Ny strategi kan stärka tarm-hjärnkommunikation

Kommunikationssystemet mellan tarmen och hjärnan är känt som tarm-hjärnans axel och är väletablerat. Nu, forskare har utvecklat en strategi som höjer volymen av tarm-kroppskommunikation, banar väg för nya insatser för att förbättra människors hälsa.

Lightspring | Shutterstock

Forskare vid Alkek Center for Metagenomics and Microbiome Research och Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center vid Baylor College of Medicine syftade till att studera enteroendokrina celler, som är hormonproducerande celler i mag-tarmkanalen. Dessa celler kallas för vitala moderatorer i kommunikationen mellan tarmen och andra delar av kroppen.

Specialiserade hormonproducerande celler

För att komma till deras resultat, forskarna samarbetade med forskare vid Baylor och Texas Children's Hospital för att formulera en ny strategi som ökar antalet specialiserade celler.

"Enteroendokrina celler är extremt utmanande att studera eftersom vi bara inte har många celler, "Dr Joseph M. Hyser, biträdande professor i virologi och mikrobiologi och medlem i Alkek Center for Metagenomics and Microbiome Research, sade i ett uttalande.

"De representerar mindre än 1 procent av alla celler i tarmepitelet, " han lade till.

Enteroendokrina celler finns vanligtvis i tarmen. De producerar och utsöndrar ett hormon som hjälper till att upprätthålla många kroppsprocesser, som att kontrollera matintaget, blodsockernivåer, och magtömning.

De finns i bukspottkörteln, mage, och mag -tarmkanalen. Hormonerna kan släppas ut i blodomloppet för att utlösa systemiska effekter och nervöst svar.

Ökad kommunikation

Enteroendokrina celler (EEC) är specialiserade epitelceller som ansvarar för att producera molekyler som är viktiga för tarmbalansen. Dock, de är begränsade i antal, vilket gör det svårt för forskare att studera dem.

För att studera cellerna, forskarna från Hyser och Chang-Graham samarbetade med andra forskare vid Baylor och Texas Children's Hospital för att skapa en teknik som kan hjälpa till att öka antalet enteroendokrina celler.

Forskarna använde en typ av humant tarmepitelcellodlingssystem som kallades enteroider. För att öka antalet celler, de använde tidigare arbete med överuttryck av transkriptionsfaktorn neurogenin-3 driver stamceller i tarmen att växa som enteroendokrina celler. Enkelt uttryckt, de använde genetiskt manipulerade mänskliga tarm-enteroider för att uttrycka genen neurogenin-3, som kan induceras av doxycyklin, skapa en molekylär switch.

Doxycyklin, när de läggs till kulturerna, ökade produktionen av neurogenin 3, utlöser uttrycket av andra gener och utvecklingen av endokrina enteroidceller. Som ett resultat, antalet endokrina enteroidcellsproduktion ökade från 1 till 40 procent.

Vidare, den endokrina enteroidcellpopulationen, som utökades, kunde reagera på virala och hormonella stimuli som inhemska endokrina celler i mag -tarmkanalen gör. De kunde utsöndra serotonin och andra neurotransmittormediatorer. Också, deras nivåer ökade och blev lätt detekterbara.

Lovande resultat

Med resultaten av den nya studien, forskarna kan nu skapa fler endokrina celler, som kan ses och undersökas under mikroskopet. Undersökningarna kan nu också studera och mäta fysiologiska svar.

Tekniken hjälpte till att utveckla ett system som kan hjälpa till att studera hur tarmen kommunicerar med kroppen genom viskade meddelanden. I tur och ordning, systemet har använts för att öka eller höja volymen på de kemiska viskade meddelandena. Därav, det hjälper forskarna att bli medvetna om hur tarmen interagerar med resten av kroppen.

Det kan också hjälpa till att underlätta forskningen om hur tarmen påverkar hälsan och ge ett sätt att formulera och testa nya insatser för att behandla olika sjukdomar. Till exempel, forskare kan använda tekniken för att analysera hur virus som rotavirus reglerar svaren hos de endokrina killpopulationerna.

Utvecklingen av detta modellsystem kommer också att tillåta forskare att börja undersöka de komplexa interaktionerna mellan mikrobiomet och kosten med enteroendokrina cellfunktioner.

Eftersom flera av hormonerna och effektormolekylerna som frigörs av enteroendokrina celler redan är mål för behandling av sjukdomar som typ 2 -diabetes och irritabelt tarmsyndrom, Vi förväntar oss att denna modell hjälper till att identifiera nya terapier för att behandla dessa och andra sjukdomar hos människor. ”

Professor Dr. Robert Britton

• Studien undersöker långsiktiga effekter av livsmedelsrestriktioner på normala ätmönster hos patienter
• Ny beräkningsmodell förutspår hur tarmmikrober förändras över tid