Ученые под руководством Института нанотехнологий в Италии в сотрудничестве с ESRF, Европейским синхротроном в Гренобле, Франция, обнаружили, как рентгеновская микро- и нанотомография может дать подсказки о процессах, которые связывают нейроны кишечника с нейронами мозга и могут вызывать болезнь Альцгеймера. Результаты опубликованы в Science Advances .

Болезнь Альцгеймера, наиболее распространенный тип деменции, представляет собой нейродегенеративное заболевание, характеризующееся изменениями в головном мозге, включая потерю синапсов, хроническое воспаление и гибель нейронных клеток.

В последние годы ученые обнаружили доказательства того, что кишечник и мозг взаимодействуют посредством нейронов, расположенных в обоих органах. Дисфункция этой оси связана с психиатрическими и неврологическими расстройствами, включая болезнь Альцгеймера.

Микробиота кишечника , которая относится к микроорганизмам в желудочно-кишечном тракте, играет ключевую роль в здоровье человека и влияет на работу мозга, познание и поведение. «Уже есть много исследований, которые подтверждают, что изменения в составе кишечника могут способствовать возникновению и прогрессированию болезни Альцгеймера», — объясняет Алессия Седола, исследователь из Института нанотехнологий в Италии и автор-корреспондент статьи.

В частности, дисбактериоз, представляющий собой процесс, при котором происходит потеря микробного разнообразия, приводит к распространению опасных бактерий, вырабатывающих токсичные метаболиты, способствующие воспалению и, как следствие, разрушению барьеров между кишечником и мозгом.

Что именно происходит при дисбактериозе кишечника? «Основная гипотеза заключается в том, что изменения вызывают выход вредных бактерий из кишечника, попадание их в кровоток, попадание в мозг и запуск болезни Альцгеймера, но доказательств пока недостаточно», — добавляет Седола.

Представительная 3D-визуализация продольного вида одной крипты мыши SAMR1. Эпителиальный слой крипты показан зеленым цветом. Клетки Панета окрашены в желтый цвет, а бокаловидные клетки — в синий. Масштабные линейки: 5 мкм. Кредит: Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adr8511

Достижение сути здоровья кишечника
Теперь ученые обнаружили, что нано- и микрорентгеновская фазово-контрастная томография (XPCT) является мощным инструментом для изучения структурных и морфологических изменений в кишечнике без манипуляций с тканями. Команда приехала в ESRF, Европейский синхротрон, в Гренобле, Франция, чтобы сканировать образцы на линии пучка ID16A.

«Благодаря этой технологии мы можем получать изображения мягких биологических тканей с превосходной чувствительностью в 3D, с минимальной подготовкой образцов и без контрастных веществ », — объясняет Питер Клоэтенс, ученый, отвечающий за ID16A, и соавтор публикации.

Данные экспериментов, частично проведенных также в Солейле, показали изменения в численности и организации клеток в тканях, а также структурные изменения в различных тканях мышей, пораженных болезнью Альцгеймера.

В частности, он показал соответствующие изменения в ворсинках и криптах кишечника, клеточные трансформации в клетках Панета и бокаловидных клетках, а также обнаружение телоцитов, нейронов, эритроцитов и секреции слизи бокаловидными клетками в полости кишечника. Все эти элементы, если они работают правильно, поддерживают здоровье кишечника, способствуют пищеварению и защищают слизистую оболочку кишечника от повреждений.

«Эта методика представляет собой настоящий прорыв в области тщательного анализа кишечника и может сыграть решающую роль в раннем выявлении и прогнозировании заболевания», — говорит Седола.

Вместе с учеными Франческой Палермо и Клаудией Балдуччи следующим шагом в этом исследовании станет дальнейшее использование возможностей XPCT для изучения того, как кишечник взаимодействует с центральной нервной системой. Группа намерена исследовать энтеральную нервную систему и ее роль в болезни Альцгеймера.

«Более глубоко понимая эти процессы, мы надеемся определить новые терапевтические цели и разработать инновационные методы лечения этого разрушительного заболевания. ESRF, несомненно, продолжит играть важную роль в наших исследованиях, и мы с нетерпением ждем еще многих захватывающих открытий в ближайшие годы», — заключает Седола.