Ученые создают экспериментальную систему кишечник-мозг в лабораторной посуде

Исследования так называемой оси кишечник-мозг продолжают открывать, как мозг и кишечник влияют друг на друга на здоровье и благополучие. Теперь исследователи пытаются больше узнать о дискурсе кишечника и мозга, используя модельную систему, встроенную в лабораторную посуду.

На протяжении десятилетий было известно, что мозг и кишечник, который включает желудок и кишечник, иметь отношения, основанные на открытых каналах общения. Научные исследования показали, что передача сигналов от кишечника к мозгу контролирует основные функции; как полный желудок, сигнализирующий мозгу прекратить есть -; и стал причастен к развитию сложных состояний, включая депрессию и аутоиммунные заболевания.

Кроме того, есть наш собственный сознательный опыт, который включает в себя «доверие к своей интуиции, "столкнувшись с трудным решением, становится тошнотворным, наблюдая за сценой в душе Психо , или чувствуя бабочек, когда кто-то входит в комнату.

Теперь исследователи из Университета Мэриленда в Колледж-Парке сконструировали экспериментальную систему кишечник-мозг в лабораторной посуде; часто называют лабораторией на кристалле; чтобы начать идентифицировать молекулы и сигнальные пути, с помощью которых общаются эти отдельные, но взаимозависимые системы органов.

<цитата>

Это впечатляющая ткань, химическая и электротехника. Команда разработала чип, который может поддерживать несколько типов тканей, в то же время объединяя химические и электрические датчики, способные надежно улавливать тонкие сигналы, происходящие между тканями в режиме реального времени ».

Дэвид Рампулла, Кандидат наук, Директор программы синтетической биологии, Национальный институт биомедицинской визуализации и биоинженерии (NIBIB)

Окончательная конструкция микросхемы представляет собой то, что команда описывает как систему Transwell. Он имеет отдельный отсек для «мини-кишки», состоящей из эндотелиальных клеток, которые составляют модель слизистой оболочки кишечника. и отдельный отсек для «мини-мозга, "модельная нервная система, состоящая из отрезанного от рака брюшного нервного канатика.

Раковый нерв использовался, потому что раки были основной животной моделью для изучения передачи сигналов по оси кишечник-мозг. Жидкая связь между двумя отсеками позволяла перемещать и контролировать сигнальные молекулы.

Разработав и построив свою модель кишечника и мозга, исследовательская группа провела первоначальные испытания. Одной из центральных сигнальных молекул, которые, как известно, играют ключевую роль в передаче сигналов от кишечника к мозгу, является нейромедиатор серотонин. Команда ввела серотонин в верхнюю часть кишечного модуля.

Датчики в системе показали, что нейротрансмиттер был успешно перенесен через поверхность эндотелиальных клеток к основанию эндотелия, где серотонин естественным образом высвобождается в кишечнике.

Через миллисекунды электрические датчики регистрировали возбуждение нейронов в нерве рака, указывая на то, что серотонин быстро диффундировал в нервный модуль; точное воспроизведение естественных электрофизиологических реакций, наблюдаемых в исследованиях на животных с использованием модели раков.

Команда уверена, что их система впервые позволит в реальном времени контролировать передачу сигналов между обеими тканями оси кишечник-мозг одновременно без необходимости выполнять инвазивные процедуры на людях или животных.

Будущие исследования, запланированные для системы, включают изучение того, как электрические сигналы от нервного шнура рака вызывают изменения в эндотелиальных клетках, которые связаны с эндотелиальной дисфункцией, приводящей к заболеванию.

Например, при аутоиммунных заболеваниях, таких как синдром раздраженного кишечника, происходит истончение эндотелия кишечника, что приводит к эндотелиальной дисфункции и воспалению. Исследования в новой системе могут быть чрезвычайно ценными для выявления нейрохимических сигналов, участвующих в развитии болезни, и разработки новых подходов к лечению таких сложных заболеваний.

• Исследование P2 COVID-19 не показало различий в безопасности между опаганибом и контрольными группами.
• Клетки кишечника предупреждают организм об опасности во время вторжения паразитов