De ziekte van Alzheimer kan vroege tekenen in de darmen achterlaten, zo blijkt uit studies

De ziekte van Alzheimer kan vroege tekenen in de darmen achterlaten, zo blijkt uit studies

Nieuwe beeldvormingstechnologie heeft verborgen darmveranderingen bij de ziekte van Alzheimer blootgelegd, waardoor een potentiële darm-hersenverbinding aan het licht is gekomen die een revolutie teweeg zou kunnen brengen in de vroege diagnose en behandeling.

De ziekte van Alzheimer treft wereldwijd meer dan 30 miljoen mensen, maar de factoren die ten grondslag liggen aan de etiologie ervan blijven onduidelijk. Recent onderzoek heeft zich tot de darmen gericht en de potentiële rol ervan bij de progressie van de ziekte van Alzheimer onderzocht. Dat blijkt uit een onderzoek dat onlangs in het tijdschrift is gepubliceerdDe wetenschap gaat vooruitEen team van onderzoekers uit Italië en Frankrijk gebruikte geavanceerde beeldvormingstechnieken om de darm-hersen-as te onderzoeken en significante darmveranderingen te onthullen in drie verschillende Alzheimer-muismodellen, wat licht werpt op de complexe aard van de ziekte.

achtergrond

De ziekte van Alzheimer is de meest voorkomende oorzaak van dementie en wordt gekenmerkt door cognitieve achteruitgang en achteruitgang van de hersenen. Ondanks uitgebreid onderzoek blijven de exacte oorzaken ervan onduidelijk en bieden de huidige behandelingen slechts beperkte verlichting. Recente onderzoeken hebben de darm-hersen-as – het communicatiepad dat de darmgezondheid en de hersenfunctie met elkaar verbindt – benadrukt als een potentiële bijdrager aan de ziekte van Alzheimer.

Het darmmicrobioom speelt een cruciale rol bij het handhaven van de algehele gezondheid en is in verband gebracht met de cognitieve functie. Terwijl eerder onderzoek suggereert dat dysbiose – een onbalans in darmbacteriën – de progressie van Alzheimer kan beïnvloeden, richtte dit specifieke onderzoek zich op structurele en cellulaire veranderingen in de darmen in plaats van op de microbiële samenstelling. Er zijn ook aanwijzingen dat verstoringen van de darmmicrobiota ontstekingen kunnen bevorderen en schadelijke bacteriën de hersenen kunnen laten bereiken.

Bovendien zijn er veranderingen in de darmmorfologie waargenomen bij patiënten met de ziekte van Alzheimer en bij diermodellen, wat een mogelijk verband suggereert tussen de darmgezondheid en neurodegeneratie.

Over de studie

De eerste beeldvorming op nanoschaal van telocyten in modellen voor de ziekte van Alzheimer - de studie gebruikte nano-XPCT om telocyten, gespecialiseerde cellen die betrokken zijn bij weefselherstel, te visualiseren in onderzoek naar de ziekte van Alzheimer, wat hun potentiële rol bij disfunctie aangeeft.

Met de hoop dat het begrijpen van deze interacties tussen het darmmicrobioom en de hersenen nieuwe wegen kan openen voor vroege diagnose en innovatieve behandelingen voor de ziekte van Alzheimer, onderzocht de huidige studie darmveranderingen in modellen van de ziekte van Alzheimer met behulp van geavanceerde beeldvormingstechnieken, met name zowel micro- als nano-driedimensionale (3D) röntgenfase-contrasttomografie (XPCT), een baanbrekende beeldvormingsmethode die in staat is tot hoge resolutie, niet-invasieve structurele visualisatie.

Het onderzoeksteam onderzocht de darmen van drie verschillende muismodellen van de ziekte van Alzheimer: APP/PS1- en APP23-muizen, die menselijke genetische mutaties dragen die verband houden met het familiale Alzheimer-model, en het SAMP8-model, dat sporadische, leeftijdsgebonden neurodegeneratie nabootst. Deze werden vergeleken met gezonde controles. Er werd gekozen voor het ileum, een deel van de dunne darm, vanwege de eerder waargenomen betrokkenheid bij de pathologie van de ziekte van Alzheimer.

De XPCT-methode maakte niet-invasieve, driedimensionale beeldvorming met hoge resolutie mogelijk die ingewikkelde details van darmstructuren onthult zonder dat weefselkleuring of secties nodig zijn. Er werden verschillende resoluties gebruikt om gedetailleerde anatomische structuren vast te leggen, van cel tot orgaanniveau. Bovendien omvatte het beeldvormingsproces duizenden projecties, die vervolgens voor analyse werden gereconstrueerd in 3D-volumes. Deze aanpak maakte visualisatie mogelijk van darmkenmerken zoals villi, crypties en verschillende celtypen, waaronder Paneth- en Goblet-cellen.

Bovendien was deze studie een van de eersten waarbij XPCT werd gebruikt om veranderingen in telocyten te identificeren, een soort interstitiële cel die betrokken is bij weefselherstel, wat duidt op verstoringen in de darmhomeostase bij de ziekte van Alzheimer. De XPCT maakte ook identificatie mogelijk van componenten van het enterische zenuwstelsel, zoals de myenterische en submucosale plexussen. Bovendien leverde de studie nieuwe inzichten op in de immuunresponsen bij de ziekte van Alzheimer door Peyer-vlekken en geïsoleerde lymfoïde follikels te onderzoeken, essentiële lymfoïde weefsels die betrokken zijn bij immuunbewaking.

