Ny avbildningsmetod gör att forskare kan se viktiga delar av tjocktarmen i 3D

I en banbrytande upptäckt, forskare vid Children's Hospital of Philadelphia (CHOP) utvecklade en ny avbildningsmetod som gör att forskare kan se det enteriska nervsystemet (ENS) - en viktig del av den mänskliga tjocktarmen - i tre dimensioner genom att göra andra kolonceller som normalt blockerar det osynliga. ENS har tidigare bara varit synlig i tunna vävnadsskivor som ger begränsad klinisk information. Resultaten publicerades online idag i tidskriften Gastroenterologi .

ENS reglerar många viktiga funktioner i tarmen, såsom rörelse av mat och näringsämnen, utsöndring av vätska, reparation av tarmslemhinnan och kontroll av blodflödet. Eftersom ENS har många nervcellstyper som gör att den kan reagera på förändrade förhållanden i tarmen oberoende av hjärnan eller ryggmärgen, ENS kallas ibland kroppens "andra hjärna".

ENS är svårt att se med konventionella avbildningsmetoder eftersom den är begravd i tarmväggen. Defekter i ENS orsakar Hirschsprungs sjukdom, en fosterskada som kräver kirurgiskt ingrepp, liksom andra tillstånd där maten inte kan röra sig ordentligt genom tarmen. ENS -defekter kan också bidra till vanliga problem som irritabelt tarmsyndrom (IBS).

Att ha tredimensionella bilder av tjocktarmens enteriska nervsystem ger oss ny inblick i cellerna som styr tarmfunktionen och kan hjälpa oss att bättre förstå störningar i tjocktarmen. För att göra detta arbete, vi var tvungna att uppfinna ett nytt sätt att göra kolon osynlig, fläcka cellerna vi var intresserade av att se och generera tusentals bilder. "

Robert Heuckeroth, MD, Doktorsexamen, pediatrisk gastroenterolog vid avdelningen för gastroenterologi, Hepatologi och näring på CHOP, Forskningsdirektör och Norman och Irma Braman begåvad ordförande för CHOP:s Lustgarten Center for GI Motility och senior författare till studien

Med hjälp av mus och mänskliga kolonvävnader, studieteamet utvecklade en avbildningsmetod som kombinerade flera tekniker, inklusive vävnads- och cellfärgning, användningen av pinhålsmikroskop och kvantitativ analys för att karakterisera cellerna i tjocktarmen i tre dimensioner. Genom att inte snitta vävnad, detta nya tillvägagångssätt bevarar associationerna till andra tarmceller i tredimensionellt utrymme. Detta är viktigt för att bedöma tarmmotilitet, vilket kräver att många celltyper samarbetar för att koordinera muskelkontration och avslappning.

Totalt, studieteamet skapade 280 konfokala Z -stackar - processen som gör det möjligt för dem att återge bilderna i tre dimensioner - och kunde förvärva kvantitativa data från 14 vuxna mänskliga kolon. Dessutom, de kunde visualisera ENS hos barn med Hirschsprungs sjukdom.

"Vi tror att vårt nya tillvägagångssätt kommer att hjälpa oss att förstå tarmsjukdomar mer i detalj och kan leda till nya metoder för terapi, "Sa Heuckeroth.

Bilderna från studien är nu tillgängliga på en offentlig databas.

• Utmaningar för att översätta farmakomikrobiomik till personlig medicin
• Nanopartiklar som innehåller gliadin kan tillåta patienter med celiaki att äta en normal kost