Alzheimers sygdom kan efterlade tidlige tegn i tarmen, undersøgelser

Alzheimers sygdom kan efterlade tidlige tegn i tarmen, undersøgelser

Ny billedteknologi har afsløret skjulte tarmforandringer i Alzheimers og afsløret en potentiel tarm-hjerne-forbindelse, der kan revolutionere tidlig diagnose og behandling.

Alzheimers sygdom påvirker over 30 millioner mennesker verden over, men de faktorer, der ligger til grund for dens ætiologi, er stadig uklare. Nyere forskning har vendt sig mod tarmen og undersøgt dens potentielle rolle i Alzheimers sygdomsprogression. I en undersøgelse for nylig offentliggjort i tidsskriftetVidenskaben går videreEt team af forskere fra Italien og Frankrig brugte avancerede billeddannelsesteknikker til at undersøge tarm-hjerne-aksen og afsløre betydelige tarmændringer i tre forskellige Alzheimers musemodeller, hvilket kaster lys over sygdommens komplekse natur.

baggrund

Alzheimers sygdom er den hyppigste årsag til demens og er karakteriseret ved kognitiv tilbagegang og hjerneforringelse. På trods af omfattende forskning forbliver dens nøjagtige årsager uklare, og nuværende behandlinger tilbyder kun begrænset lindring. Nylige undersøgelser har fremhævet tarm-hjerne-aksen - kommunikationsvejen, der forbinder tarmsundhed og hjernefunktion - som en potentiel bidragyder til Alzheimers sygdom.

Tarmmikrobiomet spiller en afgørende rolle i opretholdelsen af ​​det generelle helbred og er blevet forbundet med kognitiv funktion. Mens tidligere forskning tyder på, at dysbiose – en ubalance i tarmbakterier – kan påvirke Alzheimers progression, fokuserede denne særlige undersøgelse på strukturelle og cellulære ændringer i tarmen snarere end mikrobiel sammensætning. Der er også bevis for, at forstyrrelser i tarmmikrobiota kan fremme betændelse og tillade skadelige bakterier at nå hjernen.

Desuden er ændringer i tarmmorfologi blevet observeret hos patienter med Alzheimers sygdom og dyremodeller, hvilket tyder på en mulig sammenhæng mellem tarmsundhed og neurodegeneration.

Om studiet

Den første nanoskala billeddannelse af telocytter i Alzheimers sygdomsmodeller - undersøgelsen brugte nano-XPCT til at visualisere telocytter, specialiserede celler involveret i vævsreparation, i Alzheimers sygdomsforskning, hvilket indikerer deres potentielle rolle i dysfunktion.

Med håbet om, at forståelsen af disse interaktioner mellem tarmmikrobiomet og hjernen kan åbne nye veje for tidlig diagnosticering og innovative behandlinger af Alzheimers sygdom, undersøgte denne undersøgelse tarmændringer i Alzheimers sygdomsmodeller ved hjælp af avancerede billeddannelsesteknikker, specifikt både mikro- og nano-tredimensionelle (3D) røntgenstrålegennembrudsfase-kontrasterende metode (XPCTm-metode) høj opløsning, ikke-invasiv strukturel visualisering.

Forskerholdet undersøgte tarmene på tre forskellige musemodeller af Alzheimers sygdom: APP/PS1 og APP23 mus, som bærer humane genetiske mutationer forbundet med den familiære Alzheimers model, og SAMP8 modellen, som efterligner sporadisk, aldersrelateret neurodegeneration. Disse blev sammenlignet med raske kontroller. Ileum, en del af tyndtarmen, blev valgt på grund af dets tidligere observerede involvering i Alzheimers sygdomspatologi.

XPCT-metoden muliggjorde ikke-invasiv, høj opløsning, tredimensionel billeddannelse, der afslører indviklede detaljer i tarmstrukturer uden at kræve vævsfarvning eller snit. Forskellige opløsninger blev brugt til at fange detaljerede anatomiske strukturer fra cellen til hele organniveauet. Derudover involverede billeddannelsesprocessen tusindvis af projektioner, som derefter blev rekonstrueret til 3D-volumener til analyse. Denne tilgang muliggjorde visualisering af tarmfunktioner såsom villi, krypteringer og forskellige celletyper inklusive Paneth- og Goblet-celler.

Derudover var denne undersøgelse blandt de første til at bruge XPCT til at identificere ændringer i telocytter, en type interstitiel celle involveret i vævsreparation, hvilket tyder på forstyrrelser i intestinal homeostase ved Alzheimers sygdom. XPCT tillod også identifikation af komponenter i det enteriske nervesystem, såsom de myenteriske og submucosale plexuser. Derudover gav undersøgelsen ny indsigt i immunresponser ved Alzheimers sygdom ved at undersøge Peyers pletter og isolerede lymfoide follikler, essentielle lymfoide væv involveret i immunovervågning.

