Откриха връзка между завишените стойности на желязо в мозъка и болестта на Алцхаймер

През последните години учените откриват все повече доказателства за съществената роля на желязото при отключване на болестта на Алцхаймер. Екип от Тексаския университет в Остин и от Университета на Илинойс създава нова сонда за образна диагностика, с чиято помощ установява, че в регионите в мозъка, където се натрупват амилоидните бета-плаки, се наблюдава и ускорен редокс на желязото. Редоксът представлява окислително-редукционна реакция, при която желязото става по-реактивно в присъствие на кислород.

Изображенията, получени чрез сондата, хвърлят повече светлина върху причините за дегенеративното заболяване и могат да помогнат в намирането на нови медикаменти за неговото лечение.

Резултатите от изследването са публикувани на 19 април 2023 г. в списание Science Advances.

„Връзката между железния редокс и болестта на Алцхаймер винаги е била мистерия за нас, учените. Най-вълнуващото за мен е, че сме на път да разкрием подробности, които досега не са ни били известни, и да разберем повече за целия процес на отключване на болестта“, споделя авторът и професор по химия И Лу.

Процесът фероптоза

Преди десет години учени откриват фероптозата – процес в тялото, който протича при завишени нива на желязо, води до клетъчна смърт и играе ключова роля за развитието на невродегенеративни заболявания. Чрез магнитно-резонансна образна диагностика върху живи пациенти с болест на Алцхаймер те откриват, че нивата на желязо в мозъка на болните са по-високи от обичайното. Тяхното предположение е, че желязото вероятно унищожава мозъчните клетки при пациентите.

Сензори за изчисляване стойностите на желязо в мозъка на пациенти с болест на Алцхаймер

За целите на своето ново проучване експертите от Тексаския университет разработват флуоресцентни ДНК сензори, които могат да откриват едновременно две различни форми на желязо (Fe2+ и Fe3+) в клетъчни култури и в биопсии от мозък на генномодифицирани мишки с болест на Алцхаймер. Единият сензор светва в зелено, когато засече Fe2+, а другият – в червено, когато засече Fe3+. Това е първият инструмент, който може да разпознава две различни форми на желязо едновременно в клетки и тъкани и да изчислява количеството и пространственото им разпределение.

Етапи на създаване на сензорите

За създаването на сензорите експертите наемат лаборатория, в която успяват да култивират 100 трилиона къси ДНК полимери чрез химичен процес, наречен олигонуклеотиден синтез. След това извършват скрининг, за да открият онези полимери, които могат да разпознават различни форми на желязото. Накрая добавят флуорофори – молекули, които светят в определен цвят, когато сензорът разпознае дадена форма на желязо.

>>> Амилоидозата – един от факторите за развитие на болестите на Алцхаймер и Паркинсон

Визуализация на промените в желязото

„Най-голямото предимство на сензора е, че визуализира промените при желязото (Fe2+ и Fe3+) и ни посочва съотношението между тях в различните части от мозъка. Имаме възможност да променяме параметрите един по един и да проследяваме дали това би довело до изменение в самите плаки или в оксидативния стрес на желязото“, пояснява Ютинг Ву, също автор на проучването.

Функционалността на инструмента може да помогне на изследователите да разберат причините за завишените стойности на желязото в онези участъци от мозъка, където има натрупване и на амилоидни бета-плаки, както и да разкрие ролята на ускорения железен редокс при тяхното формиране.

Друга загадка за учените е дали редоксът участва директно в унищожаването на клетките при пациенти с болест на Алцхаймер или е вторичен продукт. Те планират да проведат второ изследване върху болни мишки, за да намерят отговора.

Надежда за нов медикамент за лечение на невродегенеративното заболяване?

Ако връзката между желязото, окислително-редукционния процес (редокс) и клетъчната смърт* при хора, диагностицирани с невродегенеративното заболяване, бъде потвърдена, има шанс да се разработи нов медикамент, който да променя съотношението Fe3+ към Fe2+ и съответно да предпазва мозъчните клетки. Иновативната сонда за образна диагностика би могла да се използва за изчисляване ефективността на различните препарати при промяна във въпросното съотношение. 

* University of Texas at Austin. "Newfound link between Alzheimer's and iron could lead to new medical interventions: What if amyloid beta plaques aren't the main cause of Alzheimer's disease?." ScienceDaily. ScienceDaily, 19 April 2023.