Болезнь Альцгеймера: открытие наличия металлов в мозгу пациентов может дать ключ к разгадке

Впервые ученые выявили крошечные отложения элементарного незаряженного железа и меди в тканях человека. Международная группа исследователей отметила наличие металлов в посмертных образцах мозга 2 человек с болезнью Альцгеймера.

Ионы металлов, представляющие собой атомы с чистым положительным зарядом после потери одного или нескольких электронов, являются важными компонентами многих ферментов, которые катализируют химические реакции в клетках. Эти положительные ионы могут отделять электроны от других молекул, окисляя их.

Однако отложения меди и железа, которые ученые определили в мозговой ткани лиц с болезнью Альцгеймера, находились в элементарной незаряженной форме. Это высокореакционные атомы металлов, которые в нормальных условиях быстро окисляются с образованием более химически стабильных ионов.

Ранее ученые идентифицировали только такие элементарные металлы, как эти, в микроорганизмах, вирусах и растениях. Исследователи выявили металлы в бета-амилоидных бляшках, которые представляют собой сгустки белка, являющиеся признаком болезни Альцгеймера.

Важно отметить, что в предыдущих исследованиях связывали изменения метаболизма меди и железа в тканях мозга с нейродегенеративными заболеваниями, включая образование амилоидных бляшек при болезни Альцгеймера.

Результаты нового исследования опубликованы в журнале «Science Advances».

Это исследование было результатом сотрудничества ученых из Кильского университета (Keele University) и Уорикского университета (University of Warwick), Великобритания, а также из Техасского университета (University of Texas), США.

Команда использовала исключительно мощные рентгеновские лучи национального синхротрона Великобритании «Diamond Light Source», а также синхротрона «Advanced Light Source» в Калифорнии, чтобы получить изображение ткани мозга.

Синхротроны ускоряют электроны почти до скорости света, генерируя яркие лучи, которые могут исследовать атомную структуру вещества.

Отложения элементарного железа и меди, которые идентифицировали ученые, были наноразмерными, что означает, что они были примерно в 10 тыс. раз меньше булавочной головки.

«Это захватывающее и неожиданное открытие, которое стало возможным благодаря чувствительности и точности синхротронных методов, которые мы использовали для изучения этих образцов, полученных из человеческого мозга», — отметил соавтор Джоанна Коллингвуд (Joanna Collingwood), возглавляющая группу по изучению следов металлов в медицинской лаборатории Уорикского университета.

«Мы знаем, что определенные живые системы могут производить элементарные формы металлов, поэтому будет важно выяснить, возникают ли они вследствие эквивалентных, но ранее не выявленных реакций у людей, или металлические формы возникают как прямое следствие болезни», — добавила она.

Сегодня существуют некоторые свидетельства того, что растворимый бета-амилоид может агрегироваться в нерастворимые бляшки в мозгу людей с болезнью Альцгеймера, чтобы не дать химически активным атомам металлов повредить близлежащие клетки мозга.

«Вполне возможно, что бета-амилоид предотвращает окисление элементарного железа и меди», — отметил соавтор исследования Нил Теллинг (Neil Telling), профессор биомедицинской нанофизики в Кильском университете.

Исключение загрязнения

Могут ли металлические отложения в образцах мозга быть просто загрязнителями, возможно, из-за твердых частиц в воздухе?

Профессор Н. Теллинг объяснил, что наночастицы элементарного железа и меди из окружающей среды будут окисляться.

Он и его коллеги провели дополнительные контрольные исследования таких частиц и выявили, что они окисляются во время подготовки и исследования образцов.

«Действительно, наша неспособность предотвратить окисление этих металлических стандартов делает наши наблюдения элементарного железа и меди в амилоидных бляшках еще более примечательными», — подчеркнул профессор Н. Теллинг.

На данный момент исследовательская группа планирует поиск металлических наночастиц в других частях мозга. Если они связаны только с амилоидными бляшками, это поможет нейробиологам выяснить, какую роль они играют в развитии болезни Альцгеймера.

«Это направление исследований может в конечном итоге привести к разработке новых методов лечения, направленных на металлы, а также на рассматриваемые в настоящее время амилоидные белки», — резюмировал профессор Н. Теллинг.

По материалам www.medicalnewstoday.com