Neues bildgebendes Verfahren macht ENS sichtbar

Forscher des Children’s Hospital of Philadelphia (CHOP) haben ein neues bildgebendes Verfahren entwickelt, mit dem sich das enterische Nervensystem (ENS) als wichtiger Teil des menschlichen Kolons in drei Dimensionen betrachten lässt. Dies wird möglich, indem andere Dickdarmzellen, die dies normalerweise verhindern, unsichtbar gemacht werden.

Das ENS, so erklären die Autoren, war bisher nur in dünnen Gewebeschnitten sichtbar, die aber nur begrenzte klinische Informationen liefern. Das ENS reguliert viele Schlüsselfunktionen des Darms, wie den Transport von Nahrung, die Sekretion von Flüssigkeit, die Reparatur der Darmschleimhaut und die Kontrolle des Blutflusses. Da das ENS über viele Nervenzelltypen verfügt, die es ihm ermöglichen, unabhängig vom Gehirn oder Rückenmark auf sich verändernde Bedingungen im Darm zu reagieren, wird das ENS manchmal als „zweites Gehirn“ des Körpers bezeichnet.

Das ENS ist mit herkömmlichen bildgebenden Verfahren schwer zu erkennen, da es in die Darmwand eingebettet ist. Defekte des ENS verursachen die Hirschsprung-Krankheit, einen Geburtsfehler, der chirurgische Eingriffe erfordert, sowie andere Erkrankungen, bei denen sich die Nahrung nicht richtig durch den Darm bewegen kann. ENS-Defekte können auch zu häufigen Problemen wie dem Reizdarmsyndrom (IBS) führen.

„Dreidimensionale Bilder des enterischen Nervensystems des Dickdarms bieten uns neue Einblicke in die Zellen, die die Darmfunktion steuern, und können uns helfen, Störungen im Dickdarm besser zu verstehen“, erklärt Dr. Robert Heuckeroth, Kindergastroenterologe am CHOP und Seniorautor der Studie. „Wir mussten einen neuen Weg finden, um den Dickdarm unsichtbar zu machen sowie die Zellen, die wir sehen wollten, einzufärben und Tausende von Bildern zu erzeugen.“

Unter Verwendung von Dickdarmgewebe von Mäusen und Menschen entwickelte die Arbeitsgruppe ein Bildgebungsverfahren, das verschiedene Techniken kombinierte: Gewebe- und Zellfärbung, Pinhole-Mikroskopie und quantitative Analysen zur dreidimensionalen Charakterisierung der Dickdarmzellen. Dadurch, dass keine Schnitt-Technik durchgeführt wird, bleibt bei dem neuen Ansatz der Zusammenhang mit anderen Darmzellen im dreidimensionalen Raum erhalten. Dies ist wichtig für die Beurteilung der Darmmotilität, bei der viele Zelltypen zusammenarbeiten müssen, um Muskelkontraktion und -relaxation zu koordinieren.

Insgesamt erstellten die Wissenschaftler 280 konfokale Z-Stapel – das Verfahren, mit dem die Bilder in drei Dimensionen gerendert werden können – und konnten quantitative Daten von 14 adulten menschlichen Kolons erfassen. Zudem konnten sie das ENS bei Kindern mit Hirschsprung-Krankheit visualisieren.“Wir glauben, dass unser neuer Ansatz uns helfen wird, Darmerkrankungen genauer zu verstehen, und  dass er zu neuen Therapieansätzen führen könnte“, erklärt Heuckeroth.

Die aus der Studie generierten Bilder sind jetzt in einer öffentlichen Datenbank verfügbar.