由意大利纳米技术研究所领导的研究团队与法国格勒诺布尔的欧洲同步辐射设施（ESRF）合作，发现X射线微纳断层扫描技术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。研究成果发表在《科学进展》杂志上。
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，包括突触丢失、慢性炎症和神经细胞死亡。
近年来，科学家们发现了肠道与大脑通过位于两个器官中的神经元进行沟通的证据。这种轴的功能障碍已与精神和神经系统疾病（包括阿尔茨海默病）相关联。肠道微生物群（指肠道内的微生物）在人类健康中起着关键作用，并影响大脑功能、认知和行为。意大利纳米技术研究所研究员兼本文通讯作者Alessia Cedola解释说：“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。”
特别是，失调（即微生物多样性丧失的过程）会诱导有害细菌的增加，这些细菌产生有毒代谢产物，促进炎症，并最终破坏肠道/脑屏障。
当肠道失调发生时，究竟会发生什么？“主要假设是变化会触发有害细菌从肠道逃逸，进入血液循环，到达大脑并引发阿尔茨海默病，但目前证据仍然不足”，Cedola补充道。
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）是一种强大的工具，可以在不操纵组织的情况下研究肠道的结构和形态变化。研究团队在法国格勒诺布尔的欧洲同步辐射设施（ESRF）的ID16A光束线上进行了样本扫描。“借助这项技术，我们可以在三维空间中以极高的灵敏度成像软生物组织，而无需复杂的样本制备和对比剂”，ESRF的ID16A光束线科学家兼论文共同作者Peter Cloetens解释道。
实验数据部分在Soleil也进行了测试，显示了阿尔茨海默病小鼠组织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，它展示了肠道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深入分析的重大突破，可能在疾病的早期检测和预后中发挥关键作用。作为ESRF的长期用户，我可以证明该设施为前沿研究提供的巨大机会，特别是在EBS升级后的纳米成像光束线方面。来到ESRF对我们理解阿尔茨海默病的肠脑轴至关重要”。
与Francesca Palermo和Claudia Balducci等科学家一起，下一步将是进一步利用XPCT的能力来研究肠道如何与中枢神经系统通信。研究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总结说：“通过更深入地了解这些过程，我们希望确定新的治疗靶点，并开发创新疗法来治疗这种毁灭性疾病。ESRF无疑将继续在我们的研究中发挥关键作用，我们期待未来几年内取得更多令人兴奋的发现”。
这项研究突显了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研究重点。
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