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Una mejor comprensión del eje del tripa-cerebro puede llevar a los nuevos tratamientos para los desordenes neurológicos

Cualquier persona que ha experimentado “mariposas en el estómago” antes de dar una presentación grande será unsurprised aprender allí es una conexión física entre su tripa y su cerebro.

Los neurólogos y los profesionales médicos llaman esta conexión el “eje del tripa-cerebro” (GBA); una mejor comprensión del GBA podía llevar al revelado de tratamientos y de vulcanizaciones para los desordenes neurológicos tales como depresión y ansiedad, así como para un alcance de enfermedades inflamatorias autoinmunes crónicas tales como síndrome de intestino irritable (IBS) y artritis reumatoide.

Ahora, estas condiciones y enfermedades son diagnosticadas sobre todo por los partes de los pacientes de sus síntomas. Sin embargo, los neurólogos y los doctores están investigando el GBA para encontrar supuestos “biomarkers” para estas enfermedades. En el caso del GBA, ese biomarker es serotonina probable.

Apuntando esta conexión compleja entre la tripa y el cerebro, los investigadores esperan que pueden destapar el papel del microbiome de la tripa en desordenes de la tripa y del cerebro.

Con un biomarker fácilmente identificable tal como serotonina, puede haber una cierta manera de medir cómo la disfunción en el microbiome de la tripa afecta a los caminos de la transmisión de señales de GBA.

Tener herramientas que podrían aumentar la comprensión, ayudar con diagnosis de la enfermedad, y ofrecer discernimiento en cómo la dieta y la nutrición afecta salud mental sería extremadamente valioso.

Con $1 millones en el financiamiento del National Science Foundation, las personas de los expertos de la Universidad de Maryland de la ingeniería, la neurología, la microbiología aplicada, y la física ha estado haciendo progreso en la construcción de una plataforma que puede vigilar y modela el tramitación en tiempo real de la actividad de la serotonina del microbiome de la tripa.

Tres nuevos papeles publicados detallan el progreso del trabajo, que incluye innovaciones en descubrir la serotonina, fijando sus efectos neurológicos, y detectar minuto cambia al epitelio de la tripa.

En la “medición electroquímica de la serotonina por los electrodos del au-CNT fabricados en las membranas porosas del cultivo celular” (https://www.nature.com/articles/s41378-020-00184-4), las personas desarrolló una plataforma que ofrece el acceso al sitio específico de la producción de la serotonina.

La plataforma incluyó una membrana porosa con un sensor integrado de la serotonina en el cual un modelo del guarnición de la tripa puede ser crecido. Esta innovación permitió que los investigadores llegaran hasta los lados de la capota y de la parte inferior del cultivo celular--importante porque la serotonina se secreta de las partes inferiores de células.

El trabajo es el primer para demostrar un método posible para la detección de moléculas redox, tales como serotonina, directamente en un substrato poroso y flexible del cultivo celular. Concede el acceso superior a las moléculas célula-liberadas y crea un ambiente modelo controlable de la tripa para realizar la investigación innovadora de GBA sin la necesidad de realizar procedimientos invasores en seres humanos o animales.

Las personas en segundo lugar de papel, “un sistema híbrido del Biomonitoring para la comunicación de la Tripa-Neurona” (https://ieeexplore.ieee.org/document/9123494), emplear las conclusión del primeras: los investigadores desarrollaron la plataforma de medición de la serotonina más lejos así que podría fijar los efectos neurológicos de la serotonina.

Agregando e integrando un modelo disecado del nervio de los cangrejos con el modelo del guarnición de la tripa, las personas crearon un interfaz de la tripa-neurona que puede electrophysiologically fijar la reacción del nervio a la serotonina electroquímico descubierta.

Este avance habilita el estudio de la transmisión de señales molecular entre la tripa y las células nerviosas, haciendo la supervisión en tiempo real posible de ambos tejidos de GBA por primera vez.

Finalmente, el concepto, el diseño, y el uso para la plataforma entera del biomonitoring se describe en un tercer papel, “los sistemas integrados sensor electroquímico impresos 3D de Transwell” (https://www.nature.com/articles/s41378-020-00208-z).

Este papel cava en el revelado de la cubierta 3D-printed, del mantenimiento de un cultivo celular sano de la tripa de la laboratorio-en-uno-viruta, y de la evaluación de los dos tipos de sensores integrados en la membrana del cultivo celular.

Los sensores dobles son determinado importantes porque ofrecen la reacción sobre los componentes múltiples del sistema--a saber, las porciones que modelan la permeabilidad del guarnición de la tripa (un indicador fuerte de la enfermedad) y su baja de la serotonina (una dimensión de la comunicación con el sistema nervioso).

Junto al sensor electroquímico--evaluado usando un dimethanol redox estándar del ferrocene de la molécula--un sensor de la impedancia fue utilizado para vigilar incremento y abrigo de la célula sobre la membrana.

Usando ambos estos sensores permitiría vigilar de un cultivo celular de la tripa bajo diversas condiciones ambientales y dietéticas. También permitiría a investigadores evaluar cambios a la permeabilidad de la barrera (un indicador fuerte de la enfermedad), y a la baja de la serotonina (una dimensión de la comunicación con el sistema nervioso).

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.