阿尔茨海默病是最常见的痴呆症类型，是一种以脑部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，科学家们发现了肠道和大脑之间通过两个器官中的神经元进行交流的证据。这种轴的功能障碍已与精神和神经疾病（包括阿尔茨海默病）相关联。
来自意大利纳米技术研究所的研究员Alessia Cedola表示：“这项技术代表了彻底分析肠道的重大突破，它可能对阿尔茨海默病的早期检测和预后至关重要。”
肠道微生物群是指肠道内的微生物，在人体健康中起着关键作用，并影响脑功能、认知和行为。“已经有许多研究表明，肠道组成的变化可以促进阿尔茨海默病的发生和发展”，Cedola解释道。特别是，菌群失调——即微生物多样性的丧失，导致有害细菌的增加，这些细菌产生有毒代谢物，引发炎症，并最终破坏肠-脑屏障。
当发生肠道菌群失调时，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，但目前证据仍然不足。现在，研究人员发现纳米和微米级X射线相位对比断层扫描（XPCT）是一种强大的工具，可以在不操作组织的情况下研究肠道的结构和形态变化。研究团队前往法国格勒诺布尔的欧洲同步辐射设施（ESRF）的ID16A光束线进行样品扫描。
“得益于这一技术，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或对比剂”，ESRF的ID16A光束线负责人Peter Cloetens解释说。
实验数据部分也在Soleil同步辐射光源完成，显示了阿尔茨海默病小鼠体内细胞丰度和组织结构的变化。具体来说，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说：“作为ESRF的长期用户，我可以证明该设施为尖端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方面。来到ESRF对我们理解阿尔茨海默病的肠-脑轴起到了关键作用。”
未来，Cedola与科学家Francesca Palermo和Claudia Balducci将继续利用XPCT的能力研究肠道如何与中枢神经系统通信。研究团队的目标是调查肠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，我们希望找到新的治疗靶点，并开发针对这种毁灭性疾病的创新疗法。ESRF无疑将在我们的研究中继续发挥重要作用，我们期待在未来几年内取得更多令人兴奋的发现”，Cedola总结道。
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