Wissenschaftler der Purdue University haben ein Gerät namens “traumatic brain injury (TBI) on a chip” entwickelt, um die Auswirkungen von Gehirnerschütterungen auf Hirnzellen zu untersuchen. Das TBI on a chip ermöglicht es Forschern, Miniatur-Gehirne zu erzeugen und den Zusammenhang zwischen traumatischen Hirnverletzungen (TBI) und Alzheimer-Krankheit zu untersuchen. In einer Studie mit dem Gerät wurden Hirnzellen Schlägen ausgesetzt, die denjenigen ähneln, die von Football-Spielern empfangen werden. Dabei wurde eine sofortige Zunahme der Produktion von Acrolein, einem Molekül, das mit neurodegenerativen Erkrankungen in Verbindung gebracht wird, sowie die Bildung verklumpter Formen des Proteins Amyloid Beta 42 (AB42) beobachtet, die im Gehirn von Menschen mit Alzheimer vorkommen. Das Gerät kann auch zur Prüfung potenzieller therapeutischer Ansätze verwendet werden und hat gezeigt, dass das Medikament Hydralazin die Produktion von Acrolein und AB42 reduzieren kann. Das TBI on a chip hat Erkenntnisse über die zeitabhängige Natur von Acrolein geliefert, wobei eine längere Exposition zu einer erhöhten AB42-Aggregation führt. Das Gerät nutzt eine Pendelbewegung, um kontrollierte Stoßkräfte auf einen Cluster von Neuronen auszuüben, und die elektrische Aktivität der Neuronen wird mit einem Mikroelektronik-Array gemessen. Die Studie legt nahe, dass Schäden, die mit TBI verbunden sind, unmittelbar nach einem Schlag auftreten können und promptes Handeln erforderlich ist, um ihnen entgegenzuwirken. Innerhalb von 24 Stunden nach dem Aufprall wurden erhöhte Acrolein-Spiegel und eine 350%ige Zunahme der Produktion von fehlerhaft gefalteten AB42 in den Neuronen-Clustern beobachtet. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Weg zur Alzheimer-Krankheit innerhalb weniger Stunden nach einer Kopfverletzung beginnen kann. Die Studie wurde vom Bundesstaat Indiana, den National Institutes of Health und Plexon Inc. unterstützt.

Einführung

In den letzten Jahren haben Wissenschaftler an der Purdue University ein bahnbrechendes Gerät entwickelt, das als “traumatische Hirnverletzung (TBI) im Chip” bekannt ist. Diese innovative Technologie ermöglicht es den Wissenschaftlern, die Auswirkungen von Gehirnerschütterungen auf Gehirnzellen zu untersuchen und hat wertvolle Erkenntnisse über den Zusammenhang zwischen traumatischer Hirnverletzung (TBI) und Alzheimer geliefert.

Zusammenfassung:

Das an der Purdue University entwickelte TBI-on-a-Chip-Gerät ermöglicht es Forschern, Miniaturhirne zu erzeugen und die Auswirkungen einer traumatischen Hirnverletzung auf Gehirnzellen zu untersuchen. Diese Technologie hat Aufschluss über die Verbindung zwischen TBI und Alzheimer gegeben.

Forschungsergebnisse

In einer Studie mit dem TBI-on-a-Chip-Gerät wurden Gehirnzellen simulierten Schlägen ausgesetzt, ähnlich denen, die von Footballspielern erfahren werden. Die Ergebnisse waren bemerkenswert und zeigten eine sofortige Zunahme der Produktion von Acrolein, einer Molekül, das mit neurodegenerativen Erkrankungen assoziiert ist, und die Bildung von fehlgefalteten Ansammlungen des Proteins Amyloid Beta 42 (AB42), die häufig in den Hirnen von Menschen mit Alzheimer zu finden sind.

Zusammenfassung:

Eine mit dem TBI-on-a-Chip-Gerät durchgeführte Studie zeigte, dass simulierte Schläge auf Gehirnzellen zu einer erhöhten Produktion von Acrolein und der Bildung von fehlgefalteten AB42-Proteinklumpen führten. Diese Ergebnisse deuten auf eine mögliche Verbindung zwischen TBI und Alzheimer hin.

