De National Institutes of Health hebben $ 2,9 miljoen toegekend aan MSU-hoogleraren Frances Lefcort, Seth Walk en Valerie Copié voor hun onderzoek naar familiale dysautonomie, een ziekte die het zenuwstelsel aanvalt en verwoest. De vijfjarige beurs zal hun onderzoek en studentenonderwijs financieren, waaronder de verschillende niet-gegradueerden en twee afgestudeerde studenten die momenteel onderzoek bijdragen aan het project.
Het laboratorium van Lefcort heeft onderzoek gedaan naar familiale dysautonomie, een ziekte die in haar familie voorkomt, voor acht jaar. Ze legde uit dat de ziekte in de baarmoeder begint, waar delen van het zenuwstelsel zich niet goed ontwikkelen. Het wordt in de loop van de jaren steeds erger naarmate de zenuwcellen afsterven.
Hoewel zeldzaam, de genetische mutatie die familiale dysautonomie veroorzaakt, is geïdentificeerd, waardoor het een bruikbaar model is voor onderzoek naar andere neurodegeneratieve ziekten, zoals Alzheimer en Parkinson, zei Lefcort, wie is de Letters and Science Distinguished Professor in de afdeling Celbiologie en Neurowetenschappen van MSU.
Ze zei dat een veelvoorkomend probleem bij mensen met familiaire dysautonomie is dat ze erg dun zijn en moeite hebben om aan te komen, wat een metabool probleem zou suggereren. Een andere is dat het maagdarmkanaal niet normaal functioneert, wat leidt tot diarree, constipatie, slokdarmreflux of andere gastro-intestinale problemen.
Lefcort zocht experts in beide onderzoeksgebieden bij haar MSU-collega's:Walk's expertise ligt in darmmicrobioom, en Copié bestudeert de stofwisseling. Ze leerde dat het zenuwstelsel nauw betrokken is bij het menselijke darmmicrobioom en wordt beïnvloed door de stofwisseling.
"Er zijn meer dan 100 miljoen neuronen alleen in je buik, en het is algemeen bekend dat er uitgebreide communicatie is tussen de hersenen en de darmen via de darm-hersen-as, ' zei Lefcort.
Het realiseren van het waarschijnlijke verband tussen hun onderzoek, het interdisciplinaire trio werkte samen om de rol van het darmmicrobioom verder te bestuderen, zenuwstelsel en metabolisme (ook wel "metaboloom" genoemd) bij familiale dysautonomie. Met behulp van speciaal gefokte Walk's, kiemvrije laboratoriummuizen als model, de wetenschappers hopen selectief "elk been van de driehoek te manipuleren om te bepalen hoe deze systemen elkaar beïnvloeden en bijdragen aan neurodegeneratieve ziekten, ' zei Lefcort.
"Er is nog nooit zoiets gedaan bij deze ziekte, en het begint pas te gebeuren bij ernstige ziekten zoals Alzheimer en Parkinson, " zei Lefcort. "We zijn van mening dat het werk van deze subsidie niet alleen ons begrip van familiale dysautonomie zal vergroten, maar bieden ook een geweldig model om te begrijpen hoe het darmmicrobioom, metaboloom en zenuwstelsel werken samen in deze belangrijke neurogeneratieve ziekten."
Het trio heeft al veelbelovende voorlopige gegevens verzameld door een samenwerking met het Dysautonomia Center van de New York University, die alle Noord-Amerikaanse patiënten met familiale dysautonomia ziet.
"Ze hebben ons ontlastings- en bloedmonsters gestuurd van hun patiënten en de familieleden van hun patiënten, en we hebben al aangetoond dat het microbioom van die patiënten significant verschilt van dat van hun familieleden, " zei Lefcort. "We hebben goede gegevens die suggereren dat we hier iets hebben, en nu met behulp van onze muismodellen, we kunnen de causaliteit echt uit elkaar halen -- is er een stofwisselingsprobleem dat het microbioom aantast, en/of is het het microbioom dat het metabolisme verandert en bijdraagt aan de neurodegeneratie?"
Lefcort zal het zenuwstelsel in de maagdarmkanalen van de laboratoriummuizen analyseren, antwoorden zoeken op vragen zoals of het veranderen van het metabolisme of het microbioom neurodegeneratie helpt voorkomen.
