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

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

這項研究發(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， “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。”大約五分之一的荷蘭人會患上失智癥，而阿爾茨海默病是目前最常見的類型。在這種疾病中，大腦中的神經(jīng)細胞會崩潰，導(dǎo)致患者的記憶力和日常活動出現(xiàn)困難。目前還沒有治愈的方法。

物理學(xué)家如何研究阿爾茨海默病？

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。“通過所謂的 SQUID 探測器，我們測量了磁化強度。它表示一種材料對磁場的響應(yīng)程度。我們用電子順磁共振（Electron Paramagnetic Resonance，EPR）測量作為補充。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自旋的粒子。當(dāng)它帶電荷時，它會產(chǎn)生一個非常小的磁場，并與環(huán)境中的其他粒子相互作用。Huber 解釋說，研究人員可以用 EPR 來測量。“我們在整個荷蘭進行了最敏感的 EPR 測量。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。”

大腦中的鐵儲存

人體內(nèi)的鐵儲存在鐵蛋白中。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。它們形成一個蛋白殼，里面有一個完全封閉的腔。鐵離子可以通過殼層進入，并在這個過程中失去一個電子。在 2,000 個離子時，空腔是滿的，鐵形成一種具有磁矩的氧化物。這可以用 EPR 來研究。“有時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領(lǐng)域的專業(yè)知識，她說這當(dāng)然是一個挑戰(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。換句話說，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)法形成了一個共同的理論。了解彼此的領(lǐng)域是非常有趣的。說實話，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

更進一步

“關(guān)于阿爾茨海默病有各種各樣的理論，但路還很長，答案還很遙遠。還需要進行大量的研究。不過，我們已經(jīng)證明，通過結(jié)合磁力測量和 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：“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死胡同。無論如何，它背后的物理學(xué)很有趣，因此這項研究仍然很有價值。”

創(chuàng)立于1575年的荷蘭萊頓大學(xué)

參考文獻

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 : 大腦中的鐵儲存在阿爾茨海默病中起作用嗎？