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le modèle 3D manifeste l'agencement des neurones intrinsèques au coeur de rat

Une équipe de recherche interdisciplinaire a développé un coeur 3D virtuel, présentant digitalement le seul réseau du coeur des neurones pour la première fois. Utilisant le coeur de rat comme modèle, les chercheurs en cela étudient--le 26 mai apparaissant dans l'iScience de tourillon--a produit un plan complet du système nerveux cardiaque intrinsèque (la CIN) à une écaille cellulaire. Ce plan tient compte pour que des caractéristiques d'expression du gène soient superposées dans lui, qui peut aider à déterminer le rôle fonctionnel que le neurone spécifique groupe le jeu. Les chercheurs disent que ce plan permettra des neurologues et des cardiologues de même plus avec précision à l'étude la neuroanatomie du coeur et étend le travail préparatoire pour développer les plans virtuels pour d'autres organes importants.

Tandis que les gens associent normalement des neurones au cerveau, ils jouent des rôles majeurs dans d'autres organes aussi bien. « Beaucoup de cardiologues ne se rendent pas même compte là sont des neurones au coeur, sans parler de cela qu'ils sont critiques aux santés cardiaques, » dit James supérieur Schwaber auteur (@JamesSchwaber), directeur de l'institut de Daniel Baugh pour la génomique et la bio-informatique fonctionnelles à l'université de Thomas Jefferson. Avec le cadre virtuel developpé récemment, les scientifiques peuvent étudier l'organisme et le fonctionnement des neurones du coeur à un niveau de précision sans précédent. « À l'aide de cet espace de la référence 3D, nous pouvons établir une illustration complète de la structure du coeur qui est fondamentale pour aborder des préoccupations variées de santé. »

Le modèle 3D est rendu possible par la représentation de entrelacement, le ramassage, le mappage anatomique, et les techniques d'expression du gène. D'abord, un couteau de diamant est utilisé pour produire les parts fines dans toute la longueur du coeur, où des images microscopiques et les échantillons de tissus sont prélevés à chacun coupé utilisant le logiciel 3Scan. Ces images sont employées pour produire la base de la reconstruction 3D. En parallèle, la microdissection de saisie de laser est employée pour retirer différents neurones des échantillons rassemblés, tout en enregistrant leur emplacement précis dans l'anatomie du coeur. Les chercheurs avaient l'habitude alors le transcriptomics unicellulaire pour déterminer les profils d'expression du gène de chacun de ces neurones rassemblés. Une fois que toutes les caractéristiques sont rassemblées, elles sont adaptées sur le modèle 3D pour produire une illustration complète du réseau neuronal du coeur.

Avec le mappage spatial de l'expression du gène, nous pouvons commencer à discuter les rôles précis que ces neurones jouent. Les boîtiers indépendants des neurones de la CIN ont-ils différents fonctionnements, ou fonctionnent-ils dans une voie intégrée d'influencer des santés cardiaques ? Maintenant nous pouvons aborder ces questions de la voie qui n'était pas possible avant. »

Zixi Jack Cheng, co-auteur, anatomiste cardiovasculaire et physiologiste de l'université de l'université centrale de la Floride du médicament

Le plan a indiqué une configuration spatiale cohérente du système nerveux cardiaque intrinsèque déménageant du haut au bas du coeur. Et bien que le plan 3D ait été construit utilisant les coeurs des rats, les chercheurs disent que les protocoles produits pour le produire auront vraisemblablement des chocs à long terme sur la médecine humaine. Par exemple, quelques cas de cardiopathie sévère ont été renversés ou remediated en stimulant le nerf vague--bien qu'il soit peu clair pourquoi cette demande de règlement est efficace dans quelques patients et pas d'autres. La « évaluation de ces neurones cardiaques d'un point de vue anatomique et moléculaire peut nous aider mieux à comprendre leur fonctionnement et développer les traitements qui peuvent produire ces actions protectrices du nerf vague sur les coeurs de plus de patients, » dit le co-auteur Jonathan Gorki, un diplômé récent de MD/PhD d'université de Thomas Jefferson et le résidant médical chez Massachusetts General Hospital.

« Maintenant que nous avons un plan complet du coeur, la voie que nous poursuivons le médicament bioelectronic changera de manière significative car nous avons les informations disponibles à un niveau de la définition qui n'était pas juste accessible avant ceci, » dit le co-auteur Rajanikanth Vadigepalli, un biologiste de systèmes avec un produit chimique et le pedigree d'ingénierie des systèmes de systèmes de contrôle à l'université de Thomas Jefferson.

Toutes les techniques et technologies employées pour produire l'atlas sont rendues facilement disponibles par l'activité périphérique stimulante pour détendre le programme de conditions (SPARC), ainsi d'autres chercheurs peuvent recréer et établir sur le cadre 3D--s'il soit avec d'autres coeurs animaux ou avec d'autres organes tels que le foie ou les poumons. « Le programme de SPARC a produit un portail en ligne qui permet à d'autres équipes de recherche d'atteindre nos et autres caractéristiques, les autorisant pour comprendre, augmenter, explorer, et contribuer à la façon dont nous pensons aux aspects d'innervation de chaque organe du fuselage. Ainsi, nous pouvons commencer à produire une communauté qui s'étend au delà d'un seul endroit d'orientation sur tous les aspects intégrateurs du cerveau et du fuselage, » dit le co-auteur Susan Tappan, un neurologiste de développement et le directeur scientifique aux biosciences de MBF.

Déjà, les efforts combinés de cette équipe de recherche et le programme de SPARC ont produit des projets neufs en travers de plusieurs laboratoires qui fonctionnent pour comprendre le système nerveux autonome pour d'autres organes du fuselage. Bien que beaucoup de recherche soit laissée pour être faite, ces efforts travaillent vers l'objectif plus grand de produire des traitements efficaces utilisant le neuromodulation.

Source:
Journal reference:

Achanta, S., et al. (2020) A Comprehensive Integrated Anatomical and Molecular Atlas of Rat Intrinsic Cardiac Nervous System. iScience. doi.org/10.1016/j.isci.2020.101140.