科学家们利用先进的X射线相位对比断层扫描（XPCT）技术，揭示了肠道健康如何可能影响阿尔茨海默病。研究表明，阿尔茨海默病小鼠的肠道中存在结构变化，包括肠细胞、神经元和黏液分泌的异常。这支持了有害肠道细菌可能逃逸进入循环系统，引发脑部炎症和神经退化的假设。研究结果突显了肠道-大脑连接的重要性，并提供了一种新的工具来检测早期疾病标志物。
研究人员旨在进一步探索肠道神经系统与大脑在阿尔茨海默病中的通信机制。这项研究为基于肠道健康的潜在新治疗目标铺平了道路。
关键事实：
- 肠道-大脑联系：阿尔茨海默病小鼠肠道细胞的结构变化表明可能存在疾病进展的路径。
- 先进成像技术：X射线相位对比断层扫描允许无需造影剂的非侵入式高分辨率肠道组织成像。
- 潜在治疗目标：了解肠道-大脑通信可能有助于早期检测和开发阿尔茨海默病的新治疗方法。
意大利纳米技术研究所的研究人员领导，与法国格勒诺布尔的欧洲同步辐射装置（ESRF）合作，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，这些过程可能触发阿尔茨海默病。该研究结果发表在《科学进展》上。
肠道微生物群，即肠道内的微生物，对人体健康起着关键作用，并影响大脑功能、认知和行为。阿尔茨海默病是最常见的痴呆症类型，是一种以大脑改变为特征的神经退行性疾病，包括突触丧失、慢性炎症和神经细胞死亡。
近年来，科学家们发现证据表明，肠道和大脑通过位于两个器官中的神经元进行通信。这种轴的功能障碍已与精神和神经疾病相关联，包括阿尔茨海默病。
“已有许多研究表明，肠道组成的变化可能有助于阿尔茨海默病的发生和发展”，意大利纳米技术研究所的研究员兼本文通讯作者Alessia Cedola解释说。
特别是，菌群失调（即微生物多样性丧失的过程）会促使有害细菌产生有毒代谢产物，引发炎症，进而破坏肠道/大脑屏障。
当发生肠道菌群失调时会发生什么？
“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，到达大脑并引发阿尔茨海默病，但证据仍然不足”，Cedola补充道。
深入探究肠道健康
现在，科学家们发现，纳米和微米X射线相位对比断层扫描（XPCT）是研究肠道结构和形态变化的强大工具，无需组织操作。研究团队前往法国格勒诺布尔的欧洲同步辐射装置（ESRF），在ID16A光束线上扫描样本。
“借助这种技术，我们可以在3D中对软生物组织进行成像，具有极高的灵敏度，最少的样品准备且无需造影剂”，ESRF科学家兼论文共同作者Peter Cloetens解释说。
实验数据部分也在Soleil进行，显示了阿尔茨海默病小鼠肠道中细胞丰度和组织的变化，以及不同组织的结构变化。
具体而言，它展示了绒毛和隐窝的相关变化，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、红细胞和杯状细胞的黏液分泌。
所有这些元素在正常工作时维持肠道健康，支持消化，并保护肠粘膜免受损伤。
“这种技术代表了对肠道进行彻底分析的重大突破，并可能在疾病的早期检测和预后中发挥关键作用”，Cedola说。
她补充道：“作为ESRF的长期用户，我可以证明这个设施为尖端研究提供了令人难以置信的机会，尤其是带有EBS的纳米成像光束线。来到ESRF对我们理解阿尔茨海默病的肠道-大脑轴至关重要”。
与科学家Francesca Palermo和Claudia Balducci一起，下一步研究将是进一步利用XPCT的能力研究肠道如何与中枢神经系统通信。研究团队旨在研究肠道神经系统及其在阿尔茨海默病中的作用。
“通过更深入地了解这些过程，我们希望识别新的治疗目标并开发创新治疗方法来对抗这一毁灭性疾病。ESRF无疑将继续在我们的研究中发挥关键作用，我们期待未来几年有更多激动人心的发现”，Cedola总结道。
这项研究强调了ESRF在生物医学研究中的重要性，该设施计划在未来几年进一步增强这一重点领域。
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