Vedci navrhujú experimentálny systém čreva a mozgu v laboratórnej miske

Výskum toho, čo je známe ako os čreva a mozgu, naďalej odhaľuje, ako mozog a črevá navzájom ovplyvňujú svoje zdravie a pohodu. Teraz sa vedci pokúšajú dozvedieť sa viac o diskurze čreva a mozgu pomocou modelového systému zabudovaného v laboratórnej miske.

Už desaťročia je známe, že mozog a črevo, ktorý zahŕňa žalúdok a črevá, mať vzťah, ktorý sa spolieha na otvorené komunikačné kanály. Vedecké štúdie dokázali, že črevná signalizácia mozgu riadi základné funkcie; ako plný žalúdok signalizujúci mozgu, aby prestal jesť -; a podieľa sa na vývoji komplexných stavov vrátane depresie a autoimunitných chorôb.

A potom existujú naše vlastné vedomé skúsenosti, ktoré zahŕňajú „dôveru v naše črevá, „keď stojíme pred ťažkým rozhodnutím, pri sledovaní scény so sprchou dnu sa majte Psycho , alebo cítiť motýle, keď ten istý niekto vojde do miestnosti.

Teraz vedci z University of Maryland v College Park vyvinuli experimentálny systém čreva a mozgu v laboratórnej miske; často označované ako lab-on-a-chip-; začať identifikovať molekuly a signálne dráhy, ktorými tieto oddelené, ale na sebe závislé orgánové systémy komunikujú.

Toto je pôsobivé tkanivo, chemické, a elektrotechniky. Tím navrhol čip, ktorý by mohol podporovať viac typov tkanív a súčasne integrovať chemické a elektrické senzory schopné spoľahlivo zachytiť jemnú signalizáciu prebiehajúcu medzi tkanivami v reálnom čase. "

David Rampulla, PhD., Riaditeľ programu v syntetickej biológii, Národný ústav biomedicínskeho zobrazovania a bioinžinierstva (NIBIB)

Konečný dizajn čipu obsahuje to, čo tím opisuje ako transwell systém. Má oddelené oddelenie pre „malé črevo“ tvorené endotelovými bunkami, ktoré predstavujú model črevnej výstelky, a oddelené oddelenie pre „mini-mozog, „modelový nervový systém tvorený brušnou nervovou šnúrou pitvaný z raka.

Bol použitý rakový nerv, pretože rak bol základným zvieracím modelom na štúdium signalizácie osi čreva a mozgu. Tekuté spojenie medzi dvoma oddeleniami umožňovalo pohyb a monitorovanie signálnych molekúl.

Po tom, ako navrhli a postavili svoj model čreva a mozgu, výskumný tím vykonal počiatočné testy. Jednou z centrálnych signálnych molekúl, o ktorých je známe, že hrajú kľúčovú úlohu v signalizácii čreva a mozgu, je neurotransmiter serotonín. Tím injekčne podal serotonín do hornej časti črevného modulu.

Senzory v systéme naznačili, že neurotransmiter bol úspešne prenesený cez povrch endotelových buniek na základňu endotelu, kde sa serotonín prirodzene uvoľňuje v čreve.

V priebehu milisekúnd, elektrické senzory detegovali vypaľovanie neurónov v rakovom nervu, čo naznačuje, že serotonín rýchlo difundoval do nervového modulu-; verne reprodukovať prirodzené elektrofyziologické reakcie pozorované v štúdiách na zvieratách pomocou modelu rakov.

Tím je presvedčený, že ich systém umožní prvýkrát v reálnom čase monitorovať signalizáciu medzi obidvomi tkanivami osi čreva a mozgu bez toho, aby bolo potrebné vykonávať invazívne postupy na ľuďoch alebo zvieratách.

Budúce štúdie plánované pre systém zahŕňajú skúmanie toho, ako elektrické signály z raka nervového kordu spôsobujú zmeny v endotelových bunkách, ktoré sú spojené s endotelovou dysfunkciou vedúcou k ochoreniu.

Napríklad, pri autoimunitných ochoreniach, ako je syndróm dráždivého čreva, dochádza k rednutiu črevného endotelu, čo má za následok dysfunkciu a zápal endotelu. Štúdie v novom systéme by mohli byť mimoriadne cenné pre identifikáciu neurochemickej signalizácie zapojenej do vývoja chorôb a usmernenie nových liečebných prístupov pre tieto komplexné choroby.

• Štúdia COVID-19 P2 nepreukázala žiadne významné rozdiely v bezpečnosti materiálu medzi opaganibom a kontrolnými ramenami
• Črevné bunky upozorňujú telo na nebezpečenstvo počas invázie parazitov