شبیه‌سازی ارتباط مغز و روده در آزمایشگاه

خبرگزاری ایسنا: با توجه به اینکه مغز و روده بر سلامتی انسان و عملکرد درست یکدیگر تاثیر می‌گذارند، محققان تلاش کردند با استفاده از یک سیستم مدل تعبیه‌شده در ظرف آزمایشگاه روی یک چیپ آزمایشگاهی، درباره گفتمان مغز و روده بیشتر تحقیق کنند.

نتایج تحقیقات در مورد آنچه به‌عنوان محور روده و مغز شناخته می‌شود، نشان می‌دهد که چگونه مغز و روده بر سلامتی انسان و سلامتی یکدیگر تاثیر می‌گذارند. اکنون محققان با استفاده از یک سیستم مدل تعبیه‌شده در ظرف آزمایشگاه، درباره گفتمان مغز و روده نتایجی ارائه کردند.

سالیان متمادی است که دانشمندان از ارتباط بین مغز و روده یا همان مغز و دستگاه گوارش آگاه هستند، مغز و روده رابطه‌ای دارند که به خطوط باز ارتباطی متکی است. مطالعات علمی نشان داده است که سیگنالینگ مغز و روده عملکردهای اساسی را کنترل می‌کنند؛ مانند معده پر که به مغز علامت می‌دهد تا غذا خوردن را متوقف کند یا در ایجاد شرایط پیچیده ازجمله افسردگی و بیماری خود ایمنی نقش دارد.

حتی در تجربیات شخصی نیز از این ارتباط آگاهی داریم مثلا وقتی با یک تصمیم سخت روبرو می‌شویم به حس درونی خویش اعتماد می‌کنیم یا هنگامی‌که شخص به‌طور ناگهانی وارد اتاق می‌شود به‌اصطلاح «دلمان هری می‌ریزد».

محققان دانشگاه مریلند در کالج پارک ایالات‌متحده، یک سیستم آزمایشگاهی روده و مغز را در یک ظرف آزمایشگاهی طراحی کرده‌اند؛ این آزمایشگاه که معمولا به عنوان آزمایشگاه روی تراشه نامیده می‌شود، به شناسایی مولکول‌ها و مسیرهای سیگنالینگ این دو عضو کاملا جداگانه درعین‌حال مرتبط می‌پردازد.

طراحی تراشه نهایی همان چیزی است که گروه به عنوان یک سیستم ترانسول (transwell) توصیف می‌کند. این تراشه یک محفظه جداگانه برای «مینی روده» متشکل از سلول‌های اندوتلیال است که مدل پوشش روده را تشکیل می‌دهند و یک محفظه جداگانه برای «مینی مغز» و همچنین مدل یک سیستم عصبی متشکل از طناب عصب شکمی شکافته شده از یک خرچنگ دریایی دارد؛ از عصب خرچنگ استفاده شده زیرا این خرچنگ، مدل حیوانی اصلی برای تحقیق سیگنالینگ محور روده و مغز بوده است و اتصال مایع بین دو محفظه برای حرکت و نظارت بر مولکول‌های سیگنالینگ را امکان‌پذیر کرده است.

این گروه تحقیقاتی با طراحی و ساخت مدل روده ای-مغزی خود، آزمایش‌های اولیه را انجام دادند. یکی از مولکول‌های سیگنالینگ مرکزی شناخته‌شده است که نقشی اساسی در سیگنالینگ روده - مغز دارد، انتقال‌دهنده عصبی سروتونین نام دارد. گروه، سروتونین را به قسمت بالای ماژول روده تزریق کردند.

حسگرهای موجود در سیستم نشان می‌دهند که انتقال‌دهنده عصبی با موفقیت از طریق سطح سلول اندوتلیال به پایه اندوتلیوم منتقل می‌شود که در آن سروتونین به‌طور طبیعی در روده آزاد می‌شود.

در عرض چند ثانیه، حسگرهای الکتریکی شلیک نورون‌ها را در عصب خرچنگ تشخیص دادند که نشان می‌دهد سروتونین به‌سرعت در ماژول عصبی پخش‌شده است.

این گروه اطمینان دارند که سیستم آنان برای اولین بار بدون نیاز به انجام روش‌های تهاجمی بر روی انسان‌ها و حیوانات، امکان کنترل هم‌زمان سیگنالینگ بین هر دو بافت محور روده و مغز را فراهم می‌کند.

مطالعات آینده برنامه‌ریزی‌شده برای سیستم، شامل بررسی چگونگی ایجاد سیگنال‌های الکتریکی از طناب عصبی خرچنگ در سلول‌های اندوتلیال است که با اختلال عملکرد اندوتلیال و درنتیجه بیماری همراه است. به‌عنوان‌مثال، در بیماری‌های خود ایمنی مانند سندرم روده تحریک‌پذیر، نازک شدن اندوتلیوم روده منجر به اختلال در عملکرد اندوتلیال و التهاب می‌شود. تحقیق در مورد این سیستم جدید می‌تواند برای شناسایی سیگنالینگ عصبی شیمیایی درگیر در توسعه بیماری‌ها بسیار ارزشمند باشد و روش‌های درمانی جدیدی را برای چنین بیماری‌های پیچیده‌ای ارائه کند.