De studie onthult de rol van bacteriën bij ontstekingen van hersenimplantaten

De studie onthult de rol van bacteriën bij ontstekingen van hersenimplantaten

Hersenimplantaten houden een enorme belofte in voor het herstellen van de functie bij patiënten met verlamming, epilepsie en andere neurologische aandoeningen.

Een team van onderzoekers van de Case Western Reserve University heeft echter ontdekt dat bacteriën de hersenen kunnen binnendringen nadat een medisch apparaat is geïmplanteerd, wat kan bijdragen aan ontstekingen en de effectiviteit van het apparaat op de lange termijn kan verminderen.

Het baanbrekende onderzoek, onlangs gepubliceerd inCommunicatie over de natuurzou het langetermijnsucces van hersenimplantaten kunnen verbeteren nu er een doelwit is geïdentificeerd.

Het begrijpen van de rol van bacteriën in de prestaties van implantaten en de gezondheid van de hersenen zou een revolutie teweeg kunnen brengen in de manier waarop deze apparaten worden ontworpen en onderhouden. “

Jeff Capadona, vice-provoost voor innovatie van Case Western Reserve, hoogleraar biomedische technologie en senior onderzoeksloopbaanwetenschapper aan het Louis Stokes Cleveland VA Medical Center

Capadona's laboratorium leidde het onderzoek naar de aanwezigheid van bacterieel DNA in de hersenen van muismodellen geïmplanteerd met micro-elektroden.

Tot hun verbazing ontdekten onderzoekers dat bacteriën verbonden waren met de darmen in de hersenen. De ontdekking suggereert dat het doorbreken van de ‘bloed-hersenbarrière’, veroorzaakt door het implanteren van het apparaat, de microben zou kunnen binnendringen.

“Dit is een paradigmaverschuiving”, zegt George Hoeferlin, de hoofdauteur van het onderzoek, een afgestudeerde student biomedische technologie van Case Western Reserve in het laboratorium van Capadona. "Het veld heeft zich decennialang geconcentreerd op de immuunrespons van het lichaam op deze implantaten, maar ons onderzoek toont nu aan dat bacteriën uit de darmen ook een rol spelen bij de ontsteking van deze apparaten."

In het onderzoek hadden muismodellen behandeld met antibiotica de bacteriële besmetting verminderd en waren de prestaties van de geïmplanteerde apparaten verbeterd, hoewel langdurig gebruik van antibiotica schadelijk bleek.

De impact van de ontdekking gaat verder dan apparaatstoringen. Sommige van de bacteriën die in de hersenen worden aangetroffen, zijn in verband gebracht met neurologische ziekten, waaronder de ziekte van Alzheimer, Parkinson en beroerte.

“Als we deze consequentie van implantatie niet onderkennen of aanpakken, kunnen we meer schade aanrichten dan we vermoeden”, aldus Capadona. "Deze bevinding benadrukt de dringende noodzaak om een ​​duurzame strategie te ontwikkelen om bacteriële invasie van geïmplanteerde apparaten te voorkomen, in plaats van alleen maar achteraf ontstekingen te behandelen. Hoe meer we dit proces begrijpen, hoe beter we implantaten kunnen ontwerpen die veilig en effectief werken."

Capadona zei dat zijn laboratorium het onderzoek nu uitbreidt om bacteriën in andere soorten hersenimplantaten te bestuderen, zoals: B. ventriculaire shunts om hydrocephalus te behandelen, een abnormale ophoping van vocht in de hersenen.

Het team onderzocht ook de ontlasting van een mens bij wie een hersenapparaat was geïmplanteerd en vond vergelijkbare resultaten.

“Deze bevinding benadrukt het belang van het begrijpen hoe bacteriële invasie niet alleen een laboratoriumfenomeen is, maar ook een klinisch relevant probleem”, zegt Bolu Ajiboye, de Robert en Brenda Aiken hoogleraar biomedische technologie aan de Case School of Engineering en School of Medicine en een wetenschapper aan het Cleveland VA Medical Center. “Via onze sterke translationele pijplijn tussen CWRU en de VA onderzoeken we nu hoe deze ontdekking direct kan bijdragen aan veiligere en effectievere neurale implantaatstrategieën voor patiënten.”

Het onderzoek werd ondersteund door het Amerikaanse Department of Veterans Affairs Advanced Platform Technology Center, de National Institutes of Health, het ministerie van Defensie en het Donnell Institute Professorship Endowment.

Bronnen: