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Une meilleure compréhension de l'axe d'intestin-cerveau peut mener aux demandes de règlement neuves pour des troubles neurologiques

N'importe qui qui a remarqué des « guindineaux dans l'estomac » avant de présenter un grand exposé sera unsurprised pour apprendre il y a une connexion physique entre leur intestin et leur cerveau.

Les neurologistes et les professionnels médicaux appellent ce lien le « axe d'intestin-cerveau » (GBA) ; une meilleure compréhension du GBA a pu mener au développement des demandes de règlement et des remèdes pour des troubles neurologiques tels que la dépression et l'inquiétude, ainsi que pour une gamme des maladies inflammatoires auto-immune continuelles telles que le syndrome du côlon irritable (IBS) et l'arthrite rhumatoïde.

En ce moment, ces conditions et maladies sont principalement diagnostiquées par les états des patients de leurs sympt40mes. Cependant, les neurologistes et les médecins vérifient le GBA afin de trouver de soi-disant « biomarqueurs » pour ces maladies. Dans le cas du GBA, ce biomarqueur est sérotonine susceptible.

En visant ce lien complexe entre l'intestin et le cerveau, les chercheurs espèrent qu'ils peuvent découvrir le rôle du microbiome d'intestin dans l'intestin et les troubles cérébraux.

Avec un biomarqueur facilement identifiable tel que la sérotonine, il peut y avoir une certaine voie de mesurer comment le dysfonctionnement dans le microbiome d'intestin affecte les voies de signalisation de GBA.

Avoir des outils qui pourraient augmenter la compréhension, aider avec le diagnostic de la maladie, et offrir l'analyse dans la façon dont le régime et la nutrition influence la santé mentale serait extrêmement précieux.

Avec $1 millions dans le financement de National Science Foundation, une équipe des experts en matière d'Université du Maryland du bureau d'études, la neurologie, la microbiologie appliquée, et la physique avait effectué des progrès sur établir une plate-forme qui peut surveiller et modélise le traitement en temps réel de l'activité de sérotonine de microbiome d'intestin.

Trois papiers publiés neufs détaillent le progrès du travail, qui comprend des innovations en trouvant la sérotonine, évaluant ses effets neurologiques, et la détection de la minute change en l'épithélium d'intestin.

Dans « la mesure électrochimique de la sérotonine par des électrodes d'Au-CNT fabriquées sur les membranes poreuses de culture cellulaire » (https://www.nature.com/articles/s41378-020-00184-4), l'équipe a développé une plate-forme qui permet d'accéder au site spécifique de la production de sérotonine.

La plate-forme a compris une membrane poreuse avec un détecteur intégré de sérotonine sur lequel un modèle de la garniture d'intestin peut être développé. Cette innovation a permis à des chercheurs d'atteindre les deux côtés de haut et bas de la culture cellulaire--important parce que la sérotonine est sécrétée des bas des cellules.

Le travail est le premier pour expliquer une méthode faisable pour le dépistage des molécules redox, telles que la sérotonine, directement sur un substrat poreux et flexible de culture cellulaire. Il accorde à l'accès supérieur aux molécules cellule-relâchées et produit un environnement modèle contrôlable d'intestin pour exécuter la recherche d'inauguration de GBA sans nécessité d'exécuter des chirurgies invasives sur des êtres humains ou des animaux.

L'équipe en second lieu de papier, « un système hybride de Biomonitoring pour la transmission d'Intestin-Neurone » (https://ieeexplore.ieee.org/document/9123494), constructions sur les découvertes de la première : les chercheurs ont développé la plate-forme de mesure de sérotonine davantage ainsi elle pourrait évaluer les effets neurologiques de la sérotonine.

En ajoutant et en intégrant un modèle disséqué de nerf d'écrevisses avec le modèle de garniture d'intestin, l'équipe a produit une surface adjacente d'intestin-neurone qui peut electrophysiologically évaluer la réaction de nerf à la sérotonine électrochimique trouvée.

Cette avance active l'étude de la signalisation moléculaire entre l'intestin et les cellules nerveuses, effectuant le suivi en temps réel possible des deux tissus de GBA pour la première fois.

En conclusion, le concept, le modèle, et l'utilisation pour la plate-forme entière de biomonitoring est décrit dans un troisième papier, « les systèmes de Transwell intégrés par détecteur électrochimique estampés par 3D » (https://www.nature.com/articles/s41378-020-00208-z).

Cet article fouille dans le développement du boîtier 3D-printed, de la maintenance d'une culture cellulaire saine d'intestin de laboratoire-sur-un-frite, et du bilan des deux types de détecteurs intégrés sur la membrane de culture cellulaire.

Les doubles détecteurs sont particulièrement importants parce qu'ils fournissent le contrôle par retour de l'information au sujet des parties du système multiples--à savoir, les parties qui modélisent la perméabilité de la garniture d'intestin (un indicateur intense de la maladie) et son desserrage de sérotonine (une mesure de transmission avec le système nerveux).

À côté du détecteur électrochimique--évalué utilisant un dimethanol redox normal de ferrocene de molécule--un détecteur d'impédance a été utilisé pour surveiller la croissance des cellules et la couverture au-dessus de la membrane.

Utilisant ces deux détecteurs permettrait la surveillance d'une culture cellulaire d'intestin dans des conditions environnementales et diététiques variées. Elle également permettrait aux chercheurs d'évaluer des modifications à la perméabilité à barrage (un indicateur intense de la maladie), et au desserrage de sérotonine (une mesure de transmission avec le système nerveux).

Source:
Journal reference:

Rajasekaran, P. R., et al. (2020) 3D-Printed electrochemical sensor-integrated transwell systems. Microsystems & Nanoengineering. doi.org/10.1038/s41378-020-00208-z.