Boljše razumevanje črevesno-možganske osi lahko vodi do novih načinov zdravljenja nevroloških motenj

Vsakdo, ki je pred veliko predstavitvijo doživel "metulje v želodcu", ne bo presenečen nad tem, da obstaja fizična povezava med njihovim črevesjem in možgani.

Nevroznanstveniki in zdravstveni delavci to povezavo imenujejo "os črevesje-možgani" (GBA); boljše razumevanje GBA bi lahko privedlo do razvoja zdravil in zdravil za nevrološke motnje, kot sta depresija in tesnoba, pa tudi za vrsto kroničnih avtoimunskih vnetnih bolezni, kot sta sindrom razdražljivega črevesja (IBS) in revmatoidni artritis.

Takoj zdaj, ta stanja in bolezni najprej diagnosticiramo s poročili bolnikov o njihovih simptomih. Vendar pa nevroznanstveniki in zdravniki raziskujejo GBA, da bi našli tako imenovane "biomarkerje" za te bolezni. V primeru GBA, da je biomarker verjetno serotonin.

Z usmerjanjem na to kompleksno povezavo med črevesjem in možgani, Raziskovalci upajo, da bodo lahko odkrili vlogo črevesnega mikrobioma pri črevesnih in možganskih motnjah.

Z zlahka prepoznavnim biomarkerjem, kot je serotonin, morda obstaja kakšen način za merjenje, kako disfunkcija v črevesnem mikrobiomu vpliva na signalne poti GBA.

Imeti orodja, ki bi lahko povečala razumevanje, pomoč pri diagnozi bolezni, in ponuditi vpogled v to, kako prehrana in prehrana vplivata na duševno zdravje, bi bila izjemno dragocena.

Z 1 milijonom dolarjev sredstev Nacionalne znanstvene fundacije, ekipa strokovnjakov z inženiringa Univerze v Marylandu, nevroznanost, uporabna mikrobiologija, in fizika napreduje pri izgradnji platforme, ki lahko spremlja in modelira procesiranje aktivnosti črevesne mikrobiomske aktivnosti serotonina v realnem času.

Trije novi objavljeni prispevki podrobno opisujejo napredek dela, ki vključuje novosti pri odkrivanju serotonina, oceniti njegove nevrološke učinke, in zaznavanje majhnih sprememb v črevesnem epiteliju.

V "Elektrokemijsko merjenje serotonina z Au-CNT elektrodami, izdelanimi na poroznih membranah celične kulture" (https:/ / www. narave. com/ članki/ s41378-020-00184-4), ekipa je razvila platformo, ki omogoča dostop do določenega mesta proizvodnje serotonina.

Platforma je vsebovala porozno membrano z vgrajenim senzorjem serotonina, na katerem je mogoče vzgojiti model črevesne obloge. Ta inovacija je raziskovalcem omogočila dostop do zgornje in spodnje strani celične kulture, kar je pomembno, ker se serotonin izloča iz dna celic.

Delo je prvo, ki dokazuje izvedljivo metodo za odkrivanje redoks molekul, kot je serotonin, neposredno na poroznem in prožnem substratu celične kulture. Omogoča vrhunski dostop do molekul, ki se sproščajo iz celic, in ustvarja vzorčno črevesno okolje, ki ga je mogoče nadzorovati, za izvajanje prelomnih raziskav GBA brez potrebe po izvajanju invazivnih posegov pri ljudeh ali živalih.

Drugi članek ekipe, "Hibridni sistem za biomonitoring za komunikacijo med črevesjem in nevronom" (https:/ / ieeexplore. ieee. org/ dokument/ 9123494), temelji na ugotovitvah prvega:raziskovalci so nadalje razvili platformo za merjenje serotonina, da bi lahko ocenila nevrološke učinke serotonina.

Z dodajanjem in vključevanjem razrezanega modela živcev rakov z modelom črevesne podloge, ekipa je ustvarila vmesnik črevesje-nevron, ki lahko elektrofiziološko oceni živčni odziv na elektrokemično zaznan serotonin.

Ta napredek omogoča preučevanje molekularne signalizacije med črevesjem in živčnimi celicami, ki prvič omogoča spremljanje obeh tkiv GBA v realnem času.

Končno, koncept, oblikovanje, in uporaba za celotno platformo za biomonitoring je opisana v tretjem prispevku, "3D natisnjeni elektrokemijski senzorski integrirani Transwell sistemi" (https:/ / www. narave. com/ članki/ s41378-020-00208-z).

Ta članek se ukvarja z razvojem 3D-tiskanega ohišja, vzdrževanje zdrave črevesne kulture laboratorij na čipu, in vrednotenje dveh tipov senzorjev, integriranih na membrani celične kulture.

Dvojni senzorji so še posebej pomembni, ker zagotavljajo povratne informacije o več komponentah sistema, in sicer deli, ki modelirajo prepustnost črevesne obloge (močan pokazatelj bolezni) in njeno sproščanje serotonina (merilo komunikacije z živčnim sistemom).

Poleg elektrokemičnega senzorja-ocenjenega s standardno redoks molekulo ferocen dimetanola-smo uporabili senzor impedance za spremljanje rasti in pokritosti celic na membrani.

Uporaba obeh senzorjev bi omogočila spremljanje kulture črevesnih celic v različnih okoljskih in prehranskih pogojih. Prav tako bi raziskovalcem omogočil oceno sprememb prepustnosti pregrad (močan pokazatelj bolezni), in sproščanje serotonina (merilo komunikacije z živčnim sistemom).

• Genske različice lahko dajo namige za uspešno zdravljenje otroškega eozinofilnega ezofagitisa
• Raziskovalci poskušajo ustaviti nenadno zaračunavanje kolonoskopije