Nano-XPCT analyse af Paneth og bægerceller. (EN) Repræsentativ 3D-gengivelse af den langsgående visning af en SAMR1 musekrypt. Epitellaget af krypten blev gjort grønt. Paneth-cellerne er farvet gule og bægercellerne er farvet blå. Målestok, 5 μm. (b) Og (C) Vis 3D-gengivelser og nano-XPCT-nærbilleder af Goblet- og Paneth-celler. Den samme farvekode fra (a) blev brugt til 3D-gengivelserne vist i (b) og (c). I detaljer er bægercellekernen farvet i mørkeblå og den apikale del, som er udvidet med mucinudskillende granulat, der strækker sig ind i tarmens lumen, er gengivet i lyseblå. Paneth-cellen viser den typiske pyramideform med en basalt placeret kerne (blå) og fremtrædende apikale granula (gul), der optager det meste af dens cytoplasmatiske region. Nano-XPCT nærbilleder i (b) viser bægerceller (angivet med pile), der udskiller slim (stjerner) i tarmens lumen. Målestok, 2,5 μm. I (c) tværgående billede af en krypt, hvor Paneth-cellerne er arrangeret i et radialt mønster (fremhævet af de stiplede linjebokse). Frigivelsen af ​​de antimikrobielle granula (sorte prikker, stjerne) i lumen er synlig. Målestok, 5 μm. (DOgE) Kvantificering af bæger- og Paneth-celler i krypteringerne. Resultater opnås på 30 krypter pr. mus (n = 1) og præsenteres som middel ± SD. Envejs ANOVA P < 0,0001; Post hoc ifølge Tukeys post hoc test: *P < 0,02, ** p < 0,01, *** p < 0,001 og **** p < 0,0001.

Fund og implikationer

Forskelle mellem familiære og sporadiske Alzheimers modeller - Undersøgelsen viste, at APP/PS1 og APP23 modeller (familiær AD) havde mere alvorlige tarmændringer end Samp8 modellen (sporadisk AD), hvilket tyder på genetiske påvirkninger på tarmstrukturen ved Alzheimers sygdom.

Undersøgelsen viste, at Alzheimers sygdom er forbundet med betydelige strukturelle ændringer i tarmene. Avanceret billeddannelse viste ændringer i tarmvilli og krypter, som er afgørende strukturer for næringsoptagelse og immunrespons.

I musemodeller af Alzheimers sygdom så villi ud til at være dybere sammenlignet med raske kontroller, hvilket indikerer forstyrret tarmarkitektur. Derudover var tarmepitelbarrieren betydeligt tyndere, hvilket forskerne mener potentielt kan kompromittere tarmens beskyttende funktioner og øge permeabiliteten.

Derudover blev overfloden af ​​Paneth- og bægerceller, som spiller en rolle i immunforsvaret og slimudskillelsen, især ændret i Alzheimers modeller. En stigning i disse celler er også blevet påvist sammen med øget slimfrigivelse, hvilket indikerer en reaktion på inflammatoriske tilstande i tarmen. Disse resultater er i overensstemmelse med tidligere observationer om, at tarmdysfunktion ved Alzheimers sygdom kan involvere en inflammatorisk komponent.

Undersøgelsen identificerede også ændringer i det enteriske nervesystem med ændringer i neuronstrukturen, der kan påvirke tarmens motilitet og signalering til hjernen. Desuden blev morfologien og antallet af telocytter ændret, hvilket indikerer svækkelse af tarmreparationsmekanismer.

Derudover fandt undersøgelsen betydelige ændringer i Peyers pletter og isolerede lymfoide follikler, som er afgørende for tarmens immunovervågning, hvilket indikerer, at Alzheimers sygdom kan producere en øget immunreaktion i tarmen.

Konklusioner

Samlet set viste forskning, at Alzheimers sygdom påvirker ikke kun hjernen, men også tarmens strukturelle integritet og immunfunktion. Denne undersøgelse fremhævede den potentielle sammenhæng mellem tarmforandringer og Alzheimers sygdom og vigtigheden af ​​tarmsundhed i neurodegenerative sygdomme.

Ved at afsløre strukturelle ændringer og immunresponser i tarmen foreslog forskere, at disse ændringer kunne tjene som tidlige biomarkører for Alzheimers sygdom. Forståelse af disse tarm-hjerne-interaktioner kan føre til innovative behandlinger, der sigter mod at afbøde udviklingen af ​​Alzheimers og yderligere understrege betydningen af ​​holistiske tilgange til håndtering af komplekse neurologiske sygdomme.

Kilder: