به نقل از «ایران آنلاین»

مدل‌سازی ارتباط میان مغز و روده روی یک تراشه

تاریخ انتشار: ۱۳ بهمن ۱۳۹۹ | کد خبر: ۳۰۸۷۱۱۹۵

پژوهشگران "دانشگاه ام‌آی‌تی" در بررسی جدید خود، ارتباط میان مغز و روده را روی یک تراشه مدل‌سازی کرده‌اند.

سیستم "اندام روی تراشه" می‌تواند نحوه تاثیرگذاری باکتری‌های دستگاه گوارش را بر بیماری‌های عصبی نشان دهد.

پژوهشگران دانشگاه "ام‌آی‌تی"(MIT)، یک سیستم اندام روی تراشه ابداع کرده‌اند که می‌تواند تعامل میان مغز، کبد و روده را نشان دهد.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

مغز و دستگاه گوارش از بسیاری جهات با یکدیگر ارتباط عمیقی دارند. احساس عصبی شدن ممکن است به بروز درد جسمی در معده منجر شود؛ در حالی که انتشار سیگنال‌های گرسنگی از روده، به ما احساس تحریک‌پذیری می‌دهد. پژوهش‌های اخیر نشان داده‌اند که باکتری‌های روده می‌توانند بر برخی از بیماری‌های عصبی موثر باشند.

مدل‌سازی این فعل و انفعالات پیچیده در حیواناتی مانند موش‌ها دشوار است زیرا فیزیولوژی متفاوتی با انسان دارند. پژوهشگران دانشگاه ام‌آی‌تی برای کمک به درک بهتر محور مغز و روده، یک سیستم اندام روی تراشه ابداع کرده‌اند که تعاملات میان مغز، کبد و روده بزرگ را تکرار می‌کنند.

پژوهشگران با استفاده از این سیستم توانستند تاثیر میکروب‌های ساکن روده را بر بافت مغز سالم و نمونه بافت مغز بیماران مبتلا به پارکینسون نشان دهند. آنها دریافتند اسیدهای چرب زنجیره کوتاه که توسط میکروب‌های روده تولید می‌شوند، می‌توانند اثرات بسیار متفاوتی بر سلول‌های سالم و بیمار مغز داشته باشند.

"مارتین تراپکار"(Martin Trapecar)، پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: اگرچه اسیدهای چرب زنجیره کوتاه تا حد زیادی برای سلامتی انسان مفید هستند اما ما مشاهده کردیم که تحت شرایط خاصی می‌توانند برخی از آسیب‌شناسی‌های مغزی را تشدید کنند.

پژوهشگران آزمایشگاه "لیندا گریفیت"(Linda Griffith) برای چندین سال، به توسعه ابزار کوچکی پرداختند که می‌توان از آنها برای پرورش مدل‌های مهندسی شده بافت اندام‌های متفاوت استفاده کرد که با کانال‌های ریزسیال به یکدیگر متصل شده‌اند. این مدل‌ها در برخی موارد نسبت به مدل‌های حیوانی می‌توانند اطلاعات دقیق‌تری در مورد بیماری‌های انسان ارائه دهند.

گریفیت و همکارانش در پژوهش سال گذشته خود، از یک سیستم میکروفیزیولوژیک برای مدل‌سازی تعاملات میان کبد و روده بزرگ استفاده کردند. آنها در بررسی خود دریافتند که اسیدهای چرب زنجیره کوتاه و مولکول‌های تولید شده توسط میکروب‌های روده می‌توانند التهاب خودایمنی مرتبط با بیماری کولیت زخمی را تحت شرایط خاصی، بدتر کنند. اسیدهای چرب زنجیره کوتاه می‌توانند اثرات مفیدی مانند افزایش تحمل بدن نیز بر بافت‌ها داشته باشند.

پژوهشگران در این بررسی جدید تصمیم گرفتند تا مغز و سلول‌های ایمنی را نیز به سیستم چند اندامی خود اضافه کنند. مغز، تعاملات بسیاری با دستگاه گوارش دارد که می‌توانند به واسطه سیستم عصبی روده یا گردش سلول‌های ایمنی، مواد مغذی و هورمون‌ها، میان اندام‌ها رخ دهند.

