Uma melhor compreensão do eixo intestino-cérebro pode levar a novos tratamentos para distúrbios neurológicos

Qualquer pessoa que já sentiu "frio na barriga" antes de fazer uma grande apresentação não ficará surpreso ao saber que existe uma conexão física entre o intestino e o cérebro.

p Neurocientistas e profissionais médicos chamam essa conexão de "eixo intestino-cérebro" (GBA); uma melhor compreensão do GBA pode levar ao desenvolvimento de tratamentos e curas para distúrbios neurológicos, como depressão e ansiedade, bem como para uma série de doenças inflamatórias auto-imunes crônicas, como síndrome do intestino irritável (SII) e artrite reumatóide.

p Agora mesmo, essas condições e doenças são diagnosticadas principalmente pelos relatos dos pacientes sobre seus sintomas. Contudo, neurocientistas e médicos estão investigando o GBA para encontrar os chamados "biomarcadores" para essas doenças. No caso do GBA, esse biomarcador é provavelmente a serotonina.

p Ao direcionar esta conexão complexa entre o intestino e o cérebro, os pesquisadores esperam que eles possam descobrir o papel do microbioma intestinal em distúrbios intestinais e cerebrais.

p Com um biomarcador facilmente identificável, como a serotonina, pode haver alguma maneira de medir como a disfunção no microbioma intestinal afeta as vias de sinalização de GBA.

p Ter ferramentas que podem aumentar a compreensão, ajuda no diagnóstico de doenças, e oferecer uma visão sobre como a dieta e a nutrição afetam a saúde mental seria extremamente valioso.

p Com US $ 1 milhão em financiamento da National Science Foundation, uma equipe de especialistas em engenharia da Universidade de Maryland, neurociência, microbiologia aplicada, e a física tem avançado na construção de uma plataforma que pode monitorar e modelar o processamento em tempo real da atividade da serotonina do microbioma intestinal.

p Três novos artigos publicados detalham o andamento do trabalho, que inclui inovações na detecção de serotonina, avaliando seus efeitos neurológicos, e detectar mudanças mínimas no epitélio intestinal.

p Em "Medição Eletroquímica de Serotonina por Eletrodos de Au-CNT Fabricados em Membranas de Cultura de Células Porosas" (https:/ / www. natureza. com / artigos / s41378-020-00184-4), a equipe desenvolveu uma plataforma que fornece acesso ao local específico de produção de serotonina.

p A plataforma incluía uma membrana porosa com um sensor de serotonina integrado no qual um modelo do revestimento intestinal pode ser cultivado. Esta inovação permitiu aos pesquisadores acessar os lados superior e inferior da cultura celular - importante porque a serotonina é secretada da parte inferior das células.

p O trabalho é o primeiro a demonstrar um método viável para detecção de moléculas redox, como a serotonina, diretamente em um substrato de cultura de células poroso e flexível. Ele concede acesso superior a moléculas liberadas por células e cria um ambiente intestinal controlável para realizar pesquisas inovadoras de GBA sem a necessidade de realizar procedimentos invasivos em humanos ou animais.

p O segundo artigo da equipe, "A Hybrid Biomonitoring System for Gut-Neuron Communication" (https:/ / ieeexplore. ieee. org / documento/ 9123494), baseia-se nas descobertas do primeiro:os pesquisadores desenvolveram ainda mais a plataforma de medição da serotonina para que pudesse avaliar os efeitos neurológicos da serotonina.

p Ao adicionar e integrar um modelo de nervo de lagostim dissecado com o modelo de revestimento intestinal, a equipe criou uma interface intestino-neurônio que pode avaliar eletrofisiologicamente a resposta do nervo à serotonina detectada eletroquimicamente.

p Esse avanço permite o estudo da sinalização molecular entre as células intestinais e nervosas, possibilitando o monitoramento em tempo real de ambos os tecidos GBA pela primeira vez.

p Finalmente, o conceito, Projeto, e o uso de toda a plataforma de biomonitoramento é descrito em um terceiro artigo, "Sistemas Transwell integrados com sensores eletroquímicos impressos em 3D" (https:/ / www. natureza. com / artigos / s41378-020-00208-z).

p Este artigo investiga o desenvolvimento da caixa impressa em 3D, a manutenção de uma cultura de células intestinais de laboratório em um chip saudável, e a avaliação dos dois tipos de sensores integrados na membrana da cultura de células.

p Os sensores duplos são particularmente importantes porque fornecem feedback sobre vários componentes do sistema - a saber, as porções que modelam a permeabilidade do revestimento intestinal (um forte indicador de doença) e sua liberação de serotonina (uma medida de comunicação com o sistema nervoso).

p Junto com o sensor eletroquímico - avaliado usando uma molécula redox padrão ferroceno dimetanol - um sensor de impedância foi usado para monitorar o crescimento celular e a cobertura sobre a membrana.

p O uso de ambos os sensores permitiria o monitoramento de uma cultura de células intestinais sob várias condições ambientais e dietéticas. Também permitiria aos pesquisadores avaliar as mudanças na permeabilidade da barreira (um forte indicador de doença), e liberação de serotonina (uma medida de comunicação com o sistema nervoso).

• Variantes de genes podem fornecer pistas para o tratamento bem-sucedido de esofagite eosinofílica pediátrica
• Pesquisadores buscam impedir o faturamento surpresa para colonoscopia