Geresnis žarnyno ir smegenų ašies supratimas gali lemti naujus neurologinių sutrikimų gydymo būdus

Kiekvienas, kuris patyrė „drugelius skrandyje“ prieš pateikdamas didelį pristatymą, nenustebs sužinojęs, kad tarp jų žarnyno ir smegenų yra fizinis ryšys.

Neurologai ir medicinos specialistai šį ryšį vadina „žarnyno ir smegenų ašimi“ (GBA); geresnis GBA supratimas galėtų paskatinti neurologinių sutrikimų, tokių kaip depresija ir nerimas, gydymą ir gydymą, taip pat sergant daugybe lėtinių autoimuninių uždegiminių ligų, tokių kaip dirgliosios žarnos sindromas (IBS) ir reumatoidinis artritas.

Dabar, šios būklės ir ligos pirmiausia diagnozuojamos pagal pacientų pranešimus apie jų simptomus. Tačiau, neurologai ir gydytojai tiria GBA, norėdami rasti vadinamųjų šių ligų „biologinių žymenų“. GBA atveju, kad biologinis žymeklis greičiausiai yra serotoninas.

Taikydami šį sudėtingą ryšį tarp žarnyno ir smegenų, mokslininkai tikisi, kad jie galės atskleisti žarnyno mikrobiomo vaidmenį žarnyno ir smegenų sutrikimuose.

Su lengvai atpažįstamu biomarkeriu, tokiu kaip serotoninas, gali būti koks nors būdas išmatuoti, kaip žarnyno mikrobiomos disfunkcija veikia GBA signalizacijos kelius.

Turėdami įrankius, kurie galėtų pagerinti supratimą, padėti diagnozuoti ligą, ir pasiūlyti supratimą apie tai, kaip dieta ir mityba daro įtaką psichinei sveikatai, būtų labai vertingi.

Nacionalinis mokslo fondas finansavo 1 mln. Merilendo universiteto inžinerijos ekspertų komanda, neuromokslas, Taikomoji mikrobiologija, ir fizika padarė pažangą kurdama platformą, kuri galėtų stebėti ir modeliuoti žarnyno mikrobiomų serotonino aktyvumo apdorojimą realiuoju laiku.

Trys nauji paskelbti dokumentai išsamiai apibūdina darbo eigą, kuri apima serotonino aptikimo naujoves, įvertinant jo neurologinį poveikį, ir pajusti žarnyno epitelio pokyčius.

„Elektroninis cheminis serotonino matavimas naudojant„ Au-CNT “elektrodus, pagamintus iš akytų ląstelių kultūros membranų“ (https:/ / www. gamta. com/ straipsniai/ s41378-020-00184-4), komanda sukūrė platformą, kuri suteikia prieigą prie konkrečios serotonino gamybos vietos.

Platformoje buvo akyta membrana su integruotu serotonino jutikliu, ant kurio galima auginti žarnyno pamušalo modelį. Ši naujovė leido tyrėjams pasiekti tiek viršutinę, tiek apatinę ląstelių kultūros puses-tai svarbu, nes serotoninas išsiskiria iš ląstelių dugno.

Šis darbas yra pirmasis, parodantis galimą redokso molekulių aptikimo metodą, pvz., serotonino, tiesiai ant akyto ir lankstaus ląstelių kultūros substrato. Tai suteikia geresnę prieigą prie ląstelių išskiriamų molekulių ir sukuria kontroliuojamą žarnyno modelio aplinką, kad galėtų atlikti novatoriškus GBA tyrimus, nereikalaujant invazinių procedūrų žmonėms ar gyvūnams.

Antrasis komandos dokumentas, „Hibridinė biomonitoringo sistema žarnyno ir neuronų ryšiui“ (https:/ / ieeexplore. ieee. org/ dokumentas/ 9123494), remiasi pirmojo tyrimo išvadomis:mokslininkai toliau sukūrė serotonino matavimo platformą, kad galėtų įvertinti serotonino neurologinį poveikį.

Pridedant ir integruojant išpjaustytų vėžių nervų modelį su žarnyno gleivinės modeliu, komanda sukūrė žarnyno ir neurono sąsają, kuri gali elektrofiziologiškai įvertinti nervų atsaką į elektrochemiškai nustatytą serotoniną.

Šis pasiekimas leidžia tirti molekulinį signalizavimą tarp žarnyno ir nervų ląstelių, leidžia pirmą kartą stebėti abu GBA audinius realiuoju laiku.

Pagaliau, sąvoka, dizainas, ir naudojimas visai biomonitoringo platformai yra aprašytas trečiame dokumente, „3D atspausdintos elektrocheminio jutiklio integruotos„ Transwell “sistemos“ (https:/ / www. gamta. com/ straipsniai/ s41378-020-00208-z).

Šiame dokumente nagrinėjamas 3D spausdinto korpuso kūrimas, palaikyti sveiką žarnyno ląstelių kultūrą laboratorijoje, ir dviejų tipų jutiklių, integruotų į ląstelių kultūros membraną, įvertinimas.

Dvigubi jutikliai yra ypač svarbūs, nes jie teikia grįžtamąjį ryšį apie kelis sistemos komponentus, būtent dalys, kurios modeliuoja žarnyno gleivinės pralaidumą (stiprus ligos rodiklis) ir serotonino išsiskyrimą (bendravimo su nervų sistema matas).

Kartu su elektrocheminiu jutikliu, įvertintu naudojant standartinę redokso molekulę feroceno dimetanolį, buvo naudojamas impedanso jutiklis, skirtas stebėti ląstelių augimą ir aprėptį per membraną.

Naudojant abu šiuos jutiklius būtų galima stebėti žarnyno ląstelių kultūrą įvairiomis aplinkos ir mitybos sąlygomis. Tai taip pat leistų tyrėjams įvertinti barjero pralaidumo pokyčius (stiprus ligos rodiklis), ir serotonino išsiskyrimas (bendravimo su nervų sistema matas).

• Genų variantai gali suteikti užuominų apie sėkmingą vaikų eozinofilinio ezofagito gydymą
• Mokslininkai siekia sustabdyti netikėtus sąskaitas už kolonoskopiją