Lepšie porozumenie osi čreva a mozgu môže viesť k novej liečbe neurologických porúch

Každý, kto zažil „motýle v žalúdku“ pred veľkou prezentáciou, bude neprekvapený, keď zistí, že medzi ich črevom a mozgom je fyzické spojenie.

Neurovedci a zdravotnícki pracovníci nazývajú toto spojenie „os čreva a mozgu“ (GBA); lepšie porozumenie GBA by mohlo viesť k vývoju spôsobov liečby a liečenia neurologických porúch, ako sú depresia a úzkosť, ako aj pre celý rad chronických autoimunitných zápalových ochorení, ako je syndróm dráždivého čreva (IBS) a reumatoidná artritída.

Práve teraz, tieto stavy a choroby sú primárne diagnostikované podľa správ pacientov o ich symptómoch. Avšak, neurovedci a lekári skúmajú GBA s cieľom nájsť takzvané „biomarkery“ týchto chorôb. V prípade GBA, tento biomarker je pravdepodobne serotonín.

Zameraním na toto komplexné spojenie medzi črevom a mozgom, Vedci dúfajú, že sa im podarí odhaliť úlohu črevného mikrobiómu pri črevných aj mozgových poruchách.

S ľahko identifikovateľným biomarkerom, ako je serotonín, môže existovať nejaký spôsob, ako zmerať, ako dysfunkcia v črevnom mikrobióme ovplyvňuje signálne dráhy GBA.

Majú nástroje, ktoré by mohli zvýšiť porozumenie, pomoc pri diagnostike chorôb, a ponúknuť pohľad na to, ako diéta a výživa ovplyvňuje duševné zdravie, budú veľmi cenné.

Vďaka financovaniu Národnej vedeckej nadácie 1 milión dolárov, tím odborníkov z oblasti inžinierstva z University of Maryland, neuroveda, aplikovaná mikrobiológia, a fyzika napreduje pri budovaní platformy, ktorá môže monitorovať a modelovať spracovanie aktivity serotonínu v črevnom mikrobióme v reálnom čase.

Tri nové publikované práce podrobne opisujú priebeh práce, ktorá zahŕňa inovácie v detekcii serotonínu, posúdenie jeho neurologických účinkov, a snímanie drobných zmien v črevnom epiteli.

V „Elektrochemickom meraní serotonínu elektródami Au-CNT vyrobenými na membránach poréznych bunkových kultúr“ (https:/ / www. príroda. com/ články/ s41378-020-00184-4), tím vyvinul platformu, ktorá poskytuje prístup k špecifickému miestu produkcie serotonínu.

Platforma obsahovala poréznu membránu s integrovaným senzorom serotonínu, na ktorej je možné pestovať model črevnej výstelky. Táto inovácia umožnila výskumníkom prístup na hornú aj dolnú stranu bunkovej kultúry-dôležité, pretože serotonín sa vylučuje z dna buniek.

Práca je prvou, ktorá demonštruje realizovateľnú metódu na detekciu redoxných molekúl, ako je serotonín, priamo na porézny a flexibilný substrát bunkovej kultúry. Poskytuje vynikajúci prístup k molekulám uvoľneným z buniek a vytvára kontrolovateľné modelové črevné prostredie na vykonávanie prevratného výskumu GBA bez toho, aby bolo potrebné vykonávať invazívne postupy na ľuďoch alebo zvieratách.

Druhý dokument tímu, „Hybridný biomonitorovací systém pre komunikáciu medzi črevami a neurónmi“ (https:/ / tj skúmať. ieee. org/ dokument/ 9123494), nadväzuje na zistenia prvého:vedci ďalej vyvinuli platformu na meranie serotonínu, aby mohla hodnotiť neurologické účinky serotonínu.

Pridaním a integrovaním rozrezaného modelu nervového raka do modelu črevnej výstelky, tím vytvoril rozhranie črevno-neurónové, ktoré môže elektrofyziologicky hodnotiť nervovú odpoveď na elektrochemicky detegovaný serotonín.

Tento pokrok umožňuje štúdium molekulárnej signalizácie medzi črevnými a nervovými bunkami, umožnenie prvého monitorovania oboch tkanív GBA v reálnom čase.

Nakoniec, koncept, dizajn, a použitie pre celú platformu biomonitoringu je popísané v treťom dokumente, „Integrované systémy Transwell s 3D tlačeným elektrochemickým senzorom“ (https:/ / www. príroda. com/ články/ s41378-020-00208-z).

Tento článok sa zaoberá vývojom puzdra s 3D tlačou, udržiavanie zdravej črevnej bunkovej kultúry lab-on-a-chip, a vyhodnotenie dvoch typov senzorov integrovaných na membráne bunkovej kultúry.

Duálne snímače sú obzvlášť dôležité, pretože poskytujú spätnú väzbu o viacerých komponentoch systému-konkrétne časti, ktoré modelujú priepustnosť črevnej výstelky (silný indikátor ochorenia) a uvoľňovanie serotonínu (miera komunikácie s nervovým systémom).

Spolu s elektrochemickým senzorom-hodnoteným pomocou štandardnej redoxnej molekuly ferocén dimetanolu-sa na monitorovanie rastu buniek a pokrytia membránou použil impedančný senzor.

Použitie oboch týchto senzorov by umožnilo monitorovanie kultúry črevných buniek za rôznych environmentálnych a diétnych podmienok. Tiež by to vedcom umožnilo vyhodnotiť zmeny bariérovej priepustnosti (silný indikátor chorôb), a uvoľňovanie serotonínu (miera komunikácie s nervovým systémom).

• Génové varianty môžu poskytnúť vodítka k úspešnej liečbe detskej eozinofilnej ezofagitídy
• Vedci sa snažia zastaviť prekvapujúce účtovanie za kolonoskopiu