阿尔茨海默病和铁之间的新联系

一种使用基于 DNA 的荧光传感器的新型成像方法正在对阿尔茨海默病的进展产生新的见解。

得克萨斯大学奥斯汀分校自然科学学院

4月19日消息

越来越多的证据表明，大脑中的铁可能在阿尔茨海默病中发挥作用。一种新的成像探针首次证实了这一观点，它表明，在大脑中与阿尔茨海默病相关的淀粉样斑块出现的同一区域，铁的氧化还原也有所增加，这意味着这些区域的铁在有氧存在时更具活性。他们的成像探针可以提供有关阿尔茨海默病病因的更多细节，并有助于寻找治疗该病的新药。

得克萨斯大学奥斯汀分校（University of Texas at Austin，UT-Austin）和伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（University of Illinois at Urbana-Champaign，UIUC）的研究小组近日在《科学进展》（Science Advances）上发表了一项关于新成像技术和发现的研究。

研究于2023年4月19日发表在《Science Advances》（最新影响因子：14.957）杂志上

“铁氧化还原和阿尔茨海默病之间的联系一直是一个黑匣子，” 通讯作者、UT Austin 化学教授 Yi Lu 说，“对我来说最令人兴奋的部分是，我们现在有办法将光线照射到这个黑匣子中，这样我们就可以开始更详细地了解整个过程。”

大约十年前，科学家们发现了细胞铁死亡（Ferroptosis），是一种铁依赖性的，区别于细胞凋亡、细胞坏死、细胞自噬的新型的细胞程序性死亡方式，并在阿尔茨海默病等神经退行性疾病中起着关键作用。科学家们通过对健在的阿尔茨海默病患者进行磁共振成像，观察到这些患者大脑中的铁含量往往较高，尽管这种方法并不能区分不同形式的铁。总之，这些发现表明，铁可能在破坏阿尔茨海默病患者的脑细胞中发挥作用。

在这项新研究中，研究人员开发了基于 DNA 的荧光传感器，可以同时在细胞培养物和模拟阿尔茨海默病的转基因小鼠的大脑切片中检测两种不同形式的铁(Fe2+和Fe3+)。一个传感器为 Fe2+ 发出绿色光，另一个为 Fe3+ 发出红色光。这是第一种成像技术，可以同时检测细胞和组织中两种形式的铁，同时还表明它们的数量和空间分布。

基于DNA的荧光传感器，可以同时检测细胞培养物和转基因小鼠大脑切片中的两种不同形式的铁(FE2+和FE3+)

“我们的传感器最好的部分是，我们现在可以可视化 Fe2+ 和 Fe3+ 的变化以及它们在每个位置的比例，”该研究的第一作者之一，UT Austin Lu 实验室的博士后研究员 Yuting Wu 说，“我们可以一次改变一个参数，看看它是否会改变斑块或铁的氧化状态。”

这种能力可以帮助他们更好地理解为什么在 β-淀粉样蛋白斑块的位置 Fe3+ 与Fe2+ 的比例增加，以及铁氧化还原是否参与了斑块的形成。

另一个关键问题是，铁氧化还原是否直接参与了阿尔茨海默病的细胞死亡，还是仅仅是一种副产品。研究人员计划在阿尔茨海默病小鼠身上探索这个问题。

如果进一步的研究确定铁及其氧化还原变化确实会导致阿尔茨海默病患者的细胞死亡，那么这一信息可能为药物开发提供一种潜在的新策略。

换句话说，也许一种改变 Fe3+ 和 Fe2+ 比例的药物可以帮助保护脑细胞。新的成像探针可以用来测试候选药物在改变比率方面的效果。

创立于1867年的伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校

创立于1883年的得克萨斯大学奥斯汀分校

参考文献

Source：University of Texas at Austin

Newfound link between Alzheimer’s and iron could lead to new medical interventions

Reference：

Yuting Wu et al. ,Simultaneous Fe2+/Fe3+ imaging shows Fe3+ over Fe2+ enrichment in Alzheimer’s disease mouse brain.Sci. Adv.9, eade7622(2023).DOI:10.1126/sciadv.ade7622

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