El eje intestino-cerebro (GBA) describe el complejo sistema de comunicación bidireccional que existe entre el sistema nervioso central (SNC) y el tracto gastrointestinal (GIT), que es vital para mantener la homeostasis humana. Las alteraciones en GBA están asociadas con la patogenia y fisiopatología de trastornos gastrointestinales funcionales como el Síndrome de Intestino Irritable (SII), así como con patologías psiquiátricas y neurológicas, como los Trastornos del Espectro Autista (TEA), la enfermedad de Parkinson y la enfermedad de Alzheimer. Hasta la fecha, la investigación científica se ha centrado principalmente en el impacto del GIT en la función del SNC. Sin embargo, investigaciones recientes sugieren que la motilidad y la secreción gastrointestinales, así como la permeabilidad y el transporte intestinales, están bajo el control del SNC. Además, la alteración de la fisiología del epitelio está asociada con procesos patológicos específicos, p. enfermedades metabólicas y neurodegenerativas. El transporte enruta metales esenciales y otros nutrientes a través de barreras de membrana estrechas, como las que ocurren a lo largo del tracto gastrointestinal (GIT) y en la barrera hematoencefálica (BBB). El proyecto E-BASE combina experiencia consolidada en los campos de ingeniería de materiales y micro/nanofabricación, biosensores, integración de microfluidos y microsistemas, bioquímica y fisiología/fisiopatología celular para diseñar e implementar una nueva plataforma microfluídica Organ-On-Chip (OoC) que imita el acoplamiento de GIT y BBB para el estudio de la toxicidad de metales. El endotelio/epitelio se integrará en un chip de dos órganos conectado por un sistema nervioso capaz de operar un control de retroalimentación de las barreras funcionales. Por las razones anteriores, consideramos que la nueva y disruptiva generación de plataformas OoC es capaz de detectar en tiempo real la modificación bioquímica del epitelio del órgano incrustado, detectar la integridad de la barrera (correlacionada con la inflamación) y permitir la señalización nerviosa entre distritos de tejido de forma natural. interconectados en nuestro cuerpo.
The Gut-Brain Axis (GBA) describes the complex bidirectional communication system that exists between the central
nervous system (CNS) and the gastrointestinal tract (GIT) which is vital for maintaining human homeostasis. Alterations in
GBA are associated with the pathogenesis and pathophysiology of functional gastrointestinal disorders such as Irritable
Bowel Syndrome (IBS), as well as to psychiatric and neurologic pathologies i.e. Autism Spectrum Disorders (ASD),
Parkinson's disease and Alzheimer’s disease. To date, scientific research has mainly focused on the impact of the GIT on
CNS function. However, recent research suggests that gastrointestinal motility and secretion, as well as intestinal
permeability and transport, are under the control of the CNS. Moreover, the alteration of the physiology of epithelia is
associated with specific pathological processes, e.g. metabolic and neurodegenerative diseases. The transport routes for
essential metals and other nutrients across tight membrane barriers, as those occurring along the gastrointestinal tract (GIT)
and in the blood-brain barrier (BBB). E-BASE project combines consolidated expertise in the fields of materials engineering
and micro/nanofabrication, biosensors, microfluidics and microsystems integration, biochemistry and cell physiology/
pathophysiology to design and implement a novel microfluidic Organ-On-Chip (OoC) platform mimicking the coupling of GIT
and BBB for the study of metal toxicity. Endothelium/epithelium will be integrated into a dual-organ chip connected by a
nervous system able to operate a feedback control of functional barriers. For the above reasons, we consider the new and
disruptive generation of the OoC platforms able to sense in real-time the biochemical modification of the embedded organ or
epithelia, to detect the barrier's integrity (correlated to inflammation) and to allow the nervous signaling between tissue
districts naturally interconnected in our body.
