Gli scienziati progettano un sistema sperimentale intestino-cervello in un piatto da laboratorio

La ricerca su ciò che è noto come l'asse intestino-cervello continua a rivelare come il cervello e l'intestino influenzino la salute e il benessere reciproci. Ora i ricercatori stanno cercando di saperne di più sul discorso intestino-cervello utilizzando un sistema modello costruito in un piatto da laboratorio.

È noto da decenni che il cervello e l'intestino, che comprende lo stomaco e l'intestino, avere una relazione che si basa su linee di comunicazione aperte. Studi scientifici hanno dimostrato che la segnalazione intestino-cervello controlla le funzioni di base; come uno stomaco pieno che segnala al cervello di smettere di mangiare -; ed è stato implicato nello sviluppo di condizioni complesse tra cui la depressione e le malattie autoimmuni.

E poi ci sono le nostre esperienze coscienti che includono "fidarsi del proprio istinto, "di fronte a una decisione difficile, avere la nausea guardando la scena della doccia in Psicopatico , o sentire le farfalle quando quel certo qualcuno entra nella stanza.

Ora i ricercatori dell'Università del Maryland a College Park hanno progettato un sistema sperimentale intestino-cervello in un piatto da laboratorio; spesso indicato come un lab-on-a-chip-; iniziare a identificare le molecole e le vie di segnalazione attraverso le quali comunicano questi sistemi di organi separati ma interdipendenti.

Questo è un tessuto impressionante, chimico, e ingegneria elettrica. Il team ha progettato un chip in grado di supportare più tipi di tessuto integrando sensori chimici ed elettrici in grado di rilevare in modo affidabile i sottili segnali che si verificano tra i tessuti in tempo reale".

David Rampula, dottorato di ricerca, Direttore del Programma in Biologia Sintetica, Istituto nazionale di imaging biomedico e bioingegneria (NIBIB)

Il design finale del chip presenta ciò che il team descrive come un sistema transwell. Ha un compartimento separato per il "mini-intestino" costituito da cellule endoteliali che costituiscono il modello del rivestimento intestinale, e uno scomparto separato per il "mini-cervello, "Un modello di sistema nervoso costituito dal cordone nervoso addominale sezionato da un gambero.

Il nervo del gambero è stato utilizzato perché il gambero è stato un modello animale di base per lo studio della segnalazione dell'asse intestino-cervello. Una connessione fluida tra i due compartimenti consentiva il movimento e il monitoraggio delle molecole di segnalazione.

Dopo aver progettato e costruito il loro modello di intestino-cervello, il gruppo di ricerca ha eseguito i test iniziali. Una delle molecole di segnalazione centrali note per svolgere un ruolo chiave nella segnalazione intestino-cervello è il neurotrasmettitore serotonina. Il team ha iniettato serotonina nella parte superiore del modulo intestinale.

I sensori nel sistema hanno indicato che il neurotrasmettitore è stato trasferito con successo attraverso la superficie delle cellule endoteliali alla base dell'endotelio dove la serotonina viene rilasciata naturalmente nell'intestino.

Entro millisecondi, sensori elettrici hanno rilevato l'attivazione dei neuroni nel nervo dei gamberi indicando che la serotonina si era rapidamente diffusa nel modulo nervoso; riproducendo fedelmente le naturali risposte elettrofisiologiche osservate negli studi sugli animali utilizzando il modello del gambero di fiume.

Il team è fiducioso che il loro sistema consentirà il monitoraggio in tempo reale della segnalazione tra i due tessuti dell'asse intestino-cervello simultaneamente per la prima volta senza la necessità di eseguire procedure invasive su esseri umani o animali.

Gli studi futuri pianificati per il sistema includono l'esame di come i segnali elettrici dal cordone nervoso dei gamberi causino cambiamenti nelle cellule endoteliali che sono associati alla disfunzione endoteliale con conseguente malattia.

Per esempio, nelle malattie autoimmuni come la sindrome dell'intestino irritabile, c'è un assottigliamento dell'endotelio intestinale che provoca disfunzione endoteliale e infiammazione. Gli studi nel nuovo sistema potrebbero essere estremamente preziosi per identificare la segnalazione neurochimica coinvolta nello sviluppo della malattia e guidare nuovi approcci terapeutici per malattie così complesse.

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