鐵儲(chǔ)存與阿爾茨海默病之間存在關(guān)聯(lián)。一項(xiàng)新研究把主要用于物理學(xué)的技術(shù)結(jié)合起來(lái)探索大腦中的鐵儲(chǔ)存。

萊頓大學(xué)

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(xué)（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(chǔ)存，并設(shè)法將兩種技術(shù)結(jié)合起來(lái)以獲得更多的見(jiàn)解。“為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們必須匯集不同領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，我為我們的成功感到自豪，” Huber 說(shuō)。

這項(xiàng)研究發(fā)表在《物理化學(xué)化學(xué)物理》（Physical Chemistry Chemical Physics）雜志上，標(biāo)題為“人肝鐵蛋白自旋結(jié)構(gòu)的深度磁測(cè)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(fù)雜的疾病，我們只研究了其中的一小部分，” Huber說(shuō)， “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(diǎn)。”大約五分之一的荷蘭人會(huì)患上失智癥，而阿爾茨海默病是目前最常見(jiàn)的類(lèi)型。在這種疾病中，大腦中的神經(jīng)細(xì)胞會(huì)崩潰，導(dǎo)致患者的記憶力和日常活動(dòng)出現(xiàn)困難。目前還沒(méi)有治愈的方法。

物理學(xué)家如何研究阿爾茨海默��？

這位科學(xué)家把兩種主要用于物理學(xué)的技術(shù)結(jié)合起來(lái)。“通過(guò)所謂的 SQUID 探測(cè)器，我們測(cè)量了磁化強(qiáng)度。它表示一種材料對(duì)磁場(chǎng)的響應(yīng)程度。我們用電子順磁共振（Electron Paramagnetic Resonance，EPR）測(cè)量作為補(bǔ)充。它們通常用于基礎(chǔ)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(gè)自旋的粒子。當(dāng)它帶電荷時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)非常小的磁場(chǎng)，并與環(huán)境中的其他粒子相互作用。Huber 解釋說(shuō)，研究人員可以用 EPR 來(lái)測(cè)量。“我們?cè)谡麄�(gè)荷蘭進(jìn)行了最敏感的 EPR 測(cè)量。我們甚至可以研究樣品的晶體結(jié)構(gòu)，這可以提供很多關(guān)于系統(tǒng)的信息。”

大腦中的鐵儲(chǔ)存

人體內(nèi)的鐵儲(chǔ)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(gè)蛋白殼，里面有一個(gè)完全封閉的腔。鐵離子可以通過(guò)殼層進(jìn)入，并在這個(gè)過(guò)程中失去一個(gè)電子。在 2,000 個(gè)離子時(shí)，空腔是滿(mǎn)的，鐵形成一種具有磁矩的氧化物。這可以用 EPR 來(lái)研究。“有時(shí)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(gè)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，她說(shuō)這當(dāng)然是一個(gè)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(xué)中納米材料的研究人員尋求幫助。換句話(huà)說(shuō)，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(shè)法形成了一個(gè)共同的理論。了解彼此的領(lǐng)域是非常有趣的。說(shuō)實(shí)話(huà)，我學(xué)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(jìn)一步

“關(guān)于阿爾茨海默病有各種各樣的理論，但路還很長(zhǎng)，答案還很遙遠(yuǎn)。還需要進(jìn)行大量的研究。不過(guò)，我們已經(jīng)證明，通過(guò)結(jié)合磁力測(cè)量和 EPR，我們可以發(fā)現(xiàn)更多關(guān)于大腦中的鐵成分。這是重要的一步。”

她說(shuō)：“也許我們的研究將導(dǎo)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(gè)死胡同。無(wú)論如何，它背后的物理學(xué)很有趣，因此這項(xiàng)研究仍然很有價(jià)值。”

創(chuàng)立于1575年的荷蘭萊頓大學(xué)

參考文獻(xiàn)

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(biāo)題 : 大腦中的鐵儲(chǔ)存在阿爾茨海默病中起作用嗎？