建立肠脑轴体外模型
来源：中检健康
编辑：中检健康
时间：2021-01-05
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几十年来人们已经知道，大脑和包括胃和肠在内的肠道之间的关系依赖于开放的通讯线路。科学研究表明，肠道-大脑信号控制基本功能，就像一个饱腹的大脑信号能停止进食一样，并与抑郁症和自身免疫疾病等复杂疾病的发展有关，还有我们自己的意识体验和直觉。
马里兰大学帕克分校的研究人员已经在一个培养皿中设计了一个实验性的肠脑系统，通常被称为芯片实验室（lab-on-a-chip），开始识别这些独立但相互依赖的器官系统所依赖的分子和信号通路沟通。最终的芯片设计采用了团队所描述的transwell系统。它有一个由内皮细胞组成的“迷你肠道”的独立隔室，内皮细胞构成了肠道衬里的模型，还有一个单独的“迷你大脑”隔室，迷你大脑是一个由从小龙虾（鳌虾）身上解剖出来的腹部神经索组成的模型神经系统。
之所以使用螯虾神经，是因为螯虾一直是研究肠脑轴信号的主要动物模型。两个腔室之间的流体连接允许信号分子的运动和监测。
在设计和建立了他们的肠脑模型之后，研究小组进行了初步测试。神经递质血清素是已知在肠脑信号传导中起关键作用的中枢信号分子之一。研究小组将血清素注入肠道模块的顶部。
系统中的传感器表明，神经递质通过内皮细胞表面成功地转移到内皮细胞的底部，在那里5-羟色胺在肠道中自然释放。
几毫秒内，电传感器检测到小龙虾神经中神经元的放电，表明5-羟色胺已迅速扩散到神经模块中；忠实地再现了在使用小龙虾模型的动物研究中观察到的自然电生理反应。
研究小组相信，他们的系统将首次允许同时实时监测两个肠-脑轴组织之间的信号，而无需对人或动物进行侵入性操作。
该系统未来的研究计划包括检测来自小龙虾神经索的电信号如何引起内皮细胞的变化，这些变化与导致疾病的内皮功能障碍有关。
例如，在肠易激综合征等自身免疫疾病中，肠道内皮细胞变薄，导致内皮功能障碍和炎症。对这一新系统的研究对于识别与疾病发展有关的神经化学信号以及指导此类复杂疾病的新治疗方法具有极其重要的价值。
论文链接：Chapin, A. A., et al. (2020) Electrochemical measurement of serotonin by Au-CNT electrodes fabricated on microporous cell culture membranes. Microsystems & Nanoengineering. doi.org/10.1038/s41378-020-00184-4.
（生物通：伍松）
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