
Ahora, estas afecciones y enfermedades se diagnostican principalmente mediante los informes de los pacientes sobre sus síntomas. Sin embargo, neurocientíficos y médicos están investigando el GBA para encontrar los llamados "biomarcadores" para estas enfermedades. En el caso de GBA, ese biomarcador es probablemente la serotonina.
Al apuntar a esta compleja conexión entre el intestino y el cerebro, Los investigadores esperan poder descubrir el papel del microbioma intestinal en los trastornos intestinales y cerebrales.
Con un biomarcador fácilmente identificable como la serotonina, Puede haber alguna forma de medir cómo la disfunción en el microbioma intestinal afecta las vías de señalización de GBA.
Tener herramientas que puedan aumentar la comprensión ayuda con el diagnóstico de enfermedades, y ofrecer información sobre cómo la dieta y la nutrición afectan la salud mental sería extremadamente valioso.
Con $ 1 millón en fondos de la National Science Foundation, un equipo de expertos en ingeniería de la Universidad de Maryland, neurociencia, microbiología aplicada, y la física ha avanzado en la construcción de una plataforma que puede monitorear y modelar el procesamiento en tiempo real de la actividad de la serotonina del microbioma intestinal.
Tres nuevos artículos publicados detallan el progreso del trabajo, que incluye innovaciones en la detección de serotonina, evaluar sus efectos neurológicos, y detectar cambios mínimos en el epitelio intestinal.
En "Medición electroquímica de serotonina mediante electrodos de Au-CNT fabricados en membranas de cultivo celular poroso" (https:/
La plataforma incluía una membrana porosa con un sensor de serotonina integrado en el que se puede cultivar un modelo del revestimiento intestinal. Esta innovación permitió a los investigadores acceder a los lados superior e inferior del cultivo celular, lo que es importante porque la serotonina se secreta desde la parte inferior de las células.
El trabajo es el primero en demostrar un método factible para la detección de moléculas redox, como la serotonina, directamente sobre un sustrato de cultivo celular poroso y flexible. Otorga un acceso superior a las moléculas liberadas por las células y crea un entorno intestinal modelo controlable para realizar una investigación innovadora de GBA sin la necesidad de realizar procedimientos invasivos en humanos o animales.
El segundo artículo del equipo, "Un sistema de biomonitoreo híbrido para la comunicación intestino-neurona" (https:/
Al agregar e integrar un modelo de nervio de cangrejo de río disecado con el modelo de revestimiento intestinal, El equipo creó una interfaz intestino-neurona que puede evaluar electrofisiológicamente la respuesta nerviosa a la serotonina detectada electroquímicamente.
Este avance permite el estudio de la señalización molecular entre el intestino y las células nerviosas, haciendo posible la monitorización en tiempo real de ambos tejidos GBA por primera vez.
Finalmente, el concepto, diseño, y el uso de toda la plataforma de biomonitoreo se describe en un tercer artículo, "Sistemas Transwell integrados con sensor electroquímico impreso en 3D" (https:/
Este artículo profundiza en el desarrollo de la carcasa impresa en 3D, el mantenimiento de un cultivo de células intestinales sano de laboratorio en un chip, y la evaluación de los dos tipos de sensores integrados en la membrana del cultivo celular.
Los sensores duales son particularmente importantes porque brindan retroalimentación sobre múltiples componentes del sistema, a saber, las porciones que modelan la permeabilidad del revestimiento intestinal (un fuerte indicador de enfermedad) y su liberación de serotonina (una medida de comunicación con el sistema nervioso).
Junto con el sensor electroquímico, evaluado con una molécula redox estándar de ferroceno dimetanol, se utilizó un sensor de impedancia para controlar el crecimiento celular y la cobertura sobre la membrana.
El uso de estos dos sensores permitiría monitorear un cultivo de células intestinales en diversas condiciones ambientales y dietéticas. También permitiría a los investigadores evaluar los cambios en la permeabilidad de la barrera (un fuerte indicador de enfermedad), y liberación de serotonina (una medida de comunicación con el sistema nervioso).
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