Walk regisseert de microbioomgerichte aspecten van het project, die een gedetailleerd onderzoek zal omvatten van bacteriën die in de darmen van patiënten met neurodegeneratieve ziekte leven. Hij zal ook onderzoek leiden dat is gericht op het microbioom en of bacteriën in de darm verbindingen produceren die neuronen aanzetten om te groeien of af te sterven. Hij zal dit doen met behulp van geavanceerde DNA-sequencing in combinatie met kiemvrije en gnotobiotische muizen.
"Kiemvrije muizen zijn volledig steriel en er leven geen micro-organismen in of op hen. Deze dieren helpen ons te begrijpen welke aspecten van onze 'gezondheid' ontbreken als er geen microben in de buurt zijn, " zei lopen, een universitair hoofddocent bij de afdeling Microbiologie en Immunologie van MSU in het College of Agriculture en het College of Letters and Science. "Gnotobiotische muizen hebben een gedefinieerd microbioom, waardoor we de specifieke voordelen van een bepaalde microbiële gemeenschap kunnen ontdekken."
Kopie, een professor in de afdeling Chemie en Biochemie van MSU en directeur van het Nuclear Magnetic Resonance Center, zal de inspanning leiden om de metabolische processen te identificeren die worden aangetast door familiale dysautonomie en hoe die stoornissen in de energieproductie de darm-hersen-as beïnvloeden en bijdragen aan neurodegeneratie.
"Ons laboratorium zal verantwoordelijk zijn voor het uitvoeren van de wereldwijde profilering en karakterisering van metabolieten van kleine moleculen die aanwezig zijn in ontlasting- en serummonsters van familiale dysautonomie-patiënten en diermodellen, Copié zei. "Deze studies zullen nucleaire magnetische spectroscopie en massaspectrometrietechnieken integreren om de metabole veranderingen te identificeren die plaatsvinden in familiale dysautonomia. Ons doel is om te onderzoeken of we de metabole tekorten die zijn waargenomen bij familiale dysautonomie via microbioominterventie kunnen herstellen en of het herstellen van gezonde metabolomen neurodegeneratie kan helpen of vertragen of kan helpen de neuronale gezondheid te herstellen."
De metabole gegevens met hoge resolutie die door het NMR-centrum worden gegenereerd, zullen bijdragen aan het gebied van biomedisch onderzoek en "zullen ons helpen beter te begrijpen hoe het metaboloom, microbioom en neuronale circuits werken samen en kunnen bij beschadiging leiden tot onomkeerbare neurodegeneratie, ' zei Kopie.
"Het is duidelijk dat de triggers voor Parkinson anders zijn, Alzheimer en ALS, maar ze komen allemaal samen op gemeenschappelijke stroomafwaartse paden, " zei Lefcort. "We hebben aangetoond dat familiale dysautonomie samenkomt op dezelfde paden. Nutsvoorzieningen, we proberen uit te vinden of we kunnen ingrijpen op deze gemeenschappelijke punten.
"Alles wat we hier ontdekken, zal van toepassing zijn op de belangrijkste neurodegeneratieve aandoeningen, " ze zei.
Genetica kan de samenstelling van het microbioom meer beïnvloeden dan omgevingsfactoren
Verlies van darmepitheelbarrière die verantwoordelijk is voor COVID-19-gerelateerde MIS-C bij kinderen,
Hoe helpen gastheerfactoren zoals het longmicrobioom bij SARS-CoV‐2-infectie?
Vaginale bacteriën gekoppeld aan vroeggeboorte
Een fysieke en genetische kaart van Cannabis sativa maken
Rotavirus speelt rol bij ontwikkeling van type 1 diabetes
Wetenschappers ontwikkelen peptiden die het evenwicht in darmbacteriën herstellen en atherosclerose omkeren
Onderzoekers blijven de rol van darmbacteriën op de gezondheid onderzoeken, inclusief de link naar depressie, auto-immuunziekten, mentale gezondheid, en obesitas. Nutsvoorzieningen, een team van wet
De eerste bevindingen van het Human Microbiome Project leidden tot 'honderden vervolgonderzoeken'
Het Human Microbiome Project (HMP) is een initiatief ontwikkeld door de National Institutes of Health om het menselijke microbioom te karakteriseren bij zowel gezonde volwassenen als bij mensen met sp
Darmmicrobioom kan een rol spelen bij ernstige COVID-19
De huidige wereldwijde COVID-19-pandemie wordt veroorzaakt door bèta-coronavirus ernstig acuut respiratoir syndroom coronavirus-2 (SARS-CoV-2), die meer dan 22,1 miljoen mensen heeft besmet en wereldw