Γράφει ο Μιχάλης Θερμόπουλος
Υπάρχουν ολοένα και περισσότερες ενδείξεις ότι ο σίδηρος στον εγκέφαλο μπορεί να παίζει ρόλο στη νόσο του Αλτσχάιμερ.
Ερευνώντας περισσότερο αυτήν την ιδέα, επιστήμονες χρησιμοποίησαν μια νέα μέθοδο απεικόνισης, που έδειξε για πρώτη φορά, ότι στις ίδιες περιοχές του εγκεφάλου όπου εμφανίζονται οι πλάκες β-αμυλοειδούς, υπάρχει επίσης μια αύξηση στην οξειδοαναγωγή του σιδήρου.
Αυτό σημαίνει ότι ο σίδηρος σε αυτές τις περιοχές είναι πιο αντιδραστικός στην παρουσία οξυγόνου.
Η νέα μέθοδος απεικόνισης θα μπορούσε να δώσει ακόμη περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τα αίτια της νόσου του Αλτσχάιμερ και να βοηθήσει στην αναζήτηση νέων φαρμάκων για την αντιμετώπισή του.
Μια ομάδα από τα πανεπιστήμιο του Τέξας και του Ιλινόις δημοσίευσε την σχετική μελέτη στο Science Advances.
«Η συσχέτιση μεταξύ της οξειδοαναγωγής του σιδήρου και της νόσου του Αλτσχάιμερ ήταν ένα… μαύρο κουτί μέχρι σήμερα”, δήλωσε ο Yi Lu, εκ των συγγραφέων της έρευνας και καθηγητής χημείας στο πανεπιστήμιο του Όστιν. “Το πιο συναρπαστικό για μένα είναι ότι τώρα έχουμε έναν τρόπο να ρίξουμε φως σε αυτό το μαύρο κουτί, ώστε να μπορέσουμε να αρχίσουμε να κατανοούμε όλην αυτή τη διαδικασία με πολλές περισσότερες λεπτομέρειες”.
Σχηματική απεικόνιση του νέου αισθητήρα σιδήρου. Όταν ένας κλώνος DNA που ονομάζεται DNAzyme (πράσινο) συνδέεται με μια συγκεκριμένη μορφή σιδήρου (π.χ. Fe3+ ή Fe2+), το DNAzyme κόβει έναν δεύτερο κλώνο DNA (κόκκινο) και απελευθερώνει ένα φθορίζον σήμα (κίτρινο) που υποδεικνύει οπτικά την παρουσία της συγκεκριμένης μορφής σιδήρου.
Πριν από περίπου μια δεκαετία, οι επιστήμονες ανακάλυψαν την φερρόπτωση (ferroptosis), μια διαδικασία στο σώμα που εξαρτάται από τα αυξημένα επίπεδα σιδήρου, οδηγεί σε θάνατο κυττάρων και παίζει βασικό ρόλο σε νευροεκφυλιστικές ασθένειες, όπως το Αλτσχάιμερ. Χρησιμοποιώντας μαγνητική τομογραφία σε ζωντανούς ασθενείς με Αλτσχάιμερ, οι επιστήμονες παρατήρησαν ότι αυτοί οι ασθενείς τείνουν να έχουν αυξημένα επίπεδα σιδήρου στον εγκέφαλο, αν και αυτή η μέθοδος δεν κάνει διαφοροποίηση μεταξύ διαφορετικών μορφών σιδήρου.
Συνδυαστικά, αυτά τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι ο σίδηρος μπορεί να παίζει ρόλο στην καταστροφή των εγκεφαλικών κυττάρων σε ασθενείς με Αλτσχάιμερ.
