Британські вчені виявили наноскупчення елементарних заліза та міді в амілоїдних бляшках з мозку пацієнтів із хворобою Альцгеймера. У зв'язку з цим постають нові питання щодо можливої причетності відкритих структур до розвитку хвороби Альцгеймера. Результати дослідження оприлюднені в журналі Science Advances.
Мікроскопічне зображення мозкових тканин пацієнта з хворобою Альцгеймера. KGH
Як на це звернули увагу?
Мідь та залізо у дуже маленьких кількостях відіграють важливу роль у функціонуванні людського організму. Разом із цинком вони є трьома найбільш поширеними металічними мікроелементами, які зустрічаються у мозку. Вони входять у склад великої кількості ферментів, що беруть участь в окисно-відновних реакціях. А через значну енерговитратність мозку ці елементи активно використовуються органом, зокрема, контролюючи вироблення нейротрансмітерів. Але попри важливість міді та заліза для нормального функціонування організму, згадані елементи можуть бути токсичними. Іноді їх нестійкі, лабільні форми можуть призводити до формування реактивних форм кисню, які здані пошкоджувати та навіть вбивати клітини. Результати деяких попередніх досліджень вказували на зв'язок підвищених концентрацій лабільних заліза та міді й нейродегенеративними захворюваннями, зокрема хворобою Альцгеймера. Але роль елементів у цьому процесі залишається не до кінця зрозумілою. Тому група дослідників на чолі з вченими Ворицького університету вирішили дослідити, яким чином залізо та мідь можуть бути залученими в розвитку цієї найпоширенішої у світі деменції.
Як вони приступили до роботи?
Хвороба Альцгеймера характеризується накопиченням у головному мозкові двох патологічних структур — клубків тау-білків та бляшок білків бета-амілоїду. В цих бляшках, вилучених із мозку померлих пацієнтів, науковці раніше виявляли форми оксиду заліза з потенційним токсичним ефектом для нервової тканини, що може сприяти прогресуванню деменції.
Взявши це до уваги, у новій роботі вчені спробували з'ясувати поширеність та хімічний стан заліза й міді в амілоїдних бляшках від двох пацієнтів, що страждали від хвороби Альцгеймера. Для цього вони використали синхротронну сканувальну трансмісійну рентгенівську мікроскопію, якій піддали зразки мозкових тканин. Технологія дає змогу отримати зображення досліджуваного об'єкта в масштабах близько 20 нанометрів, а також виявити ступінь окислення атомів металів.
Що з'ясували дослідники?
Вчені справді помітили наноскупчення заліза та міді в амілоїдних бляшках. І метали були в незв'язаній, елементарній формі, завдяки чому могли формувати невеликі відкладення всередині білкових структур. Це перше виявлення елементарної міді в людських тканинах, кажуть автори.
Науковці відмітили, що поверхня цих металічних скупчень високо реактивна. Це наводить на думку, що наночастинки металів можуть справді призводити до оксидативного стресу навколишніх нейронів. Автори припускають, що цей механізм відіграє роль у запальних процесах та загибелі нервових клітин, які відповідальні за прояв хвороби Альцгеймера. Однак необхідно провести більше досліджень, щоб з'ясувати, як виявлені структури можуть впливати на розвиток та прогресування деменції.