بیش از ۸۰ درصد موارد پارکینسون نمی‌توانند با جهش یک ژن خاص مرتبط باشند اما بقیه آنها علت ژنتیکی دارند. سلول‌هایی که پژوهشگران دانشگاه ام‌آی‌تی برای مدل پارکینسون خود استفاده کرده‌اند، به جهشی دچار هستند که به تجمع پروتئینی موسوم به "آلفا-سینوکلئین"(alpha synuclein) منجر می‌شود. تجمع این پروتئین، به سلول‌های عصبی آسیب می‌رساند و به بروز التهاب در سلول‌های مغزی منجر می‌شود. آزمایشگاه "رودولف  جائنیش" (Rudolf Jaenisch)، پژوهشگر دانشگاه ام‌آی‌تی نیز سلول‌هایی را ارائه داده که این جهش در آنها اصلاح شده است اما از نظر ژنتیکی مشابه هستند و از همان بیماری گرفته شده‌اند که سلول‌های بیمار از آن به دست آمده‌اند.

گریفیت و تراپکار ابتدا این دو مجموعه سلول مغزی را در سیستم‌های میکروفیزیولوژیک که به هیچ بافت دیگری متصل نبودند، مورد بررسی قرار دادند و دریافتند که سلول‌های پارکینسون نسبت به سلول‌های سالم و اصلاح شده، التهاب بیشتری نشان می‌دهند. سلول‌های پارکینسون همچنین در توانایی سوخت و ساز لیپیدها و کلسترول، نقص‌هایی دارند.
تراپکار گفت: به نظر می‌رسد که اسیدهای چرب زنجیره کوتاه می‌توانند با تحت تاثیر قرار دادن متابولیسم لیپیدها، با بیماری‌های تخریب کننده عصبی مرتبط باشند. هدف ما اکنون تلاش برای درک این موضوع است.

پژوهشگران قصد دارند انواع دیگری از بیماری‌های عصبی را که ممکن است تحت تاثیر میکروبیوم روده قرار بگیرند، مدل‌سازی کنند. گریفیت گفت: یافته‌های این پژوهش نشان می‌دهند که مدل‌های بافت انسانی می‌توانند اطلاعاتی را به دست بیاورند که مدل‌های حیوانی از عهده آن برنمی‌آیند.

گریفیت در حال کار کردن روی نسخه جدیدی از این مدل است که رگ‌های خونی میکروبی را شامل می‌شود که بافت‌های متفاوت را به یکدیگر متصل کرده‌اند و به پژوهشگران امکان می‌دهند تا نحوه تاثیرگذاری جریان خون میان بافت‌ها را بر آنها بررسی کنند.

این پژوهش، در مجله "Science Advances" به چاپ رسید./ایسنا

منبع: ایران آنلاین

کلیدواژه: اسیدهای چرب زنجیره کوتاه دانشگاه ام آی تی میان مغز مدل سازی مدل ها

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت ion.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایران آنلاین» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۰۸۷۱۱۹۵ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

میدان مغناطیسی زمین ۳.۷ میلیارد ساله است

پژوهشگران دانشگاه آکسفورد و موسسه فناوری ماساچوست (MIT) سابقه‌ای از میدان مغناطیسی زمین را کشف کرده‌اند که قدمت آن به ۳.۷ میلیارد سال قبل می‌رسد.

در مورد منشاء میدان مغناطیسی سیاره زمین که ساکنان خود را از بمباران بی‌امان ذرات باردار ساطع شده از خورشید محافظت می‌کند، بحث‌های مختلف و بلند مدتی وجود دارد.

بدون سپر محافظ زمین که همان میدان مغناطیسی آن است، ذرات باردار یا باد خورشیدی، جو زمین را از بین می‌بردند.

پژوهشگران برای تعیین زمان شکل‌گیری میدان مغناطیسی زمین، سنگ‌های باستانی حاوی آهن را در منطقه ایسوآ (Isua) واقع در گرینلند بررسی کردند.

