Studien avslöjar bakteriernas roll i hjärnimplantatinflammation

Studien avslöjar bakteriernas roll i hjärnimplantatinflammation

Hjärnimplantat har ett enormt löfte för att återställa funktionen hos patienter med förlamning, epilepsi och andra neurologiska störningar.

Men ett team av forskare vid Case Western Reserve University har funnit att bakterier kan invadera hjärnan efter att en medicinsk apparat har implanterats, vilket bidrar till inflammation och minskar enhetens långsiktiga effektivitet.

Den banbrytande forskningen, nyligen publicerad iNaturkommunikationskulle kunna förbättra den långsiktiga framgången för hjärnimplantat nu när ett mål har identifierats.

Att förstå bakteriernas roll i implantatets prestanda och hjärnans hälsa kan revolutionera hur dessa enheter designas och underhålls. "

Jeff Capadona, Case Western Reserves vice provost för innovation, professor i biomedicinsk teknik och senior forskarkarriärforskare vid Louis Stokes Cleveland VA Medical Center

Capadonas labb ledde studien som undersökte närvaron av bakteriellt DNA i hjärnan på musmodeller implanterade med mikroelektroder.

Till sin förvåning fann forskarna att bakterier var kopplade till tarmen i hjärnan. Upptäckten tyder på att om man bryter mot "blod-hjärnbarriären" som orsakas av implantering av enheten kan mikroberna komma in.

"Detta är ett paradigmskifte", säger George Hoeferlin, studiens huvudförfattare, som var en biomedicinsk ingenjörsstudent från Case Western Reserve i Capadonas labb. "Under decennier har fältet fokuserat på kroppens immunsvar mot dessa implantat, men vår forskning visar nu att bakterier som har sitt ursprung i tarmen också spelar en roll i inflammationen av dessa enheter."

I studien hade musmodeller som behandlats med antibiotika minskat bakteriell kontaminering och prestandan hos de implanterade enheterna förbättrades, även om långvarig användning av antibiotika visade sig vara skadlig.

Effekten av upptäckten går utöver enhetsfel. Vissa av de bakterier som finns i hjärnan har kopplats till neurologiska sjukdomar, inklusive Alzheimers, Parkinsons och stroke.

"Om vi ​​inte identifierar eller tar itu med denna konsekvens av implantation, kan vi göra mer skada än vi uppskattar," sa Capadona. "Detta fynd belyser det akuta behovet av att utveckla en varaktig strategi för att förhindra bakteriell invasion av implanterade enheter, snarare än att bara behandla inflammation efteråt. Ju mer vi förstår denna process, desto bättre kan vi designa implantat som fungerar säkert och effektivt."

Capadona sa att hans labb nu utökar forskningen för att studera bakterier i andra typer av hjärnimplantat, såsom: B. ventrikulära shunts för att behandla hydrocefalus, en onormal ansamling av vätska i hjärnan.

Teamet undersökte också avföringen från en människa implanterad med en hjärnenhet och fann liknande resultat.

"Detta fynd betonar vikten av att förstå hur bakteriell invasion inte bara är ett laboratoriefenomen, utan också en kliniskt relevant fråga", säger Bolu Ajiboye, Robert och Brenda Aiken professor i biomedicinsk teknik vid Case School of Engineering och School of Medicine och en forskare vid Cleveland VA Medical Center. "Genom vår starka translationella pipeline mellan CWRU och VA undersöker vi nu hur denna upptäckt direkt kan bidra till säkrare och effektivare neurala implantatstrategier för patienter."

Forskningen stöddes av U.S. Department of Veterans Affairs Advanced Platform Technology Center, National Institutes of Health, Department of Defense och Donnell Institute Professorship Endowment.

Källor: