一项研究中发现，X 射线微米和纳米断层扫描技术能够提供关于肠道神经元与大脑神经元之间联系的线索，这些联系可能触发阿尔茨海默病。
《EurekAlert》
1月31日
意大利纳米技术研究所（Institute of Nanotechnology）领导的科学家团队，与法国格勒诺布尔的欧洲同步辐射装置（European Synchrotron Radiation Facility ，ESRF）合作，发现X 射线微米和纳米断层扫描（X-ray micro- and nano- tomography）技术能够提供关于肠道神经元与大脑神经元之间联系的线索，这些联系可能触发阿尔茨海默病。研究结果发表在《科学进展》（Science Advances）杂志上。
研究于2025年1月31日发表在《Science Advances》（最新影响因子：11.7）杂志上
阿尔茨海默病是最常见的失智症类型，是一种神经退行性疾病，其特征是大脑发生改变，包括突触丧失、慢性炎症和神经元细胞死亡。
近年来，科学家们发现证据表明，肠道和大脑通过分布在两个器官中的神经元进行交流。这种肠脑轴的功能障碍与精神疾病和神经系统疾病（包括阿尔茨海默病）有关。
肠道微生物群，即肠道中的微生物，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的研究员、文章通讯作者 Alessia Cedola解释说：“已有许多研究支持肠道组成的变化可能促进阿尔茨海默病的发病和进展。”
特别是，菌群失调（即微生物多样性丧失的过程）会导致有害细菌的增多，这些细菌产生促进炎症的有毒代谢物，从而导致肠道/大脑屏障的破坏。
当肠道菌群失调发生时，究竟会发生什么？Cedola 补充道：“主要假设是，这些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。”
深入肠道健康的核心
现在，科学家们发现，纳米和微米 X 射线相衬断层扫描（X-ray phase-contrast tomography，XPCT）是研究肠道结构和形态变化的强大工具，且无需对组织进行操控。研究团队来到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。ID16A 光束线负责人、文章合著者 Peter Cloetens 解释说：“得益于这项技术，我们可以在 3D 中以极高的灵敏度对软生物组织进行成像，且只需最少的样本准备，无需使用对比剂。”
在欧洲同步辐射装置ID16A光束线实验期间，ESRF科学家Peter Cloetens使用了一种称为纳米和微米X射线相衬断层扫描（XPCT）的技术。这项技术在ESRF得到应用，是研究肠道结构和形态变化的强大工具，且无需对组织进行操控
实验数据（部分也在Soleil同步辐射装置上完成）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改变。具体而言，研究显示了肠道绒毛和隐窝的相关变化、潘氏细胞和杯状细胞的细胞转化，以及肠道腔内神经元、红细胞和杯状细胞分泌的黏液的检测。所有这些元素在正常工作时，能够维持肠道健康、支持消化并保护肠道内壁免受损伤。
Cedola 表示：“这项技术代表了肠道全面分析的一个真正突破，它可能在疾病的早期检测和预后中起到关键作用。”她还补充道：“作为 ESRF 的长期用户，我可以证明该设施为前沿研究提供了难以置信的机会，尤其是纳米成像光束线，特别是在 EBS （极亮光源）升级后。来到 ESRF 对我们理解阿尔茨海默病中的肠脑轴起到了关键作用。”
SAMR1小鼠隐窝纵向视图的3D渲染图
隐窝的上皮层以绿色渲染，潘氏细胞以黄色标记，杯状细胞以蓝色标记。比例尺为5微米。
(B) 和 (C) 分别展示了杯状细胞和潘氏细胞的3D渲染图及纳米X射线相衬断层扫描（nano-XPCT）特写。颜色编码与(A)一致。具体而言，杯状细胞的细胞核呈深蓝色，顶端部分（充满黏液分泌颗粒并延伸至肠腔）呈浅蓝色。潘氏细胞呈现典型的金字塔形状，细胞核位于基部（蓝色），顶端颗粒（黄色）占据其大部分细胞质区域。
(B) 中的nano-XPCT特写显示了杯状细胞（箭头指示）在肠腔内分泌黏液（星号标记）。比例尺为2.5微米。
(C) 展示了隐窝的横截面视图，潘氏细胞呈放射状排列（虚线框突出显示）。可见抗菌颗粒（黑点，星号标记）释放到肠腔中。比例尺为5微米。
(D 和 E) 隐窝中杯状细胞和潘氏细胞的定量分析。结果基于每只小鼠30个隐窝（n=1），以均值±标准差表示。单因素方差分析（ANOVA）显示P < 0.0001；事后Tukey检验：*P < 0.02，**P < 0.01，***P < 0.001，****P < 0.0001
与科学家 Francesca Palermo 和 Claudia Balducci 一起，研究的下一步将是进一步利用 XPCT 技术研究肠道如何与中枢神经系统交流。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，我们希望找到新的治疗靶点，并为这种毁灭性疾病开发创新疗法。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有更多激动人心的发现。”
这项研究突显了 ESRF 在生物医学研究中的重要性，该机构计划在未来几年进一步加强这一领域的关注。
创立于1994年的欧洲同步辐射装置
该联合研究机构，由22个国家支持（13个成员国：法国、德国、意大利、英国、西班牙、瑞士、比利时、荷兰、丹麦、芬兰、挪威、瑞典、俄罗斯；以及9个联系国：奥地利、葡萄牙、以色列、波兰、捷克、匈牙利、斯洛伐克、印度、南非）
参考文献
Source：European Synchrotron Radiation Facility
The gut-brain connection in Alzheimer’s unveiled with X-rays
Reference：
Francesca Palermo et al. ,Investigating gut alterations in Alzheimer’s disease: In-depth analysis with micro- and nano-3D X-ray phase contrast tomography.Sci. Adv.11,eadr8511(2025).DOI:10.1126/sciadv.adr8511
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原文标题 : X射线揭示阿尔茨海默病中的肠脑联系
一项研究中发现，X 射线微米和纳米断层扫描技术能够提供关于肠道神经元与大脑神经元之间联系的线索，这些联系可能触发阿尔茨海默病。
《EurekAlert》
1月31日
意大利纳米技术研究所（Institute of Nanotechnology）领导的科学家团队，与法国格勒诺布尔的欧洲同步辐射装置（European Synchrotron Radiation Facility ，ESRF）合作，发现X 射线微米和纳米断层扫描（X-ray micro- and nano- tomography）技术能够提供关于肠道神经元与大脑神经元之间联系的线索，这些联系可能触发阿尔茨海默病。研究结果发表在《科学进展》（Science Advances）杂志上。
研究于2025年1月31日发表在《Science Advances》（最新影响因子：11.7）杂志上
阿尔茨海默病是最常见的失智症类型，是一种神经退行性疾病，其特征是大脑发生改变，包括突触丧失、慢性炎症和神经元细胞死亡。
近年来，科学家们发现证据表明，肠道和大脑通过分布在两个器官中的神经元进行交流。这种肠脑轴的功能障碍与精神疾病和神经系统疾病（包括阿尔茨海默病）有关。
肠道微生物群，即肠道中的微生物，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的研究员、文章通讯作者 Alessia Cedola解释说：“已有许多研究支持肠道组成的变化可能促进阿尔茨海默病的发病和进展。”
特别是，菌群失调（即微生物多样性丧失的过程）会导致有害细菌的增多，这些细菌产生促进炎症的有毒代谢物，从而导致肠道/大脑屏障的破坏。
当肠道菌群失调发生时，究竟会发生什么？Cedola 补充道：“主要假设是，这些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。”
深入肠道健康的核心
现在，科学家们发现，纳米和微米 X 射线相衬断层扫描（X-ray phase-contrast tomography，XPCT）是研究肠道结构和形态变化的强大工具，且无需对组织进行操控。研究团队来到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。ID16A 光束线负责人、文章合著者 Peter Cloetens 解释说：“得益于这项技术，我们可以在 3D 中以极高的灵敏度对软生物组织进行成像，且只需最少的样本准备，无需使用对比剂。”
在欧洲同步辐射装置ID16A光束线实验期间，ESRF科学家Peter Cloetens使用了一种称为纳米和微米X射线相衬断层扫描（XPCT）的技术。这项技术在ESRF得到应用，是研究肠道结构和形态变化的强大工具，且无需对组织进行操控
实验数据（部分也在Soleil同步辐射装置上完成）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改变。具体而言，研究显示了肠道绒毛和隐窝的相关变化、潘氏细胞和杯状细胞的细胞转化，以及肠道腔内神经元、红细胞和杯状细胞分泌的黏液的检测。所有这些元素在正常工作时，能够维持肠道健康、支持消化并保护肠道内壁免受损伤。
Cedola 表示：“这项技术代表了肠道全面分析的一个真正突破，它可能在疾病的早期检测和预后中起到关键作用。”她还补充道：“作为 ESRF 的长期用户，我可以证明该设施为前沿研究提供了难以置信的机会，尤其是纳米成像光束线，特别是在 EBS （极亮光源）升级后。来到 ESRF 对我们理解阿尔茨海默病中的肠脑轴起到了关键作用。”
SAMR1小鼠隐窝纵向视图的3D渲染图
隐窝的上皮层以绿色渲染，潘氏细胞以黄色标记，杯状细胞以蓝色标记。比例尺为5微米。
(B) 和 (C) 分别展示了杯状细胞和潘氏细胞的3D渲染图及纳米X射线相衬断层扫描（nano-XPCT）特写。颜色编码与(A)一致。具体而言，杯状细胞的细胞核呈深蓝色，顶端部分（充满黏液分泌颗粒并延伸至肠腔）呈浅蓝色。潘氏细胞呈现典型的金字塔形状，细胞核位于基部（蓝色），顶端颗粒（黄色）占据其大部分细胞质区域。
(B) 中的nano-XPCT特写显示了杯状细胞（箭头指示）在肠腔内分泌黏液（星号标记）。比例尺为2.5微米。
(C) 展示了隐窝的横截面视图，潘氏细胞呈放射状排列（虚线框突出显示）。可见抗菌颗粒（黑点，星号标记）释放到肠腔中。比例尺为5微米。
(D 和 E) 隐窝中杯状细胞和潘氏细胞的定量分析。结果基于每只小鼠30个隐窝（n=1），以均值±标准差表示。单因素方差分析（ANOVA）显示P < 0.0001；事后Tukey检验：*P < 0.02，**P < 0.01，***P < 0.001，****P < 0.0001
与科学家 Francesca Palermo 和 Claudia Balducci 一起，研究的下一步将是进一步利用 XPCT 技术研究肠道如何与中枢神经系统交流。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，我们希望找到新的治疗靶点，并为这种毁灭性疾病开发创新疗法。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有更多激动人心的发现。”
这项研究突显了 ESRF 在生物医学研究中的重要性，该机构计划在未来几年进一步加强这一领域的关注。
创立于1994年的欧洲同步辐射装置
该联合研究机构，由22个国家支持（13个成员国：法国、德国、意大利、英国、西班牙、瑞士、比利时、荷兰、丹麦、芬兰、挪威、瑞典、俄罗斯；以及9个联系国：奥地利、葡萄牙、以色列、波兰、捷克、匈牙利、斯洛伐克、印度、南非）
参考文献
Source：European Synchrotron Radiation Facility
The gut-brain connection in Alzheimer’s unveiled with X-rays
Reference：
Francesca Palermo et al. ,Investigating gut alterations in Alzheimer’s disease: In-depth analysis with micro- and nano-3D X-ray phase contrast tomography.Sci. Adv.11,eadr8511(2025).DOI:10.1126/sciadv.adr8511
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原文标题 : X射线揭示阿尔茨海默病中的肠脑联系
