В мозге двух пациентов с болезнью Альцгеймера обнаружили отложения меди и железа

В амилоидных бляшках, полученных у двух пациентов с болезнью Альцгеймера, обнаружили отложения металлических меди и железа, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Science Advances. Помимо элементарных форм, в скоплениях содержались и окисленные атомы. Обе формы удалось обнаружить при помощи рентгеновской микроскопии. Элементарные формы металлов в мозге найдены впервые, и их роль патофизиологических процессах при болезни Альцгеймера пока не подтверждена.

Более сорока пяти металлов таблицы Менделеева содержится в теле человека, на них приходится около полутора килограммов от массы тела. Такие металлы как калий и натрий используются в основном в ионной форме. Они циркулируют сквозь мембраны клеток и не меняют своей степени окисления в химических реакциях. Но в теле присутствуют и металлы, которые участвуют в окислительно-восстановительных процессах – в основном, это медь, железо и цинк. Ионы этих металлов связываются с ферментами и обеспечивают их активность в реакциях окисления и восстановления веществ: например, при связывании кислорода с гемоглобином или переносе электронов по дыхательной цепи.

Нарушения в метаболизме железа и меди в мозге уже наблюдали у пациентов с болезнью Альцгеймера – нейродегенеративным состоянием, от которого страдают более 25 миллионов человек по всему миру. Эти нарушения связывают с образованием амилоидных бляшек – скоплений белка бета-амилоида, которые способствуют нейродегенерации. В частности, в них обнаружили восстановленные оксиды железа, которые могут быть токсичны.

Исследователи из британского университета Кила под руководством Джеймса Эверетта (James Everett) обнаружили в амилоидных бляшках еще более удивительную форму металлов – элементарную. Чтобы исследовать амилоидные бляшки, биологи получили посмертные образцы мозга двух пациентов с болезнью Альцгеймера. Из образцов приготовили ультратонкие срезы, которые подвергли сканирующей просвечивающей рентгеновской микроскопии. Такой метод позволил получить изображение бляшек в разрешении до 20 нанометров без использования красителей, которые могли бы повредить биохимическую структуру образцов. Рентгеновское излучение также позволило определить местонахождение и степень окисления атомов металлов в бляшках.

Карты расположения атомов меди позволили определить, что в бляшках обоих пациентов содержалось множество отдельных отложений с размером порядка сотен нанометров. При этом в них обнаружили как Cu⁰ (элементарную форму в нулевой степени окисления), так и окисленные Сu⁺ и Cu²⁺. Кроме того, исследователи построили карты для атомов железа и выяснили, что они тоже образуют скопления в бляшках. Они также были в разных степенях окисления. Для атомов железа также измерили магнитные моменты и получили магнитные карты. Оказалось, что железо в элементарном состоянии формирует на картах темные пятна – магнитные области.

Скорее всего, это исследование – первый случай обнаружения отложений элементарных железа и меди в тканях человека. Механизм появления металлов в бляшках можно только предполагать – например, это могут быть производные атомов, связанных с бета-амилоидом, из которого состоят бляшки. Тем не менее, говорить о связи отложений металла с болезнью Альцгеймера пока рано, ведь исследование было проведено посмертно на тканях лишь двух пациентов.

Недавно FDA одобрило новое лекарство от болезни Альцгеймера – адуканумаб, который нацелен на разрушение амилоидных бляшек. Кроме того, исследователи попробовали лечить эту болезнь с помощью ионизирующего излучения — и получили первые положительные результаты.

Анна Муравьева