Les neuroscientifiques et les professionnels de la santé appellent cette connexion « l'axe intestin-cerveau » (GBA) ; une meilleure compréhension de l'ACS pourrait conduire au développement de traitements et de remèdes pour les troubles neurologiques tels que la dépression et l'anxiété, ainsi que pour une gamme de maladies inflammatoires auto-immunes chroniques telles que le syndrome du côlon irritable (SCI) et la polyarthrite rhumatoïde.
À l'heure actuelle, ces conditions et maladies sont principalement diagnostiquées par les rapports des patients sur leurs symptômes. Cependant, des neuroscientifiques et des médecins étudient la GBA afin de trouver des « biomarqueurs » pour ces maladies. Dans le cas de la GBA, ce biomarqueur est probablement la sérotonine.
En ciblant cette connexion complexe entre l'intestin et le cerveau, les chercheurs espèrent pouvoir découvrir le rôle du microbiome intestinal dans les troubles intestinaux et cérébraux.
Avec un biomarqueur facilement identifiable comme la sérotonine, il peut y avoir un moyen de mesurer comment le dysfonctionnement du microbiome intestinal affecte les voies de signalisation GBA.
Avoir des outils qui pourraient augmenter la compréhension, aide au diagnostic de la maladie, et offrir un aperçu de l'impact de l'alimentation et de la nutrition sur la santé mentale serait extrêmement précieux.
Avec 1 million de dollars de financement de la National Science Foundation, une équipe d'experts en ingénierie de l'Université du Maryland, neurosciences, microbiologie appliquée, et la physique a progressé dans la construction d'une plate-forme capable de surveiller et de modéliser le traitement en temps réel de l'activité de la sérotonine du microbiome intestinal.
Trois nouveaux articles publiés détaillent l'avancement des travaux, qui comprend des innovations dans la détection de la sérotonine, évaluer ses effets neurologiques, et détecter des changements infimes dans l'épithélium intestinal.
Dans "Mesure électrochimique de la sérotonine par des électrodes Au-CNT fabriquées sur des membranes de culture cellulaire poreuses" (https:/
La plate-forme comprenait une membrane poreuse avec un capteur de sérotonine intégré sur lequel un modèle de la muqueuse intestinale peut être cultivé. Cette innovation a permis aux chercheurs d'accéder à la fois aux côtés supérieur et inférieur de la culture cellulaire, ce qui est important car la sérotonine est sécrétée par le fond des cellules.
Le travail est le premier à démontrer une méthode réalisable pour la détection de molécules redox, comme la sérotonine, directement sur un substrat de culture cellulaire poreux et flexible. Il offre un accès supérieur aux molécules libérées par les cellules et crée un environnement intestinal modèle contrôlable pour effectuer des recherches GBA révolutionnaires sans avoir besoin d'effectuer des procédures invasives sur des humains ou des animaux.
Le deuxième article de l'équipe, "Un système de biosurveillance hybride pour la communication intestin-neurone" (https:/
En ajoutant et en intégrant un modèle de nerf d'écrevisse disséqué au modèle de muqueuse intestinale, l'équipe a créé une interface intestin-neurone qui peut évaluer électrophysiologiquement la réponse nerveuse à la sérotonine détectée électrochimiquement.
Cette avancée permet l'étude de la signalisation moléculaire entre l'intestin et les cellules nerveuses, rendant possible la surveillance en temps réel des deux tissus GBA pour la première fois.
Finalement, le concept, conception, et l'utilisation de l'ensemble de la plateforme de biosurveillance est décrite dans un troisième article, "Systèmes Transwell intégrés de capteurs électrochimiques imprimés en 3D" (https:/
Cet article se penche sur le développement du boîtier imprimé en 3D, le maintien d'une culture cellulaire intestinale saine en laboratoire sur puce, et l'évaluation des deux types de capteurs intégrés sur la membrane de culture cellulaire.
Les capteurs doubles sont particulièrement importants car ils fournissent des informations sur plusieurs composants du système, à savoir, les parties qui modélisent la perméabilité de la muqueuse intestinale (un indicateur fort de maladie) et sa libération de sérotonine (une mesure de la communication avec le système nerveux).
Parallèlement au capteur électrochimique - évalué à l'aide d'une molécule redox standard de ferrocène diméthanol - un capteur d'impédance a été utilisé pour surveiller la croissance cellulaire et la couverture sur la membrane.
L'utilisation de ces deux capteurs permettrait de surveiller une culture de cellules intestinales dans diverses conditions environnementales et alimentaires. Cela permettrait également aux chercheurs d'évaluer les changements dans la perméabilité des barrières (un indicateur fort de la maladie), et la libération de sérotonine (une mesure de la communication avec le système nerveux).
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