阿尔茨海默病是一种神经退行性疾病，其特征包括突触丧失、慢性炎症和神经元细胞死亡。科学家们已经发现证据表明，肠道和大脑通过两个器官中的神经元进行通信。最近的研究探索了肠道微生物群的紊乱或异常如何增加神经疾病的风险。现在，由意大利纳米技术研究所领导并与法国欧洲同步辐射设施（ESRF）合作的科学家们发现，X射线微纳断层扫描可以提供关于肠道神经元与大脑神经元之间联系过程的线索，这些过程可能会触发阿尔茨海默病。
这项研究成果发表在《科学进展》杂志上，题为“通过微纳3D X射线相位对比断层扫描深入分析阿尔茨海默病中的肠道变化”。
研究人员指出：“阿尔茨海默病（AD）是一种使人衰弱的神经退行性疾病，仍然是全球公共健康的主要挑战之一，影响超过3000万人，病因仍很大程度上未知。”他们补充道：“复杂的肠道-大脑轴作为肠道和大脑之间的关键通信网络，在阿尔茨海默病的进展中发挥着重要作用。我们的研究表明，X射线相位对比断层扫描（XPCT）在进行先进的三维肠道细胞组成和结构检查方面具有显著精度。”
肠道微生物群是指肠道内的微生物，它们对人体健康起着关键作用，并影响脑功能、认知和行为。意大利纳米技术研究所的研究员、该文章的通讯作者Alessia Cedola博士解释说：“已有许多研究表明，肠道组成的改变会促进阿尔茨海默病的发生和发展。”
特别是，失衡（即微生物多样性丧失的过程）会导致有害细菌的增加，这些细菌产生有毒代谢产物，引发炎症，从而破坏肠道/脑屏障。
科学家们试图确定当肠道失衡发生时具体发生了什么。
Cedola补充道：“主要假设是，变化会触发有害细菌从肠道逃逸，进入循环系统，到达大脑并触发阿尔茨海默病，但证据仍然不足。”
科学家们发现，纳米和微XPCT是一种强大的工具，可用于研究肠道的结构和形态变化，而无需组织操作。该团队在ESRF的ID16A光束线上进行了样本扫描。“借助这种技术，我们可以在3D中成像软生物组织，具有极高的灵敏度，且样品制备最少，无需造影剂。”ESRF的ID16A光束线科学家Peter Cloetens解释道。
实验数据展示了阿尔茨海默病小鼠模型中组织细胞丰度和组织结构的变化，特别是肠绒毛和隐窝的显著变化、潘氏细胞和杯状细胞的细胞转化，以及在肠道腔内检测到的间质细胞、神经元、红细胞和杯状细胞分泌的黏液。所有这些元素在正常工作时维持肠道健康，支持消化，并保护肠壁免受损伤。
Cedola表示：“这项技术代表了对肠道进行彻底分析的重大突破，它可能在疾病的早期检测和预后中起到关键作用。”她补充道：“作为ESRF的长期用户，我可以证明这个设施为前沿研究提供了难以置信的机会，特别是在EBS升级后的纳米成像光束线。来到ESRF对我们理解阿尔茨海默病中的肠道-大脑轴至关重要。”
展望未来，科学家们计划进一步利用XPCT的能力来研究肠道如何与中枢神经系统沟通。该团队旨在研究肠神经系统及其在阿尔茨海默病中的作用。
Cedola总结道：“通过更深入地了解这些过程，我们希望识别新的治疗靶点并开发创新疗法来对抗这种毁灭性疾病。ESRF无疑将继续在我们的研究中发挥关键作用，我们期待在未来几年中取得更多令人兴奋的发现。”
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