Anwendungen des TBI-on-a-Chip

Der TBI-on-a-Chip ist nicht nur nützlich, um die Auswirkungen von TBI zu erforschen, sondern auch um potenzielle Therapeutika zu testen. Forscher haben erfolgreich gezeigt, dass das Medikament Hydralazin die Produktion von Acrolein und AB42 reduzieren kann, was auf seine potenzielle Wirksamkeit bei der Behandlung von TBI-bedingten neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer hinweist.

Zusammenfassung:

Der TBI-on-a-Chip kann nicht nur zur Erforschung der Auswirkungen von TBI auf Gehirnzellen genutzt werden, sondern auch zur Prüfung potenzieller therapeutischer Ansätze. Ein Beispiel hierfür ist der erfolgreiche Einsatz von Hydralazin zur Reduzierung der Produktion von Acrolein und AB42, was auf seine mögliche Wirksamkeit als Behandlungsoption hinweist.

Erkenntnisse zur zeitabhängigen Natur von Acrolein

Der TBI-on-a-Chip hat den Forschern wertvolle Erkenntnisse zur zeitabhängigen Natur von Acrolein geliefert. Eine längere Exposition gegenüber Acrolein führt zu einer verstärkten Ansammlung von AB42-Proteinklumpen. Diese Erkenntnis deutet darauf hin, dass schnelles Handeln erforderlich ist, um TBI-bedingte Schäden zu behandeln, da der Weg zu Alzheimer bereits innerhalb von Stunden nach einer Kopfverletzung beginnen kann.

Zusammenfassung:

Durch den Einsatz des TBI-on-a-Chip haben Forscher entdeckt, dass eine längere Exposition gegenüber Acrolein zu einer stärkeren Ansammlung von AB42-Proteinklumpen führt. Diese Erkenntnisse unterstreichen die Notwendigkeit einer rechtzeitigen Intervention bei TBI-Fällen, um den Weg zur Alzheimer-Erkrankung zu verhindern.

Gerätedesign und Funktionalität

Der TBI-on-a-Chip verwendet einen Pendel, um kontrollierte Stöße auf eine Gruppe von Neuronen auszuüben. Die elektrische Aktivität der Neuronen wird mit einem Mikroelektronenarray gemessen, was den Forschern ermöglicht, ihre Reaktion auf die Erschütterungskraft genau zu überwachen.

Zusammenfassung:

Das TBI-on-a-Chip-Gerät verwendet einen Pendelmechanismus, um kontrollierte Stöße auf Neuronencluster auszuüben. Diese Stöße werden mit einem Mikroelektronenarray gemessen, was eine genaue Überwachung der elektrischen Aktivität der Neuronen ermöglicht.

Schlussfolgerung

Das an der Purdue University entwickelte TBI-on-a-Chip-Gerät hat die Erforschung der Auswirkungen traumatischer Hirnverletzungen auf Gehirnzellen revolutioniert. Durch die Simulation von Schlägen und die Messung der daraus resultierenden biochemischen und neurodegenerativen Veränderungen haben die Forscher wertvolle Erkenntnisse über den Zusammenhang zwischen TBI und Alzheimer gewonnen. Diese Technologie trägt nicht nur zur Erforschung der zugrunde liegenden Mechanismen bei, sondern eröffnet auch Möglichkeiten für die Entwicklung gezielter therapeutischer Eingriffe.

Zusammenfassung:

Das TBI-on-a-Chip-Gerät hat unser Verständnis für die Verbindung zwischen traumatischen Hirnverletzungen und der Alzheimer-Krankheit revolutioniert. Durch die Reproduktion von Gehirnerschütterungen und die Beobachtung der daraus resultierenden Veränderungen können Forscher nun erhebliche Fortschritte bei der Untersuchung der Auswirkungen von TBI auf Gehirnzellen erzielen und möglicherweise neue Behandlungsmöglichkeiten finden.

Quelle

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