Suoliston ja aivojen akselin parempi ymmärtäminen voi johtaa uusiin hoitoihin neurologisille häiriöille

Jokainen, joka on kokenut "perhosia vatsassa" ennen suuren esityksen pitämistä, ei yllätä, kun oppii, että suolen ja aivojen välillä on fyysinen yhteys.

Neurotieteilijät ja lääketieteen ammattilaiset kutsuvat tätä yhteyttä "suoliston ja aivojen akseliksi" (GBA); GBA:n parempi ymmärtäminen voisi johtaa hoitojen ja parannuskeinojen kehittämiseen neurologisiin häiriöihin, kuten masennukseen ja ahdistuneisuuteen, sekä useiden kroonisten autoimmuunisten tulehdussairauksien, kuten ärtyvän suolen oireyhtymän (IBS) ja nivelreuman, hoitoon.

Juuri nyt, nämä sairaudet ja sairaudet diagnosoidaan ensisijaisesti potilaiden raportoimalla oireistaan. Kuitenkin, neurotieteilijät ja lääkärit tutkivat GBA:ta löytääkseen niin kutsuttuja "biomarkkereita" näille sairauksille. GBA:n tapauksessa että biomarkkeri on todennäköisesti serotoniini.

Kohdistamalla tämä monimutkainen suoliston ja aivojen välinen yhteys, tutkijat toivovat voivansa selvittää suoliston mikrobiomin roolin sekä suolisto- että aivosairauksissa.

Helposti tunnistettavalla biomarkkerilla, kuten serotoniinilla, voi olla jokin tapa mitata, miten suoliston mikrobiomin toimintahäiriö vaikuttaa GBA -signalointireitteihin.

Jos sinulla on työkaluja, jotka voivat lisätä ymmärrystä, apua sairauden diagnosoinnissa, ja tarjota tietoa siitä, miten ruokavalio ja ravitsemus vaikuttavat mielenterveyteen, olisi erittäin arvokasta.

Kansallisella tiedesäätiöllä on miljoona dollaria rahoitusta, ryhmä Marylandin yliopiston insinöörejä, neurotiede, sovellettu mikrobiologia, ja fysiikka on edistynyt sellaisen alustan rakentamisessa, joka voi seurata ja mallintaa suolen mikrobiomin serotoniiniaktiivisuuden reaaliaikaista käsittelyä.

Kolme uutta julkaistua artikkelia kertoo työn edistymisestä, joka sisältää innovaatioita serotoniinin havaitsemiseksi, arvioida sen neurologisia vaikutuksia, ja tunnistaa pieniä muutoksia suolen epiteelissä.

Kirjassa "Serotoniinin sähkökemiallinen mittaus Au-CNT-elektrodeilla, jotka on valmistettu huokoisille soluviljelykalvoille" (https:/ / www. luonto. fi/ artikkelit/ s41378-020-00184-4), tiimi kehitti alustan, joka tarjoaa pääsyn tiettyyn serotoniinin tuotantopaikkaan.

Alusta sisälsi huokoisen kalvon, jossa oli integroitu serotoniinianturi, jolla voidaan kasvattaa suoliston limakalvon malli. Tämän innovaation ansiosta tutkijat pääsivät sekä soluviljelmän ylä- että alapuolelle-tämä on tärkeää, koska serotoniini erittyy solujen pohjasta.

Teos on ensimmäinen, joka osoittaa toteuttamiskelpoisen menetelmän redoksimolekyylien havaitsemiseksi, kuten serotoniini, suoraan huokoiselle ja joustavalle soluviljelyalustalle. Se tarjoaa erinomaisen pääsyn soluista vapautuviin molekyyleihin ja luo hallittavan suolistomalliympäristön uraauurtavan GBA-tutkimuksen suorittamiseen ilman tarvetta suorittaa invasiivisia toimenpiteitä ihmisille tai eläimille.

Joukkueen toinen paperi, "Hybridi-biomonitorointijärjestelmä suoliston ja neuroniviestintään" (https:/ / ieeexplore. ieee. org/ asiakirja/ 9123494), perustuu ensimmäisen havaintoihin:tutkijat kehittivät serotoniinin mittausalustan edelleen, jotta se voisi arvioida serotoniinin neurologisia vaikutuksia.

Lisäämällä ja integroimalla leikattu ravun hermomalli suolen vuorausmalliin, tiimi loi suolen ja neuronin rajapinnan, joka voi elektrofysiologisesti arvioida hermovastetta sähkökemiallisesti havaittuun serotoniiniin.

Tämä kehitys mahdollistaa suoliston ja hermosolujen välisen molekyylisignaloinnin tutkimuksen, mahdollistaa reaaliaikaisen seurannan molemmista GBA-kudoksista ensimmäistä kertaa.

Lopuksi, käsite, design, ja käyttöä koko biomonitorointialustalle on kuvattu kolmannessa asiakirjassa, "3D -painetut sähkökemialliset anturit, integroidut Transwell -järjestelmät" (https:/ / www. luonto. fi/ artikkelit/ s41378-020-00208-z).

Tämä paperi käsittelee 3D-tulostetun kotelon kehittämistä, terveen lab-on-a-chip-suolen soluviljelmän ylläpito, ja soluviljelykalvoon integroitujen kahden tyyppisten antureiden arviointi.

Kaksoissensorit ovat erityisen tärkeitä, koska ne antavat palautetta useista järjestelmän osista-nimittäin osat, jotka mallinnavat suolen limakalvon läpäisevyyttä (voimakas taudin indikaattori) ja sen serotoniinin vapautumista (viestintä hermostoon).

Sähkökemiallisen anturin rinnalla-arvioituna käyttäen tavallista redoksimolekyyliä ferroseenidimetanolia-impedanssianturia käytettiin solujen kasvun ja peiton seuraamiseen kalvon päällä.

Molempien näiden antureiden käyttäminen mahdollistaisi suolen soluviljelmän seurannan erilaisissa ympäristö- ja ravitsemusolosuhteissa. Sen avulla tutkijat voisivat myös arvioida muutoksia esteiden läpäisevyydessä (vahva taudin indikaattori), ja serotoniinin vapautuminen (kommunikaation mitta hermoston kanssa).

• Geenivariantit voivat antaa vihjeitä lasten eosinofiilisen ruokatorven tulehduksen onnistuneesta hoidosta
• Tutkijat pyrkivät lopettamaan yllättävän laskutuksen kolonoskopiasta