Bolje razumijevanje osi crijeva i mozga može dovesti do novih tretmana neuroloških poremećaja

Svatko tko je doživio "leptire u trbuhu" prije održavanja velike prezentacije neće biti iznenađen saznanjem da postoji fizička veza između njihovih crijeva i njihovog mozga.

Neuroznanstvenici i medicinski stručnjaci ovu vezu nazivaju "osovina crijeva i mozga" (GBA); bolje razumijevanje GBA -e moglo bi dovesti do razvoja tretmana i lijekova za neurološke poremećaje poput depresije i anksioznosti, kao i za niz kroničnih autoimunih upalnih bolesti poput sindroma iritabilnog crijeva (IBS) i reumatoidnog artritisa.

Sada, ta se stanja i bolesti prvenstveno dijagnosticiraju prema izvještajima pacijenata o njihovim simptomima. Međutim, neuroznanstvenici i liječnici istražuju GBA kako bi pronašli takozvane "biomarkere" za ove bolesti. U slučaju GBA, taj biomarker je vjerojatno serotonin.

Ciljajući ovu složenu vezu između crijeva i mozga, istraživači se nadaju da mogu otkriti ulogu crijevnog mikrobioma u poremećajima crijeva i mozga.

S lako prepoznatljivim biomarkerom kao što je serotonin, možda postoji neki način da se izmjeri kako disfunkcija u crijevnom mikrobiomu utječe na GBA signalne putove.

Imati alate koji bi mogli povećati razumijevanje, pomoć u dijagnostici bolesti, i ponuditi uvid u to kako prehrana i prehrana utječu na mentalno zdravlje bili bi iznimno vrijedni.

S milijunom dolara financiranja Nacionalne zaklade za znanost, tim stručnjaka inženjera Sveučilišta Maryland, neuroznanost, primijenjena mikrobiologija, i fizika je napredovala u izgradnji platforme koja može nadzirati i modelirati procesiranje aktivnosti mikrobioma crijeva u serotoninu u stvarnom vremenu.

Tri nova objavljena rada detaljno opisuju napredak rada, što uključuje inovacije u otkrivanju serotonina, procjenjujući njegove neurološke učinke, i osjetiti male promjene na crijevnom epitelu.

U "Elektrokemijsko mjerenje serotonina pomoću Au-CNT elektroda izrađenih na membranama iz porozne ćelijske kulture" (https:/ / www. priroda. com/ članci/ s41378-020-00184-4), tim je razvio platformu koja omogućuje pristup određenom mjestu proizvodnje serotonina.

Platforma je uključivala poroznu membranu s integriranim senzorom serotonina na kojoj se može uzgojiti model crijevne sluznice. Ova inovacija omogućila je istraživačima pristup i gornjoj i donjoj strani stanične kulture-važno jer se serotonin luči iz dna stanica.

Rad je prvi koji prikazuje izvodljivu metodu za otkrivanje redoks molekula, kao što je serotonin, izravno na poroznom i fleksibilnom supstratu stanične kulture. Omogućuje vrhunski pristup molekulama oslobođenim stanicama i stvara kontrolirano modelno crijevno okruženje za izvođenje revolucionarnih GBA istraživanja bez potrebe za izvođenjem invazivnih postupaka na ljudima ili životinjama.

Drugi rad tima, "Hibridni sustav za biomonitoring za komunikaciju između crijeva i neurona" (https:/ / ieeexplore. ieee. org/ dokument/ 9123494), nadovezuje se na prve nalaze:istraživači su dalje razvili platformu za mjerenje serotonina kako bi mogla procijeniti neurološke učinke serotonina.

Dodavanjem i integriranjem seciranog modela živaca rakova s ​​modelom crijevne sluznice, tim je stvorio sučelje crijeva i neurona koje može elektrofiziološki procijeniti živčani odgovor na elektrokemijski otkriven serotonin.

Ovaj napredak omogućuje proučavanje molekularne signalizacije između crijeva i živčanih stanica, omogućujući po prvi put praćenje oba tkiva GBA u stvarnom vremenu.

Konačno, koncept, oblikovati, i uporaba za cijelu platformu za biomonitoring opisana je u trećem članku, "3D ispisani elektrokemijski senzorski integrirani Transwell sustavi" (https:/ / www. priroda. com/ članci/ s41378-020-00208-z).

Ovaj rad bavi se razvojem 3D tiskanog kućišta, održavanje zdrave kulture crijevnih stanica laboratorija na čipu, te procjenu dviju vrsta senzora integriranih na membrani stanične kulture.

Dvostruki senzori posebno su važni jer pružaju povratne informacije o više komponenti sustava-naime, dijelovi koji modeliraju propusnost crijevne sluznice (snažan pokazatelj bolesti) i njezino otpuštanje serotonina (mjera komunikacije s živčanim sustavom).

Uz elektrokemijski senzor-ocijenjen korištenjem standardne redoks molekule ferocen dimetanola-senzor impedancije korišten je za praćenje rasta stanica i pokrivenosti membrane.

Korištenje oba ova senzora omogućilo bi praćenje kulture crijevnih stanica u različitim uvjetima okoliša i prehrane. Također bi istraživačima omogućilo procjenu promjena u propusnosti barijera (snažan pokazatelj bolesti), i oslobađanje serotonina (mjera komunikacije s živčanim sustavom).

• Genske varijante mogu dati tragove za uspješno liječenje dječjeg eozinofilnog ezofagitisa
• Istraživači nastoje zaustaviti iznenadnu naplatu kolonoskopije