Znanstveniki oblikujejo eksperimentalni črevesno-možganski sistem v laboratorijski posodi

Raziskave, imenovane os črevesje-možgani, še naprej razkrivajo, kako možgani in črevesje vplivajo drug na drugega na zdravje in počutje. Zdaj si raziskovalci prizadevajo izvedeti več o diskurzu v črevesju in možganih z uporabo vzorčnega sistema, vgrajenega v laboratorijsko posodo.

Že desetletja je znano, da možgani in črevesje, ki vključuje želodec in črevesje, imeti odnos, ki temelji na odprtih komunikacijskih linijah. Znanstvene študije so pokazale, da signalizacija črevesnih možganov nadzoruje osnovne funkcije-; kot poln želodec, ki signalizira možganom, naj prenehajo jesti -; in je bil vpleten v razvoj kompleksnih stanj, vključno z depresijo in avtoimunskimi boleznimi.

In potem so tu še naše lastne zavestne izkušnje, ki vključujejo "zaupanje v črevesje, "ko se soočimo s težko odločitvijo, postalo mučno ob gledanju prizora tuširanja Psiho , ali občutek metuljev, ko ta nekdo vstopi v sobo.

Zdaj so raziskovalci na Univerzi v Marylandu v College Parku izdelali eksperimentalni črevesno-možganski sistem v laboratorijski posodi; pogosto imenovani laboratorij na čipu; začeti identificirati molekule in signalne poti, po katerih ti ločeni, vendar medsebojno odvisni organski sistemi komunicirajo.

To je impresivno tkivo, kemikalije, in elektrotehnike. Ekipa je oblikovala čip, ki bi lahko podpiral več vrst tkiv, hkrati pa bi vključeval kemične in električne senzorje, ki lahko v realnem času zanesljivo ujamejo subtilno signalizacijo, ki poteka med tkivi. "

David Rampulla, Doktor znanosti, Direktor programa sintetične biologije, Nacionalni inštitut za biomedicinsko slikanje in bioinženiring (NIBIB)

Končna zasnova čipa vsebuje tisto, kar ekipa opisuje kot sistem transwell. Ima ločen predel za "mini črevesje", sestavljen iz endotelijskih celic, ki predstavljajo model črevesne obloge, in ločen predel za "mini možgane", "vzorčni živčni sistem, sestavljen iz trebušne živčne vrvice, secirane iz rakov.

Rak je bil uporabljen, ker je bil rak glavni živalski model za preučevanje signalizacije osi črevesje-možgani. Tekoča povezava med obema predelkoma omogoča premikanje in spremljanje signalnih molekul.

Oblikovali in zgradili svoj model črevesnih možganov, raziskovalna skupina je izvedla začetne teste. Ena od osrednjih signalnih molekul, za katere je znano, da igrajo ključno vlogo pri signalizaciji črevesja in možganov, je nevrotransmiter serotonin. Ekipa je injicirala serotonin v vrh črevesnega modula.

Senzorji v sistemu so pokazali, da je bil nevrotransmiter uspešno prenesen skozi površino endotelijskih celic na dno endotela, kjer se serotonin naravno sprošča v črevesju.

V milisekundah, električni senzorji so zaznali sprožitev nevronov v živcu rakov, kar kaže, da se je serotonin hitro razpršil v živčni modul; zvesto reproduciranje naravnih elektrofizioloških odzivov, opaženih v študijah na živalih z uporabo modela rakov.

Ekipa je prepričana, da bo njihov sistem prvič omogočil spremljanje signalizacije v realnem času med obema tkivoma osi črevesja in možganov brez potrebe po izvajanju invazivnih posegov pri ljudeh ali živalih.

Prihodnje študije, načrtovane za sistem, vključujejo preučevanje, kako električni signali iz živčne vrvice rakov povzročajo spremembe v endotelijskih celicah, ki so povezane z endotelno disfunkcijo, ki povzroči bolezen.

Na primer, pri avtoimunskih boleznih, kot je sindrom razdražljivega črevesja, pride do redčenja črevesnega endotela, kar povzroči endotelno disfunkcijo in vnetje. Študije v novem sistemu bi lahko bile izjemno dragocene za prepoznavanje nevrokemičnih signalov, ki sodelujejo pri razvoju bolezni, in usmerjanje novih pristopov k zdravljenju tako zapletenih bolezni.

• Študija P2 COVID-19 ne kaže razlik v materialni varnosti med opaganibom in kontrolnimi rokami
• Črevesne celice opozarjajo telo na nevarnost med invazijo parazitov