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il modello 3D video la disposizione dei neuroni intrinsechi nel cuore del ratto

Un gruppo interdisciplinare dei ricercatori ha sviluppato un cuore virtuale 3D, digitalmente montrante per la prima volta la rete unica del cuore dei neuroni. Facendo uso del cuore del ratto come modello, i ricercatori in questo studiano--il 26 maggio comparente nel iScience del giornale--ha creato una mappa completa del sistema nervoso cardiaco intrinseco (CIN) ad un disgaggio cellulare. Questa mappa tiene conto i dati di espressione genica essere sovrapposta all'interno di, che può contribuire a determinare il ruolo funzionale che il neurone specifico ragruppa il gioco. I ricercatori dicono che questa mappa permetterà egualmente i neurologi ed i cardiologi più precisamente allo studio la neuroanatomia del cuore e stende il fondamento per sviluppare le mappe virtuali per altri organi importanti.

Mentre la gente associa normalmente i neuroni con il cervello, svolgono i ruoli importanti in altri organi pure. “Molti cardiologi sono nemmeno informati là sono neuroni nel cuore, per non parlare di quello che sono critici a salubrità del cuore,„ dice l'autore James senior Schwaber (@JamesSchwaber), Direttore dell'istituto di Daniel Baugh per genomica funzionale e biologia di calcolo all'università di Thomas Jefferson. Con la struttura virtuale di recente sviluppato, gli scienziati possono studiare l'organizzazione e la funzione dei neuroni del cuore ad un livello di dettaglio senza precedenti. “Usando questo spazio di riferimento 3D, possiamo sviluppare una maschera completa della struttura del cuore che è fondamentale indirizzare le varie preoccupazioni di salubrità.„

Il modello 3D è permesso mediante rappresentazione d'intreccio, raccolta, mappatura anatomica e tecniche di espressione genica. In primo luogo, un coltello del diamante è utilizzato per creare le fette fini in tutto la lunghezza del cuore, in cui le immagini microscopiche ed i campioni dei tessuti sono prelevati a ciascuno tagliato facendo uso di software 3Scan. Queste immagini sono usate per creare la base della ricostruzione 3D. Parallelamente, il microdissection di bloccaggio del laser è usato per eliminare i diversi neuroni dai campioni raccolti, mentre registra il loro collocamento preciso all'interno dell'anatomia del cuore. I ricercatori poi hanno usato il transcriptomics unicellulare per determinare i profili di espressione genica di ciascuno di questi neuroni raccolti. Una volta che tutti i dati sono raccolti, misura sul modello 3D per creare una maschera completa della rete neurale del cuore.

Con la mappatura spaziale dell'espressione genica, possiamo cominciare a discutere i ruoli precisi che questi neuroni svolgono. I cluster separati dei neuroni di CIN hanno funzioni differenti, o funzionano in un modo integrato influenzare la salubrità del cuore? Ora possiamo rivolgere queste domande nel modo che non era prima possibile.„

Zixi Jack Cheng, co-author, anatomista cardiovascolare e fisiologo dall'università di istituto universitario centrale di Florida di medicina

La mappa ha rivelato un reticolo spaziale coerente del sistema nervoso cardiaco intrinseco che si muove dalla cima al fondo del cuore. E sebbene la mappa 3D sia stata costruita facendo uso dei cuori dei ratti, i ricercatori dicono che i protocolli generati per crearla probabilmente avranno impatti a lungo termine su medicina umana. Per esempio, alcuni casi della malattia di cuore severa sono stati invertiti o remediated stimolando il nervo vago--sebbene sia poco chiaro perché questo trattamento è efficace in alcuni pazienti e non altri. “Esaminare questi neuroni cardiaci da una prospettiva anatomica e molecolare può aiutarci meglio a capire la loro funzione e sviluppare le terapie che possono produrre questi effetti protettivi del nervo vago sui cuori di più pazienti,„ dice il co-author Jonathan Gorkij, un laureato recente di MD/PhD dall'università di Thomas Jefferson ed il residente medico al policlinico di Massachusetts.

“Ora che abbiamo una mappa completa del cuore, il modo che perseguiamo la medicina bioelectronic cambierà significativamente poichè abbiamo informazione disponibile ad un livello di risoluzione che non era appena accessibile prima di questa,„ diciamo il co-author Rajanikanth Vadigepalli, un biologo dei sistemi con un prodotto chimico ed il pedigree di assistenza tecnica dei sistemi di controllo all'università di Thomas Jefferson.

Tutte le tecniche e tecnologie usate per creare l'atlante sono rese disponibili facilmente con l'attività periferica di stimolazione per alleviare il programma di circostanze (SPARC), in modo da altri ricercatori possono ricreare e costruire sopra la struttura 3D--se è con altri cuori animali o con altri organi quali il fegato o i polmoni. “Il programma di SPARC ha creato un portale online che permette che altri gruppi di ricerca accedano ai nostri ed altri dati, autorizzante li per capire, espandersi, esplorare e contribuire a come pensiamo agli aspetti di stimolo di ogni organo dell'organismo. Quindi, possiamo cominciare creare una comunità che estende oltre una singola area del fuoco su tutti gli aspetti integranti del cervello e dell'organismo,„ diciamo il co-author Susan Tappan, un neuroscenziato inerente allo sviluppo ed il Direttore scientifico a scienze biologiche di MBF.

Già, gli sforzi combinati di questo gruppo di ricerca ed il programma di SPARC hanno generato i nuovi progetti attraverso parecchi laboratori che stanno funzionando per capire il sistema nervoso autonomo per altri organi dell'organismo. Sebbene molta ricerca sia lasciata per essere effettuata, questi sforzi funzionano verso il più grande scopo di creazione dei trattamenti efficaci che utilizzano il neuromodulatore.

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.