enGLOW 3D显微镜用于透明化的人类及小鼠肠道的肠道神经系统研究

看见肠道中隐藏的神经

肠道有时被称为我们的“第二大脑”，因为它拥有独立而庞大的神经网络，参与调控消化、免疫，甚至与大脑相互联系。然而，这些神经大多埋藏在肠壁深处，整体观察一直很困难。本文提出了一种新方法，将人类和小鼠的肠道样本处理成透明的三维标本，使研究人员能够在较大范围的组织中绘制这张隐藏的神经网络图，而不再局限于微小的切片。

肠道神经网络的新窗口

作者提出了 enGLOW，这是一套为肠道专门设计的分步实验流程。它将化学“透明化”——使完整组织变得透明——与可以扫描大体积三维结构的光片显微镜相结合。同时，组织固有的微弱自发荧光与外加的荧光标记一并被记录下来，既显示肠壁的整体解剖，又能定位不同细胞类型的精确位置。与传统将组织切成薄片或剥离单层的方法不同，enGLOW 保持厘米级组织完整，使局部的整个神经网络得以一次性呈现。

将管状结构变为平面地图

enGLOW 的一项关键创新是数字“虚拟解剖”。肠壁由若干层构成，其中两层富含神经，称为肌间丛和黏膜下丛。在弯曲的管状组织中，这些层难以整体观察。研究人员以肠道外表面为参考，应用一种计算算法对三维图像进行数学上的“展平”。这会生成分层的平面视图，将神经丛和肌肉层分离而无需物理切割。通过这种方法，他们可以比较小鼠不同消化道区域中神经细胞簇和纤维的排列，并测量每个神经丛距表面的深度。

绘制支持细胞与节律发生器

除了神经细胞本身，肠道功能还依赖若干协同细胞类型。利用 enGLOW，团队标记并成像了小鼠结肠中的四类主要成分：神经细胞体、连接它们的长轴突（神经纤维）、支持并调节神经活动的胶质细胞，以及作为肠道蠕动内建起搏器的卡哈尔间质细胞。三维数据结合虚拟展平显示了这些细胞网络如何穿行于肠壁不同层次、各区域的填充密度，以及它们重叠或相互独立的位置。例如，起搏细胞呈与肌肉层对齐的格状排列，而胶质细胞与神经纤维则广泛分布于若干层。这样的细节使研究者能够量化每一层被各网络占据的比例，而不仅仅是判断细胞是否存在。

从健康组织到疾病模型

该流程也被用于来源于人类结肠手术的厚块样本。经过透明化和包埋以保护脆弱层次后，光片成像捕捉到了大块人类肠道，分辨率足以看到单个神经簇及其缠绕的分支血管。在一例帕金森病小鼠模型中，enGLOW 显示了肠黏膜结构的改变以及非典型的神经标记模式，提示屏障可能受损。尽管动物数目较少不足以得出确切结论，这些示例表明该方法能发现与神经疾病及其他与肠道相关疾病相伴随的细微结构变化。

这对健康与疾病为何重要

对非专业读者而言，关键点是我们现在有办法在大块且完整的组织上看到肠道的神经“电路图”，适用于动物和人类样本。enGLOW 将以往零散的快照转化为完整的三维地图，然后数字化地剥离肠壁以逐层检查。这使得测量神经网络、支持细胞和起搏细胞的组织方式成为可能，并观察它们在炎症性肠病、糖尿病、先天性巨结肠（Hirschsprung病）或帕金森病等病况下的重塑。随着时间推移，这类详尽的肠道结构图谱或有助于将症状与特定组织结构改变联系起来，并指导以肠道自身神经系统为目标的新疗法开发。

引用: Planchette, A., Gantar, I., Scholler, J. et al. enGLOW 3D microscopy of the enteric nervous system in cleared human and mouse gut. Commun Biol 9, 357 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-09643-6

关键词: 肠道神经系统, 肠道三维成像, 组织透明化, 光片显微镜, 肠—脑轴