Cientistas projetam sistema intestinal-cérebro experimental em uma placa de laboratório

A pesquisa sobre o que é conhecido como eixo intestino-cérebro continua a revelar como o cérebro e o intestino influenciam a saúde e o bem-estar um do outro. Agora, os pesquisadores estão se esforçando para aprender mais sobre o discurso intestinal-cérebro usando um sistema modelo construído em uma placa de laboratório.

É sabido há décadas que o cérebro e o intestino, que inclui o estômago e os intestinos, ter um relacionamento que depende de linhas de comunicação abertas. Estudos científicos demonstraram que a sinalização intestinal do cérebro controla as funções básicas; como um estômago cheio sinalizando ao cérebro para parar de comer -; e está implicado no desenvolvimento de condições complexas, incluindo depressão e doenças autoimunes.

E há nossas próprias experiências conscientes que incluem "confiar em nosso instinto, "quando confrontado com uma decisão difícil, ficando enjoado assistindo a cena do chuveiro Psicopata , ou sensação de frio na barriga quando alguém entra na sala.

Agora, pesquisadores da Universidade de Maryland em College Park desenvolveram um sistema experimental do intestino-cérebro em uma placa de laboratório; frequentemente referido como lab-on-a-chip-; para começar a identificar as moléculas e as vias de sinalização pelas quais esses sistemas de órgãos separados, porém interdependentes, se comunicam.

Este é um tecido impressionante, químico, e engenharia elétrica. A equipe projetou um chip que pode suportar vários tipos de tecido enquanto integra sensores químicos e elétricos capazes de captar com segurança a sinalização sutil que ocorre entre os tecidos em tempo real. "

David Rampulla, PhD, Diretor do Programa de Biologia Sintética, Instituto Nacional de Imagem Biomédica e Bioengenharia (NIBIB)

O projeto final do chip apresenta o que a equipe descreve como um sistema transwell. Possui um compartimento separado para o "mini-intestino" composto de células endoteliais que constituem o modelo do revestimento intestinal, e um compartimento separado para o "mini-cérebro, "um modelo de sistema nervoso feito de cordão nervoso abdominal dissecado de um lagostim.

O nervo do lagostim foi usado porque o lagostim tem sido um modelo animal básico para o estudo da sinalização do eixo intestino-cérebro. Uma conexão de fluido entre os dois compartimentos permitiu o movimento e o monitoramento de moléculas de sinalização.

Tendo projetado e construído seu modelo de intestino-cérebro, a equipe de pesquisa realizou os testes iniciais. Uma das moléculas de sinalização centrais conhecidas por desempenhar um papel fundamental na sinalização do cérebro do intestino é o neurotransmissor serotonina. A equipe injetou serotonina na parte superior do módulo intestinal.

Os sensores do sistema indicaram que o neurotransmissor foi transferido com sucesso através da superfície da célula endotelial para a base do endotélio, onde a serotonina é naturalmente liberada no intestino.

Em milissegundos, sensores elétricos detectaram o disparo de neurônios no nervo do lagostim, indicando que a serotonina havia se difundido rapidamente no módulo nervoso; reproduzir fielmente as respostas eletrofisiológicas naturais observadas em estudos com animais usando o modelo do lagostim.

A equipe está confiante de que seu sistema permitirá o monitoramento em tempo real da sinalização entre os tecidos do eixo intestino-cérebro simultaneamente pela primeira vez, sem a necessidade de realizar procedimentos invasivos em humanos ou animais.

Estudos futuros planejados para o sistema incluem o exame de como os sinais elétricos do cordão nervoso do lagostim causam alterações nas células endoteliais que estão associadas à disfunção endotelial, resultando em doença.

Por exemplo, em doenças autoimunes, como a síndrome do intestino irritável, há um afinamento do endotélio intestinal que resulta em disfunção endotelial e inflamação. Estudos no novo sistema podem ser extremamente valiosos para identificar a sinalização neuroquímica envolvida no desenvolvimento da doença e orientar novas abordagens de tratamento para essas doenças complexas.

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