Undersøgelsen afslører bakteriernes rolle i hjerneimplantatbetændelse

Undersøgelsen afslører bakteriernes rolle i hjerneimplantatbetændelse

Hjerneimplantater har et enormt løfte om at genoprette funktionen hos patienter med lammelser, epilepsi og andre neurologiske lidelser.

Et team af forskere ved Case Western Reserve University har dog fundet ud af, at bakterier kan invadere hjernen, efter at et medicinsk udstyr er implanteret, hvilket bidrager til betændelse og reducerer enhedens langsigtede effektivitet.

Den banebrydende forskning, for nylig offentliggjort iNaturkommunikationkunne forbedre den langsigtede succes for hjerneimplantater nu, hvor et mål er blevet identificeret.

At forstå bakteriernes rolle i implantatets ydeevne og hjernens sundhed kan revolutionere, hvordan disse enheder er designet og vedligeholdt. “

Jeff Capadona, Case Western Reserve vice provost for innovation, professor i biomedicinsk ingeniørvidenskab og senior forskerkarriereforsker ved Louis Stokes Cleveland VA Medical Center

Capadonas laboratorium ledede undersøgelsen, der undersøgte tilstedeværelsen af ​​bakterielt DNA i hjernen på musemodeller implanteret med mikroelektroder.

Til deres overraskelse fandt forskerne ud af, at bakterier var forbundet med tarmen i hjernen. Opdagelsen tyder på, at brud på "blod-hjerne-barrieren" forårsaget af implantation af enheden kan tillade mikroberne at trænge ind.

"Dette er et paradigmeskift," sagde George Hoeferlin, undersøgelsens hovedforfatter, som var en biomedicinsk ingeniørstuderende fra Case Western Reserve i Capadonas laboratorium. "I årtier har feltet fokuseret på kroppens immunrespons på disse implantater, men vores forskning viser nu, at bakterier med oprindelse i tarmen også spiller en rolle i inflammationen af ​​disse enheder."

I undersøgelsen havde musemodeller behandlet med antibiotika reduceret bakteriel kontaminering og ydeevnen af ​​de implanterede enheder forbedret, selvom langvarig brug af antibiotika viste sig at være skadelig.

Virkningen af ​​opdagelsen rækker ud over enhedsfejl. Nogle af de bakterier, der findes i hjernen, er blevet forbundet med neurologiske sygdomme, herunder Alzheimers, Parkinsons og slagtilfælde.

"Hvis vi ikke identificerer eller adresserer denne konsekvens af implantation, kan vi gøre mere skade, end vi anslår," sagde Capadona. "Denne konstatering fremhæver det presserende behov for at udvikle en varig strategi for at forhindre bakteriel invasion af implanterede enheder, i stedet for blot at behandle inflammation bagefter. Jo mere vi forstår denne proces, jo bedre kan vi designe implantater, der fungerer sikkert og effektivt."

Capadona sagde, at hans laboratorium nu udvider forskningen til at studere bakterier i andre typer hjerneimplantater, såsom: B. ventrikulære shunts til behandling af hydrocephalus, en unormal opbygning af væske i hjernen.

Holdet undersøgte også afføringen fra et menneske implanteret med en hjerneanordning og fandt lignende resultater.

"Dette fund understreger vigtigheden af ​​at forstå, hvordan bakteriel invasion ikke kun er et laboratoriefænomen, men også et klinisk relevant problem," sagde Bolu Ajiboye, Robert og Brenda Aiken professor i biomedicinsk teknik ved Case School of Engineering og School of Medicine og en videnskabsmand ved Cleveland VA Medical Center. "Gennem vores stærke translationelle pipeline mellem CWRU og VA undersøger vi nu, hvordan denne opdagelse direkte kan bidrage til sikrere og mere effektive neurale implantatstrategier for patienter."

Forskningen blev støttet af US Department of Veterans Affairs Advanced Platform Technology Center, National Institutes of Health, Department of Defense og Donnell Institute Professorship Endowment.

Kilder: