Het is al decennia bekend dat de hersenen en de darmen, waaronder de maag en darmen, een relatie hebben die gebaseerd is op open communicatielijnen. Wetenschappelijke studies hebben aangetoond dat darm-hersensignalering basisfuncties regelt; zoals een volle maag die de hersenen signaleert om te stoppen met eten -; en is betrokken geraakt bij de ontwikkeling van complexe aandoeningen, waaronder depressie en auto-immuunziekten.
En dan zijn er onze eigen bewuste ervaringen, waaronder "vertrouwen op ons gevoel, "Als je voor een moeilijke beslissing staat, misselijk worden bij het kijken naar de douchescène in Psycho , of vlinders voelen als die ene persoon de kamer binnenkomt.
Nu hebben onderzoekers van de Universiteit van Maryland in College Park een experimenteel darm-hersensysteem ontwikkeld in een laboratoriumschaal; vaak aangeduid als een lab-on-a-chip-; om te beginnen met het identificeren van de moleculen en signaalroutes waarmee deze afzonderlijke maar onderling afhankelijke orgaansystemen communiceren.
Dit is indrukwekkend weefsel, chemisch, en elektrotechniek. Het team ontwierp een chip die meerdere weefseltypes kan ondersteunen en tegelijkertijd chemische en elektrische sensoren integreert die in staat zijn om op betrouwbare wijze de subtiele signalen tussen de weefsels in realtime op te pikken."
David Rampulla, doctoraat, Directeur van de opleiding Synthetische Biologie, Nationaal Instituut voor Biomedische Beeldvorming en Bio-engineering (NIBIB)
Het uiteindelijke chipontwerp bevat wat het team beschrijft als een transwell-systeem. Het heeft een apart compartiment voor de "mini-darm", bestaande uit endotheelcellen die het model van de darmwand vormen, en een apart compartiment voor het "mini-brein, " een model zenuwstelsel bestaande uit het abdominale zenuwkoord ontleed uit een rivierkreeft.
De rivierkreeftzenuw werd gebruikt omdat de rivierkreeft een belangrijk diermodel is geweest voor de studie van darm-hersenassignalering. Een vloeiende verbinding tussen de twee compartimenten maakte beweging en monitoring van signaalmoleculen mogelijk.
Nadat ze hun darm-hersenmodel hebben ontworpen en gebouwd, het onderzoeksteam voerde eerste tests uit. Een van de centrale signaalmoleculen waarvan bekend is dat ze een sleutelrol spelen bij de darm-hersensignalering, is de neurotransmitter serotonine. Het team injecteerde serotonine in de bovenkant van de darmmodule.
De sensoren in het systeem gaven aan dat de neurotransmitter met succes werd overgebracht door het endotheelceloppervlak naar de basis van het endotheel waar serotonine van nature in de darm wordt afgegeven.
Binnen milliseconden, elektrische sensoren detecteerden het afvuren van neuronen in de rivierkreeftzenuw, wat aangeeft dat de serotonine snel in de zenuwmodule was gediffundeerd; het getrouw reproduceren van de natuurlijke elektrofysiologische reacties die zijn waargenomen in dierstudies met behulp van het rivierkreeftmodel.
Het team is ervan overtuigd dat hun systeem voor het eerst real-time monitoring van signalering tussen beide darm-hersen-asweefsels mogelijk zal maken zonder de noodzaak om invasieve procedures uit te voeren op mensen of dieren.
Toekomstige studies die voor het systeem zijn gepland, omvatten het onderzoeken hoe elektrische signalen van het zenuwkoord van rivierkreeften veranderingen veroorzaken in endotheelcellen die geassocieerd zijn met endotheeldisfunctie, resulterend in ziekte.
Bijvoorbeeld, bij auto-immuunziekten zoals het prikkelbare darm syndroom, er is een verdunning van het darmendotheel dat resulteert in endotheeldisfunctie en ontsteking. Studies in het nieuwe systeem kunnen uiterst waardevol zijn voor het identificeren van neurochemische signalen die betrokken zijn bij ziekteontwikkeling en het begeleiden van nieuwe behandelingsbenaderingen voor dergelijke complexe ziekten.
Bacteriën in het geboortekanaal gekoppeld aan een lager risico op eierstokkanker
Lichaamstrillingen helpen ontstekingen te verminderen,
Nieuw onderzoek identificeert een verband tussen het darmmicrobioom en beroertes
Onderzoekers identificeren in vitro een bacterie met anti-SARS-CoV-2-activiteit:Dolosigranulum pigrum
Het risico op slokdarmkanker kan worden verminderd door esomeprazol en een lage dosis aspirine
Nieuw ontdekte grote fagen vervagen de grens tussen leven en niet-leven
Lekkende darm en ruimtevlucht - het mechanisme onthuld
Een nieuwe studie naar de effecten van gesimuleerde microzwaartekracht, de toestand waarmee astronauten in de ruimte worden geconfronteerd, interfereert met de epitheliale barrière van de darm, en het
Darmmicrobioom is ook een realiteit in het foetale leven
Een studie gepubliceerd in de Tijdschrift voor klinisch onderzoek laat zien dat zowel bij muizen als bij mensen de foetale darm heeft zijn eigen microbioom, die waarschijnlijk rechtstreeks van het m
Kunststoffen die nu vaak worden aangetroffen in menselijke ontlasting
Jaarlijks komt er bijna acht miljard ton plastic in de oceanen terecht. Deze enorme hoeveelheid plastic spoelt aan of valt uiteen in kleine stukjes van minder dan 5 millimeter in diameter en worden mi