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        可消化的胶囊有助于使肠脑轴神秘化

        在进行大型演讲之前经历过“肚子里的蝴蝶”的任何人都不会惊讶地发现肠道和大脑之间存在物理联系。神经科学家和医学专家将此连接称为“肠脑轴”(GBA);对GBA的更好理解可能会导致对神经系统疾病(例如抑郁症和焦虑症)以及一系列慢性自身免疫性炎性疾病(例如肠易激综合征(IBS)和类风湿性关节炎)的治疗和治疗的发展。

        目前,这些状况和疾病主要通过患者的症状报告来诊断。但是,神经科学家和医生正在研究GBA,以便找到这些疾病的所谓“生物标记”。就GBA而言,该生物标志物可能是血清素。

        通过针对肠道与大脑之间的这种复杂联系,研究人员希望他们能够揭示肠道微生物组在肠道和大脑疾病中的作用。使用易于识别的生物标记物(例如5-羟色胺),可能存在一些方法来测量肠道微生物组功能障碍如何影响GBA信号通路。拥有能够增进了解,帮助疾病诊断并深入了解饮食和营养如何影响心理健康的工具将非常有价值。

        来自马里兰大学的工程,神经科学,应用微生物学和物理学专家组成的团队在国家科学基金会(National Science Foundation)的一百万美元资助下,正在建设一个可以监测和模拟肠道微生物组血清素活性实时处理的平台。三篇新发表的论文详细介绍了这项工作的进展,其中包括在检测血清素,评估其神经系统作用以及感知肠上皮的微小变化方面的创新。

        在“五羟色胺的电化学测试通过的Au-CNT电极上制造多孔细胞培养膜”该平台可提供对血清素生产特定位置的访问。该平台包括带有集成5-羟色胺传感器的多孔膜,可在其上生长肠壁模型。这项创新使研究人员能够进入细胞培养的顶部和底部,这一点很重要,因为血清素是从细胞底部分泌出来的。这项工作是首次证明直接在多孔且柔性的细胞培养底物上检测氧化还原分子(例如血清素)的可行方法。它使细胞释放分子的进入更为便捷,并建立了可控的肠道模型环境,从而开展了突破性的GBA研究,而无需对人类或动物执行侵入性程序。

        球队的第二论文“一种混合的生物监测系统的肠神经元通讯”研究人员进一步发展的五羟色胺的测量平台,所以它可以评估5-羟色胺的神经系统作用。通过添加解剖小龙虾神经模型和肠道内衬模型并将其集成,该团队创建了一个肠道-神经元界面,该界面可以电生理评估对电化学检测到的5-羟色胺的神经反应。这项进展使得研究肠道和神经细胞之间的分子信号传导成为可能,从而首次实现了对GBA组织的实时监控。

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