Για τη νέα μελέτη, οι ερευνητές ανέπτυξαν αισθητήρες φθορισμού με βάση το DNA, οι οποίοι μπορούν να διακρίνουν δύο διαφορετικές μορφές σιδήρου (Fe2+ και Fe3+) ταυτόχρονα σε κυτταροκαλλιέργειες και σε φέτες εγκεφάλου από ποντίκια γενετικά τροποποιημένα για να μιμούνται το Αλτσχάιμερ. Ο ένας αισθητήρας “φωτίζει” πράσινο χρώμα για τον σίδηρο Fe2+ και ο άλλος κόκκινο για τον Fe3+. Αυτή είναι η πρώτη τεχνική απεικόνισης που μπορεί να ανιχνεύσει ταυτόχρονα και τις δύο μορφές σιδήρου σε κύτταρα και ιστούς, ενώ υποδεικνύει επίσης την ποσότητα και τη χωρική κατανομή τους.
“Το καλύτερο είναι ότι μπορούμε τώρα να οπτικοποιήσουμε τις αλλαγές των Fe2+ και Fe3+ και τις αναλογίες τους σε κάθε τοποθεσία”, δήλωσε ο Yuting Wu, συν-επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης και μεταδιδακτορικός ερευνητής στο εργαστήριο του Lu στο πανεπιστήμιο του Όστιν. “Μπορούμε να αλλάξουμε μία παράμετρο τη φορά για να δούμε αν αλλάζει τις πλάκες ή τις οξειδωτικές καταστάσεις του σιδήρου”.
Οι ερευνητές ανέπτυξαν αισθητήρες φθορισμού με βάση το DNA που μπορούν να ανιχνεύσουν δύο διαφορετικές μορφές σιδήρου (Fe2+ και Fe3+) ταυτόχρονα σε κυτταροκαλλιέργειες και σε φέτες εγκεφάλου ποντικών γενετικά τροποποιημένων για να μιμούνται το Αλτσχάιμερ (πράσινη εικόνα δεξιά). Ο ένας αισθητήρας ανάβει πράσινο για το Fe2+ και ο άλλος κόκκινο για το Fe3+. Αυτή η μέθοδος έδειξε για πρώτη φορά ότι στις ίδιες περιοχές του εγκεφάλου όπου εμφανίζονται οι πλάκες β-αμυλοειδούς που σχετίζονται με τη νόσο Αλτσχάιμερ (μπλε), υπάρχει επίσης μια αύξηση στην αναλογία Fe2+ και Fe3+.
Αυτή η ικανότητα θα μπορούσε να τους βοηθήσει να κατανοήσουν καλύτερα το γιατί υπάρχει αυξημένη αναλογία Fe3+ προς Fe2+ στις θέσεις συσσώρευσης των πλακών β-αμυλοειδούς και το εάν αυτή η αυξημένη οξειδοαναγωγή του σιδήρου εμπλέκεται στον σχηματισμό των πλακών.
Ένα άλλο βασικό ερώτημα είναι εάν η οξειδοαναγωγή του σιδήρου εμπλέκεται άμεσα στον κυτταρικό θάνατο στη νόσο του Αλτσχάιμερ ή είναι απλώς ένα υποπροϊόν.
Οι ερευνητές σχεδιάζουν να διερευνήσουν αυτό το ερώτημα σε ποντίκια με Αλτσχάιμερ. Εάν περαιτέρω έρευνα προσδιορίσει ότι ο σίδηρος και οι οξειδοαναγωγικές αλλαγές του προκαλούν όντως κυτταρικό θάνατο σε ασθενείς με Αλτσχάιμερ, αυτές οι πληροφορίες θα μπορούσαν να παρέχουν μια πιθανή νέα στρατηγική για την ανάπτυξη φαρμάκων.
Με άλλα λόγια, ίσως ένα φάρμακο που αλλάζει την αναλογία Fe3+ προς Fe2+ θα μπορούσε να βοηθήσει στην προστασία των εγκεφαλικών κυττάρων.
Ο νέος τρόπος απεικόνισης θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να ελέγξει πόσο καλά λειτουργούν τα υποψήφια φάρμακα στην αλλαγή αυτής της αναλογίας.
Πηγή: https://scitechdaily.com
