Авторы нового исследования обнаружили увеличение окислительно-восстановительного потенциала железа в областях головного мозга, где образуются амилоидные бляшки при болезни Альцгеймера. Появляется все больше доказательств того, что железо в головном мозге может играть роль в развитии болезни Альцгеймера. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Science Advances.
Ферроптоз и болезнь Альцгейемра
«Связь между окислительно-восстановительным потенциалом железа и болезнью Альцгеймера была черным ящиком», — комментирует Йи Лу (Yi Lu), автор исследования и профессор химии из Техасского университета в Остине (University of Texas at Austin). «Самое интересное для меня то, что теперь у нас есть способ пролить свет на этот черный ящик, чтобы мы могли начать понимать весь этот процесс более подробно».
Около десяти лет назад ученые обнаружили ферроптоз, процесс в организме, который зависит от повышенного уровня железа, приводит к гибели клеток и играет ключевую роль в нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера. Используя магнитно-резонансную томографию людей с болезнью Альцгеймера, ученые заметили, что у этих пациентов, как правило, повышен уровень железа в мозгу, однако данный метод не различает разные формы железа.
В совокупности эти данные свидетельствуют о том, что железо может играть роль в разрушении клеток головного мозга у пациентов с болезнью Альцгеймера.
В этом исследовании ученые разработали флуоресцентные датчики на основе ДНК, которые могут одновременно обнаруживать две различные формы железа (Fe2+ и Fe3+) в культурах клеток и в срезах мозга мышей, генетически модифицированных на болезнь Альцгеймера. Один датчик светится зеленым для Fe2+, а другой — красным для Fe3+. Это первый метод визуализации, который может одновременно обнаруживать обе формы железа в клетках и тканях, а также указывать их количество и пространственное распределение.
Практическая значимость работы
«Самое важное в нашем датчике то, что теперь мы можем визуализировать изменения Fe2+ и Fe3+ и их соотношения в различной локализации», — добавляет Ютинг Ву (Yuting Wu), соавтор исследования.
Эта способность может помочь лучше понять, почему существует повышенное соотношение Fe3+ к Fe2+ в месте локализации бета-амилоидных бляшек и участвует ли повышенный окислительно-восстановительный потенциал железа в формировании бляшек.
Другой ключевой вопрос заключается в том, участвует ли окислительно-восстановительный потенциал железа непосредственно в гибели клеток при болезни Альцгеймера или это просто побочный продукт. Исследователи планируют изучить этот вопрос на мышах с болезнью Альцгеймера. Если дальнейшие исследования определят, что железо и его окислительно-восстановительные изменения действительно вызывают гибель клеток у пациентов с болезнью Альцгеймера, то их выводы могут стать потенциально новой стратегией разработки лекарственных средств. Другими словами, возможно лекарственное средство, изменяющее соотношение Fe3+ и Fe2+, могло бы помочь защитить клетки мозга.
Авторы другого исследования утверждают, что медь и железо обнаружены в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера
