大腦中的鐵儲存在阿爾茨海默病中起作用嗎?
鐵儲存與阿爾茨海默病之間存在關聯(lián)。一項新研究把主要用于物理學的技術結合起來探索大腦中的鐵儲存。
萊頓大學
10月10日消息
阿爾茨海默病究竟是如何發(fā)展的還不清楚,但大腦中的鐵失衡可能起到了一定的作用。萊頓大學(Leiden University,LEI)萊頓物理研究所(Leiden Institute of Physics,LION)的副教授 Martina Huber 研究了鐵在大腦中的儲存,并設法將兩種技術結合起來以獲得更多的見解。“為了實現(xiàn)這一目標,我們必須匯集不同領域的專業(yè)知識,我為我們的成功感到自豪,” Huber 說。
這項研究發(fā)表在《物理化學化學物理》(Physical Chemistry Chemical Physics)雜志上,標題為“人肝鐵蛋白自旋結構的深度磁測和電子順磁共振分析:從DC到9 GHz”( In-depth magnetometry and EPR analysis of the spin structure of human-liver ferritin: from DC to 9 GHz)。
研究于2023年10月9日發(fā)表在《Physical Chemistry Chemical Physics》(最新影響因子:3.3)雜志上
“阿爾茨海默病是一種復雜的疾病,我們只研究了其中的一小部分,” Huber說, “我們知道,在阿爾茨海默病患者中,大腦的某些部位有太多的鐵。我們想要更好地理解這一點。”大約五分之一的荷蘭人會患上失智癥,而阿爾茨海默病是目前最常見的類型。在這種疾病中,大腦中的神經(jīng)細胞會崩潰,導致患者的記憶力和日;顒映霈F(xiàn)困難。目前還沒有治愈的方法。
物理學家如何研究阿爾茨海默?
這位科學家把兩種主要用于物理學的技術結合起來。“通過所謂的 SQUID 探測器,我們測量了磁化強度。它表示一種材料對磁場的響應程度。我們用電子順磁共振(Electron Paramagnetic Resonance,EPR)測量作為補充。它們通常用于基礎材料研究,但我們將它們用于大腦等生物樣本。”
EPR 利用了亞原子粒子的一種非常特殊的量子特性:自旋。你可以把它想象成一個自旋的粒子。當它帶電荷時,它會產(chǎn)生一個非常小的磁場,并與環(huán)境中的其他粒子相互作用。Huber 解釋說,研究人員可以用 EPR 來測量。“我們在整個荷蘭進行了最敏感的 EPR 測量。我們甚至可以研究樣品的晶體結構,這可以提供很多關于系統(tǒng)的信息。”
大腦中的鐵儲存
人體內(nèi)的鐵儲存在鐵蛋白中。這是一種球形的納米顆粒,由兩種蛋白質(zhì)組成,就像足球上的黑白表面一樣。它們形成一個蛋白殼,里面有一個完全封閉的腔。鐵離子可以通過殼層進入,并在這個過程中失去一個電子。在 2,000 個離子時,空腔是滿的,鐵形成一種具有磁矩的氧化物。這可以用 EPR 來研究。“有時我們研究的是大腦物質(zhì),但在這種情況下,我們想首先了解純鐵蛋白。這已經(jīng)夠棘手的了。”
Huber 在她的研究中匯集了兩個領域的專業(yè)知識,她說這當然是一個挑戰(zhàn)。“為了正確地解釋這些數(shù)據(jù),我們向一位研究古地質(zhì)學中納米材料的研究人員尋求幫助。換句話說,就是研究地球的歷史的。我們顯然有著完全不同的背景,但我們設法形成了一個共同的理論。了解彼此的領域是非常有趣的。說實話,我學得比我想象的要好。”
具有蛋白質(zhì)外殼和鐵核的鐵蛋白顆粒
更進一步
“關于阿爾茨海默病有各種各樣的理論,但路還很長,答案還很遙遠。還需要進行大量的研究。不過,我們已經(jīng)證明,通過結合磁力測量和 EPR,我們可以發(fā)現(xiàn)更多關于大腦中的鐵成分。這是重要的一步。”
她說:“也許我們的研究將導致阿爾茨海默病治療的突破性發(fā)現(xiàn),盡管這很可能也是一個死胡同。無論如何,它背后的物理學很有趣,因此這項研究仍然很有價值。”
創(chuàng)立于1575年的荷蘭萊頓大學
參考文獻
Source:Leiden University
Does iron storage in the brain play a role in Alzheimer's?
Reference:
Lucia Bossoni et al, In-depth magnetometry and EPR analysis of the spin structure of human-liver ferritin: from DC to 9 GHz, Physical Chemistry Chemical Physics (2023). DOI: 10.1039/D3CP01358H
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原文標題 : 大腦中的鐵儲存在阿爾茨海默病中起作用嗎?
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