Kovinski nanodelci v možganih

Mednarodna raziskovalna skupina v reviji Science Advances poroča o odkritju elementarnega bakra in železa v amiloidnih plakih iz možganov pacientov z Alzheimerjevo boleznijo.

Živali, glive, rastline ter tudi nekateri mikroorganizmi pridobivamo energijo, ki napaja vse naše življenjske procese, z  oksidacijo. Zato za življenje nujno potrebujemo baker in železo, saj ta dva elementa sestavljata encime, ki katalizirajo reakcije oksidacije v celicah. Ključna lastnost bakra in železa za njune biološke funkcije pa je sposobnost obstoja v več oksidacijskih stanjih. Oksidacijsko stanje je v kemiji indikator stopnje oksidacije, torej izgube elektronov, atoma oziroma spojine.

Za mikroorganizme, viruse ter rastline vemo, da za denimo mehansko utrditev tkiva, zaznavanje magnetnega polja ali shranjevanje določenih kemijskih elementov v procesih biomineralizacije tvorijo minerale ali kovine v elementarnem stanju. Slednje pomeni, da kovina ni povezana v spojino z nobenim drugim elementom. Elementarne kovine so bolj reaktivne v primerjavi z raznimi oksidiranimi spojinami, zato se jih organizmi poslužujejo v vrsti različnih metabolnih procesov.

Danes je na voljo le malo informacij o procesih biomineralizacije železa in bakra v možganih, čeprav se motnje v procesih privzemanja, skladiščenja in izločanja kovinskih ionov v možganih povezuje z raznimi nevrodegenerativnimi motnjami, vključno z Alzheimerjevo boleznijo. Za slednjo je značilen pojav skupkov proteinov, imenovanih amiloidni plaki, v možganih. Amiloidni plaki vsebujejo tudi železove okside v različnih oksidacijskih stanjih, ki so potencialno nevrotoksični in morda pripomorejo k napredovanju bolezni.

Raziskovalna skupina je z uporabo vrstične presevne rentgenske mikroskopije nepričakovano odkrila nanodelce elementarnega bakra in železa v amiloidnih plakih, izoliranih iz možganov dveh pacientov z Alzheimerjevo boleznijo. To je nasploh prvo odkritje biogenih elementarnih kovin v tkivu živali. Kot že omenjeno so elementarne kovine bolj reaktivne kot bolj oksidirane spojine, zato odkritje spreminja naše razumevanje možganske kemije. Hkrati pa tudi nakazuje možnost, da je tvorba elementarnih kovin pomemben korak pri razvoju oziroma napredovanju Alzheimerjeve bolezni. Nadaljnja razjasnitev vloge kovinskih nanodelcev v razvoju nevrodegenerativnih bolezni bi lahko ponudila tudi novo tarčo za razvoj zdravil. 

Kovinske nanodelce je mikroskopirala Angelika.