„Ами ако амилоидните бета плаки не са основната причина за болестта на Алцхаймер?“

Екип от Университета на Тексас в Остин и Университета на Илинойс в Урбана-Шампейн публикува на 19 април 2023 г. проучване с нова техника за изображения и открития в Science Advances.

„Връзката между редокс на желязото и болестта на Алцхаймер е черна кутия“, казва И Лу, автор на изследването, професор по химия в UT Austin: „Най-вълнуващата част за мен е, че сега имаме начин да осветим тази черна кутия, така че да можем да започнем да разбираме целия този процес много по-подробно.“

Ново проучване в Science Advances добавя тежест към нарастващия брой доказателства, че дисрегулацията на желязото може да играе важна роля при болестта на Алцхаймер и следователно може да осигури по-добра цел за лечение от амилоидните бета плаки.

Има все повече доказателства, че желязото в мозъка може да играе роля при болестта на Алцхаймер. Придавайки тежест на тази идея, нова образна сонда за първи път показа, че в същите региони на мозъка, където се появяват амилоидните бета плаки, свързани с болестта на Алцхаймер, има и увеличение на желязото редокс, което означава, че желязото в тези региони е по-реактивен в присъствието на кислород. Сондата за изображения може да даде още повече подробности за причините за болестта на Алцхаймер и да помогне в търсенето на нови лекарства за лечението й.

Преди около десетилетие учените откриха фероптоза, процес в тялото, който зависи от повишените нива на желязо, води до клетъчна смърт и играе ключова роля при невродегенеративни заболявания, като болестта на Алцхаймер. Използвайки ядрено-магнитен резонанс върху живи пациенти с Алцхаймер, учените са забелязали, че тези пациенти са склонни да имат повишени нива на желязо в мозъка, въпреки че този метод не прави разлика между различните форми на желязо. Заедно тези открития предполагат, че желязото може да играе роля в унищожаването на мозъчните клетки при пациенти с Алцхаймер.

За новото изследване изследователите разработиха базирани на ДНК флуоресцентни сензори, които могат да открият две различни форми на желязо (Fe 2+ и Fe 3+ ) едновременно в клетъчни култури и в мозъчни срезове от мишки, генетично модифицирани да имитират Алцхаймер. Единият сензор свети в зелено за Fe 2+, а другият свети в червено за Fe 3+. Това е първата техника за изобразяване, която може едновременно да открие и двете форми на желязо в клетките и тъканите, като същевременно показва тяхното количество и пространствено разпределение.

„Най-добрата част от нашия сензор е, че сега можем да визуализираме промените на Fe 2+ и Fe 3+ и техните съотношения на всяко място“, каза Ютинг Ву, съавтор на изследването и постдокторант в лабораторията на Лу в UT Austin. „Можем да променяме един параметър наведнъж, за да видим дали той променя плаките или окислителните състояния на желязото.“

Тази способност би могла да им помогне да разберат по-добре защо има повишено съотношение на Fe 3+ към Fe 2+ в местоположението на амилоидните бета плаки и дали повишеното редокс на желязото участва във формирането на плаките.

Друг ключов въпрос е дали редоксът на желязото участва пряко в клетъчната смърт при болестта на Алцхаймер или просто е страничен продукт.

Изследователите планират да проучат този въпрос при мишки с Алцхаймер. Ако допълнителни изследвания установят, че желязото и неговите редокс промени наистина причиняват клетъчна смърт при пациенти с Алцхаймер, тази информация може да предостави потенциална нова стратегия за разработване на лекарства. С други думи, може би лекарство, което променя съотношението Fe 3+ към Fe 2+, може да помогне за защита на мозъчните клетки.

Новата образна сонда може да се използва, за да се тества колко добре ще работят лекарствата при промяна на съотношението. За да разработят сензорите, учените първо наели комерсиална лаборатория, за да произведат библиотека от 100 трилиона къси ДНК вериги, чрез химичен процес, наречен олигонуклеотиден синтез. След това те проведоха процес на скрининг, за да намерят тези нишки, които разпознават – или на езика на химията „плътно свързващи се и провеждащи каталитична реакция със“ – специфичната форма на желязото, а не други форми. За завършване на сензорите бяха добавени други компоненти, включително молекули, наречени флуорофори, които светят в определен цвят, когато сондата разпознае специфичната форма на желязото.“

Лу, който премести лабораторията си в UT Austin от Университета на Илинойс в Урбана-Шампейн през лятото на 2021 г., си сътрудничи с изследователи там, включително професора по химия Ливиу Мирика. Това изследване беше осъществено с подкрепата на Националните институти по здравеопазване, Асоциацията на Алцхаймер и Фондация Робърт А. Уелч. Лу държи катедрата по химия на Richard JV Johnson – Welch Regents, пише: https://www.sciencedaily.com/