铁储存与阿尔茨海默病之间存在关联。一项新研究把主要用于物理学的技术结合起来探索大脑中的铁储存。

莱顿大学

10月10日消息

阿尔茨海默病究竟是如何发展的还不清楚，但大脑中的铁失衡可能起到了一定的作用。莱顿大学（Leiden University，LEI）莱顿物理研究所（Leiden Institute of Physics，LION）的副教授 Martina Huber 研究了铁在大脑中的储存，并设法将两种技术结合起来以获得更多的见解。“为了实现这一目标，我们必须汇集不同领域的专业知识，我为我们的成功感到自豪，” Huber 说。

这项研究发表在《物理化学化学物理》（Physical Chemistry Chemical Physics）杂志上，标题为“人肝铁蛋白自旋结构的深度磁测和电子顺磁共振分析：从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日发表在《Physical Chemistry Chemical Physics》（最新影响因子：3.3）杂志上

“阿尔茨海默病是一种复杂的疾病，我们只研究了其中的一小部分，” Huber说， “我们知道，在阿尔茨海默病患者中，大脑的某些部位有太多的铁。我们想要更好地理解这一点。”大约五分之一的荷兰人会患上失智症，而阿尔茨海默病是目前最常见的类型。在这种疾病中，大脑中的神经细胞会崩溃，导致患者的记忆力和日常活动出现困难。目前还没有治愈的方法。

物理学家如何研究阿尔茨海默病？

这位科学家把两种主要用于物理学的技术结合起来。“通过所谓的 SQUID 探测器，我们测量了磁化强度。它表示一种材料对磁场的响应程度。我们用电子顺磁共振（Electron Paramagnetic Resonance，EPR）测量作为补充。它们通常用于基础材料研究，但我们将它们用于大脑等生物样本。”

EPR 利用了亚原子粒子的一种非常特殊的量子特性：自旋。你可以把它想象成一个自旋的粒子。当它带电荷时，它会产生一个非常小的磁场，并与环境中的其他粒子相互作用。Huber 解释说，研究人员可以用 EPR 来测量。“我们在整个荷兰进行了最敏感的 EPR 测量。我们甚至可以研究样品的晶体结构，这可以提供很多关于系统的信息。”

大脑中的铁储存

人体内的铁储存在铁蛋白中。这是一种球形的纳米颗粒，由两种蛋白质组成，就像足球上的黑白表面一样。它们形成一个蛋白壳，里面有一个完全封闭的腔。铁离子可以通过壳层进入，并在这个过程中失去一个电子。在 2,000 个离子时，空腔是满的，铁形成一种具有磁矩的氧化物。这可以用 EPR 来研究。“有时我们研究的是大脑物质，但在这种情况下，我们想首先了解纯铁蛋白。这已经够棘手的了。”

Huber 在她的研究中汇集了两个领域的专业知识，她说这当然是一个挑战。“为了正确地解释这些数据，我们向一位研究古地质学中纳米材料的研究人员寻求帮助。换句话说，就是研究地球的历史的。我们显然有着完全不同的背景，但我们设法形成了一个共同的理论。了解彼此的领域是非常有趣的。说实话，我学得比我想象的要好。”

具有蛋白质外壳和铁核的铁蛋白颗粒

更进一步

“关于阿尔茨海默病有各种各样的理论，但路还很长，答案还很遥远。还需要进行大量的研究。不过，我们已经证明，通过结合磁力测量和 EPR，我们可以发现更多关于大脑中的铁成分。这是重要的一步。”

她说：“也许我们的研究将导致阿尔茨海默病治疗的突破性发现，尽管这很可能也是一个死胡同。无论如何，它背后的物理学很有趣，因此这项研究仍然很有价值。”

创立于1575年的荷兰莱顿大学

参考文献

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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       原文标题 : 大脑中的铁储存在阿尔茨海默病中起作用吗？