Nano-XPCT-analyse van Paneth- en bekercellen. (A) Representatieve 3D-weergave van het longitudinale aanzicht van een SAMR1-muiscrypte. De epitheliale laag van de crypte werd groen gemaakt. De Paneth-cellen zijn geel gekleurd en de bekercellen zijn blauw gekleurd. Schaalbalk, 5 μm. (B) En (C) Toon 3D-weergaven en nano-XPCT-close-ups van Goblet- en Paneth-cellen. Dezelfde kleurcode uit (a) werd gebruikt voor de 3D-weergaven getoond in (b) en (c). In detail is de kern van de bekercel donkerblauw gekleurd en is het apicale deel, dat is uitgezet met mucine-afscheidende korrels die zich uitstrekken tot in het darmlumen, lichtblauw weergegeven. De Paneth-cel vertoont de typische piramidevorm met een basaal gelegen kern (blauw) en prominente apicale korrels (geel) die het grootste deel van het cytoplasmatische gebied bezetten. Nano-XPCT close-upbeelden in (b) tonen bekercellen (aangegeven door pijlen) die slijm (sterretjes) afscheiden in het darmlumen. Schaalbalk, 2,5 μm. In (c) dwarsaanzicht van een crypte waarin de Paneth-cellen in een radiaal patroon zijn gerangschikt (gemarkeerd door de stippellijnen). Het vrijkomen van de antimicrobiële korrels (zwarte stippen, ster) in het lumen is zichtbaar. Schaalbalk, 5 μm. (DEnE) Kwantificering van beker- en Paneth-cellen in de crypties. Resultaten worden verkregen op 30 crypten per muis (n = 1) en worden weergegeven als gemiddelde ± SD. Eenrichtings-ANOVA P < 0,0001; Post-hoc volgens de post-hoc-test van Tukey: *P < 0,02, ** p < 0,01, *** p < 0,001 en **** p < 0,0001.

Bevindingen en implicaties

Verschillen tussen familiale en sporadische Alzheimer-modellen - Uit de studie bleek dat de APP/PS1- en APP23-modellen (familiale AD) ernstigere darmveranderingen vertoonden dan het Samp8-model (sporadische AD), wat duidt op genetische invloeden op de darmstructuur bij de ziekte van Alzheimer.

Uit de studie bleek dat de ziekte van Alzheimer geassocieerd is met significante structurele veranderingen in de darmen. Geavanceerde beeldvorming toonde veranderingen in de darmvlokken en crypten, die cruciale structuren zijn voor de opname van voedingsstoffen en de immuunrespons.

In muismodellen voor de ziekte van Alzheimer leken de villi dieper te zitten in vergelijking met gezonde controles, wat wijst op een verstoorde darmarchitectuur. Bovendien was de darmepitheelbarrière aanzienlijk dunner, wat volgens de onderzoekers mogelijk de beschermende functies van de darm in gevaar zou kunnen brengen en de permeabiliteit zou kunnen vergroten.

Bovendien was de overvloed aan Paneth- en slijmbekercellen, die een rol spelen bij de immuunafweer en de slijmafscheiding, vooral veranderd in de modellen van Alzheimer. Er is ook een toename van deze cellen aangetoond, samen met een verhoogde slijmafgifte, wat wijst op een reactie op ontstekingsaandoeningen in de darm. Deze resultaten komen overeen met eerdere waarnemingen dat darmdysfunctie bij de ziekte van Alzheimer mogelijk een ontstekingscomponent met zich meebrengt.

De studie identificeerde ook veranderingen in het enterische zenuwstelsel, met veranderingen in de neuronstructuur die de darmmotiliteit en de signaaloverdracht naar de hersenen kunnen beïnvloeden. Bovendien waren de morfologie en het aantal telocyten veranderd, wat wijst op stoornissen in de darmherstelmechanismen.

Bovendien vond de studie significante veranderingen in de vlekken van Peyer en geïsoleerde lymfoïde follikels, die cruciaal zijn voor het toezicht op het darmimmuunsysteem, wat erop wijst dat de ziekte van Alzheimer een verhoogde immuunrespons in de darm kan veroorzaken.

Conclusies

Over het geheel genomen heeft onderzoek aangetoond dat de ziekte van Alzheimer niet alleen de hersenen aantast, maar ook de structurele integriteit en de immuunfunctie van de darmen. Deze studie benadrukte het mogelijke verband tussen darmveranderingen en de ziekte van Alzheimer en het belang van de darmgezondheid bij neurodegeneratieve ziekten.

Door structurele veranderingen en immuunreacties in de darmen aan het licht te brengen, suggereerden onderzoekers dat deze veranderingen zouden kunnen dienen als vroege biomarkers voor de ziekte van Alzheimer. Het begrijpen van deze darm-herseninteracties zou kunnen leiden tot innovatieve behandelingen gericht op het verzachten van de progressie van de ziekte van Alzheimer en het verder benadrukken van het belang van holistische benaderingen voor het beheersen van complexe neurologische ziekten.

Bronnen: