Forscher machen den Darm durchsichtig

Transparent wie Glas: Forscher haben eine Methode entwickelt, mit der Darmgewebe komplett durchsichtig gemacht werden kann. Darmproben können dadurch so präpariert werden, dass feinste Nerven und Blutgefäße mittels Färbung hervortreten. Das komplexe „Darmhirn“ und seine Strukturen können so künftig besser untersucht werden – und krankhafte Veränderungen erkannt.

Unser Darm ist weit mehr als nur ein simpler Schlauch, der unsere Nahrung aufnimmt. Stattdessen bildet der Verdauungstrakt ein komplexes Gefüge aus verschiedensten Geweben, Gefäßen und Nerven – und nicht zuletzt unserer Darmflora. Über Nervenverbindungen, Botenstoffe und Zellen beeinflussen der Darm und seine Bewohner unsere Gesundheit und sogar unser Gehirn.

Versteckte Bahnen

Bisher jedoch war es extrem schwierig und aufwändig, die komplexe Struktur des Darms und der Darmwand zu untersuchen. Denn das Gewebe ist für Licht undurchlässig und lässt sich daher nur schlecht mit optischen Methoden analysieren. Zudem bleibt der Verlauf von Nervenfasern und Blutgefäßen in der Darmwand selbst mit Färbetechniken oft verborgen.

Eine Lösung für dieses Problem könnten nun Andreas Mack von der Universität Tübingen und sein Team gefunden haben. Denn sie haben eine Methode entwickelt, mit der sich das Gewebe des Dünndarms komplett durchsichtig machen lässt. Dadurch lassen sich spezielle Strukturen problemlos mit Fluoreszenzmarkern und anderen Färbemitteln einfärben und sichtbar machen.

Dünndarmstück eine Maus vor, während und nach der Gewebeklärung - hinterher ist es komplett transparent. © P. Neckel, U. Mattheus

Undurchsichtige Fette ausgewaschen

Um ihr Verfahren zu demonstrieren, entnahmen die Forscher Mäusen jeweils ein kleines Dünndarmstück. Anschließend konservierten sie die Gewebe mit einer formalinähnlichen Substanz und legten sie in ein spezielles Gel ein. Dieses verlieh den Zellstrukturen eine ausreichende Stabilität, um dann den eigentlichen Klärungsvorgang unbeschadet zu überstehen.

Im entscheidenden Schritt setzten die Wissenschaftler die Darmpräparate einer speziellen Reinigungslösung aus. Diese wusch die fetthaltigen Bestandteile, die Lipide, wie mit einem Waschmittel heraus. „Dadurch wurde das Darmgewebe der Maus komplett durchsichtig und auch menschliche Darmproben konnten recht gut geklärt werden“, berichtet Mack.

Farbig leuchtende Nerven und Blutgefäße

Welche enormen Vorteile dies bringt, demonstrierten die Forscher anschließend mit verschiedenen Färbemethoden. Nachdem nun das Darmgewebe durchsichtig war, konnten sie durch Antikörpermarker und andere Färbemittel gezielt einzelne Komponenten anfärben. Sie erschienen nun unter dem Mikroskop als leuchtende oder farbige Strukturen im transparenten Gewebestück.

„Mit dieser Methode können wir nun sowohl den genauen Verlauf der Blutgefäße beim Eintritt in die Darmwand verfolgen als auch die Nervenfasern und -geflechte rekonstruieren, die in der Darmwand auf unterschiedlichen Ebenen ausgebildet werden“, erläutert Mack. Dadurch können künftig krankhafte Veränderungen dieser wichtigen Strukturen besser erkannt werden.

Als nächstes wollen die Forscher nun ihre Methode auch für andere Organe und Gewebe anpassen. Erste Projekte dazu laufen bereits. Ihre Veröffentlichung wurde von der anatomischen Gesellschaft zur Publikation des Monats gekürt. (Scientific Reports, 2016; doi: 10.1038/srep34331)

(Universität Tübingen, 21.10.2016 – NPO)