(A) Тиофлавин S-окрашенная ткань мозга мыши PSAPP. Микрозондовые рентгеновские флуоресцентные изображения распределения (B) Zn, (C) Cu, (D) Fe и (E) Ca в одной и той же ткани. (F) Спектры микрозонда XRF, собранные из областей, отмеченных звездочками на (A) – (E), сравнивая центр бляшки (черный) с окружающей тканью (красный). Все масштабные линейки имеют размер 5 мкм.
(PhysOrg.com) – Согласно исследованию, проведенному NSLS, крохотные бляшки в мозге мышей с болезнью Альцгеймера содержат гораздо меньше металла, чем мозг пораженных людей. Это удивительное открытие может помочь исследователям точно определить влияние металла на болезнь человека и, в долгосрочной перспективе, привести к целям разработки лекарств или методов профилактики.
Одной из отличительных черт головного мозга, пораженного болезнью Альцгеймера, являются бляшки бета-амилоида (Aβ), небольшие участки плотных скоплений белков, названные в честь белка, который они содержат. Многие ученые считают, что эти бляшки участвуют в нейродегенерации – разрушении клеток мозга, которое постепенно разрушает способность человека учиться, рассуждать, общаться и выполнять повседневные дела.
В предыдущих исследованиях исследователи обнаружили изобилие цинка, меди и железа в амилоидных бляшках при болезни Альцгеймера человека. Эти ионы металлов необходимы для функционирования мозга и присутствуют в организме в нормальных условиях, но повышенные уровни в бляшках могут катализировать образование свободных радикалов, которые токсичны для клеток мозга. Однако в исследованиях на мышах, которые были выведены для образования бляшек Aβ, исследователи наблюдали несоответствие.
"Хотя мыши предназначены для развития одного из признаков болезни Альцгеймера, они не демонстрируют серьезной нейродегенерации, дефицита памяти или каких-либо других ужасных явлений, связанных с болезнью Альцгеймера у человека," сказала аспирантка Университета Стоуни Брук Андреана Лесковян. Это различие может быть связано с более низкой концентрацией металла в бляшках Aβ мыши.
Чтобы изучить возможность того, что металлы могут быть причиной одного из самых изнурительных симптомов болезни, Лесковьян и ее научный руководитель Лиза Миллер вместе с ученым Чикагского университета Тони Ланциротти исследовали содержание металлов в бляшках Aβ мыши.
Исследователи использовали рентгеновский флуоресцентный микроскоп на канале NSLS X26A, чтобы определить концентрацию металла в бляшках и окружающей ткани без бляшек, взятых у мышей, представляющих конечную стадию болезни Альцгеймера. Инфракрасная микроскопия с преобразованием Фурье на канале U10B также использовалась для нормализации данных по количеству белка в каждой бляшке. Затем они сравнили уровни металлов с ранее собранными данными, полученными из человеческого мозга.
Их результаты были удивительными, но важными для области исследований болезни Альцгеймера, сказал Лесковян. У мышей в бляшках было повышено содержание металла только одного типа – цинка – на 29% по сравнению с окружающей тканью. Но в бляшках мышей на самом деле было меньше меди и железа (примерно на 22% и 17% соответственно), чем в окружающей ткани. Для сравнения, бляшки Aβ человека показали увеличение цинка на 339 процентов, меди на 466 процентов и железа на 177 процентов.
Их результаты были опубликованы в выпуске журнала NeuroImage от 1 октября 2009 года.
"Несмотря на то, что мыши не соответствуют результатам, полученным на людях, это исследование дает очень ценную информацию," Лесковян сказал. "Дефицит металла у мышей может помочь нам сузить кругозор того, что происходит в мозгу людей, больных болезнью Альцгеймера. Например, может быть, обилие меди и железа, которых нет у мышей, может быть причиной нейродегенерации, наблюдаемой у людей."
По словам Лесковьяна, мыши представляют собой лишь ограниченное представление о болезни человека, а различия в бляшках могут быть связаны с рядом факторов между двумя видами, но это исследование обеспечивает надежный путь, по которому следует идти.
Если металлы окажутся виноватыми, дальнейшие исследования могут привести к определению целей для разработки лекарств или терапии, направленной на металлы, для удаления избыточных металлов из бляшек.
Теперь исследователи изучают концентрации металлов в бляшках мыши Aβ на ранней стадии, чтобы определить, как возраст влияет на уровни.
Дополнительная информация: A.C. Лесковян, А. Ланциротти, L.M. Миллер, "Амилоидные бляшки у мышей PSAPP связывают меньше металла, чем бляшки при болезни Альцгеймера человека," NeuroImage, 47 (4), 1215-1220 (2009).
Предоставлено Брукхейвенской национальной лабораторией (новости: в Интернете)