Se sabe desde hace décadas que el cerebro y el intestino, que incluye el estómago y los intestinos, tener una relación que se base en líneas abiertas de comunicación. Los estudios científicos han demostrado que la señalización del intestino-cerebro controla las funciones básicas; como un estómago lleno que le indica al cerebro que deje de comer; y se ha visto implicado en el desarrollo de enfermedades complejas que incluyen depresión y enfermedades autoinmunes.
Y luego están nuestras propias experiencias conscientes que incluyen "confiar en nuestro instinto, "cuando se enfrenta a una decisión difícil, mareado viendo la escena de la ducha en Psicópata , o sentir mariposas cuando esa persona entra en la habitación.
Ahora, investigadores de la Universidad de Maryland en College Park han diseñado un sistema experimental de intestino-cerebro en una placa de laboratorio; a menudo denominado laboratorio en un chip; para comenzar a identificar las moléculas y las vías de señalización por las cuales estos sistemas de órganos separados pero interdependientes se comunican.
Este es un tejido impresionante, químico, e ingeniería eléctrica. El equipo diseñó un chip que podría admitir múltiples tipos de tejidos al tiempo que integra sensores químicos y eléctricos capaces de captar de manera confiable las señales sutiles que tienen lugar entre los tejidos en tiempo real ".
David Rampulla, Doctor, Director del Programa de Biología Sintética, Instituto Nacional de Bioingeniería e Imágenes Biomédicas (NIBIB)
El diseño final del chip presenta lo que el equipo describe como un sistema transwell. Tiene un compartimento separado para el "mini-intestino" compuesto por células endoteliales que constituyen el modelo del revestimiento intestinal, y un compartimento separado para el "mini-cerebro, "un modelo de sistema nervioso formado por el cordón nervioso abdominal diseccionado de un cangrejo de río.
El nervio del cangrejo de río se utilizó porque el cangrejo de río ha sido un modelo animal básico para el estudio de la señalización del eje intestino-cerebro. Una conexión fluida entre los dos compartimentos permitió el movimiento y el seguimiento de las moléculas de señalización.
Habiendo diseñado y construido su modelo cerebro-intestino, el equipo de investigación realizó pruebas iniciales. Una de las moléculas centrales de señalización que se sabe que juega un papel clave en la señalización intestino-cerebro es el neurotransmisor serotonina. El equipo inyectó serotonina en la parte superior del módulo intestinal.
Los sensores del sistema indicaron que el neurotransmisor se transfirió con éxito a través de la superficie de la célula endotelial a la base del endotelio, donde la serotonina se libera naturalmente en el intestino.
En milisegundos, sensores eléctricos detectaron la activación de neuronas en el nervio del cangrejo de río, lo que indica que la serotonina se había difundido rápidamente en el módulo nervioso; reproducir fielmente las respuestas electrofisiológicas naturales observadas en estudios con animales utilizando el modelo del cangrejo de río.
El equipo confía en que su sistema permitirá el monitoreo en tiempo real de la señalización entre ambos tejidos del eje intestino-cerebro simultáneamente por primera vez sin la necesidad de realizar procedimientos invasivos en humanos o animales.
Los estudios futuros planificados para el sistema incluyen examinar cómo las señales eléctricas del cordón nervioso del cangrejo de río causan cambios en las células endoteliales que están asociadas con la disfunción endotelial que resulta en una enfermedad.
Por ejemplo, en enfermedades autoinmunes como el síndrome del intestino irritable, hay un adelgazamiento del endotelio intestinal que resulta en disfunción e inflamación endotelial. Los estudios en el nuevo sistema podrían ser extremadamente valiosos para identificar la señalización neuroquímica involucrada en el desarrollo de enfermedades y guiar nuevos enfoques de tratamiento para enfermedades tan complejas.
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