یافتن شواهدی از منشاء میدان مغناطیسی

بازسازی میدان مغناطیسی زمین تا به امروز چالش برانگیز بوده است، زیرا فرآیند‌های مختلف زمین‌شناسی معمولا نشانه‌های حفظ شده را تغییر می‌دهند.

جالب اینجاست که کمربند بالاپوسته‌ای (Supracrustal Belt) ایسوآ استثنا‌هایی دارد. این کمربند بر پایه یک پوسته قاره‌ای قوی تشکیل شده است که سنگ‌ها را از فعالیت‌های زمین‌ساختی شدید و تغییر شکل محافظت می‌کند.

سنگ‌هایی که در این منطقه یافت می‌شوند راز‌هایی درباره استحکام و پایداری خود دارند. این به این دلیل است که ذرات آهن می‌توانند مانند آهنربا‌های ریز عمل کنند و شدت میدان مغناطیسی را در طول فرآیند تبلور سنگ حفظ کنند.

طبق بیانیه مطبوعاتی پژوهشگران، سنگ‌هایی که قدمت آنها به ۳.۷ میلیارد سال پیش بازمی‌گردد، قدرت میدان مغناطیسی حداقل ۱۵ میکروتسلا داشتند. جالب اینجاست که این میزان شدت در مقایسه با امروزه که قدرت میدان مغناطیسی سنگ‌های امروزی ۳۰ میکروتسلا است، قابل توجه است.این کشف اولین تخمین از شدت میدان مغناطیسی زمین را ایجاد می‌کند.

کلر نیکولز پژوهشگر ارشد دانشگاه آکسفورد می‌گوید: استخراج سوابق قابل اعتماد از سنگ‌هایی با این قدمت بسیار چالش برانگیز است و دیدن سیگنال‌های مغناطیسی اولیه هنگامی که این نمونه‌ها را در آزمایشگاه تجزیه و تحلیل کردیم، واقعاً هیجان‌انگیز بود. این یک گام واقعاً مهم رو به جلو است، زیرا ما سعی می‌کنیم نقش میدان مغناطیسی باستانی را در زمان پیدایش حیات روی زمین تعیین کنیم.

احتمال محافظت از اشکال اولیه حیات

یافته‌ها نشان می‌دهند که میدان مغناطیسی زمین در طول میلیارد‌ها سال نسبتاً ثابت مانده است. این ثبات، نقش مهمی در پیدایش و تکامل حیات در سیاره ما داشته است.

این تحقیقات همچنین نشان می‌دهد که باد خورشیدی احتمالاً در دوران باستان بسیار قوی‌تر بوده است. با گذشت زمان، تقویت میدان مغناطیسی زمین ممکن است سطح زمین را از باد خورشیدی محافظت کند.

در نتیجه، اشکال اولیه حیات می‌توانستند امنیت موجود در اقیانوس‌ها را رها کرده و به سطح مهاجرت کنند.علاوه بر این، تحقیقات نشان می‌دهد که ممکن است بر توسعه جو ما نیز تأثیر گذاشته باشد.

این امر توسط انجماد هسته آهنی مایع زمین هدایت می‌شود. با این حال، تخمین زده می‌شود که هسته زمین تنها یک میلیارد سال پیش شروع به سخت شدن کرده است که به این معنی است که فرآیند‌های مختلفی قبل از این مرحله وجود داشته است.

در بیانیه مطبوعاتی پژوهشگران آمده است: درک بهتر قدرت باستانی و تغییرپذیری میدان مغناطیسی زمین به ما کمک می‌کند تا تعیین کنیم که آیا میدان‌های مغناطیسی سیاره‌ای برای میزبانی حیات در سطح سیاره و نقش آنها در تکامل اتمسفر، حیاتی هستند یا خیر.

این یافته‌ها در مجله Geophysical Research منتشر شده است.

منبع: ایسنا 

باشگاه خبرنگاران جوان علمی پزشکی علوم فضایی و نجوم