**德克萨斯州奥斯汀——**现代医学长期以来一直认为，大脑中β淀粉样蛋白斑块的异常积聚可能是阿尔茨海默病（最常见的痴呆症）的主要原因。然而，近年来有越来越多的证据表明，大脑中的铁也可能在阿尔茨海默病的发展中扮演重要角色。现在，一项新研究首次揭示，在与阿尔茨海默病相关的β淀粉样蛋白斑块聚集的相同脑区，铁氧化还原反应也有所增加。这意味着这些区域的铁在氧气存在时反应性更强。
研究团队包括来自德克萨斯大学奥斯汀分校和伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的科学家，他们认为这一发现可能揭示阿尔茨海默病潜在原因的更多细节，并有助于寻找治疗这种神经退行性疾病的新药。
“铁氧化还原与阿尔茨海默病之间的联系一直是个黑箱，”通讯作者、德克萨斯大学奥斯汀分校化学教授Yi Lu在一份媒体发布中说。“对我来说，最令人兴奋的是，我们现在有办法向这个黑箱中投入光线，从而开始更详细地理解整个过程。”
大约十年前，科学家发现铁死亡（一种依赖于铁水平升高的体内过程）会导致细胞死亡，并在阿尔茨海默病等神经退行性疾病中起关键作用。通过为活着的阿尔茨海默病患者进行磁共振成像扫描，研究人员观察到这些患者大脑中的铁水平往往更高。但重要的是，这些方法无法区分不同形式的铁。综合来看，这些发现表明铁在阿尔茨海默病患者脑细胞的破坏中发挥着显著作用。
研究人员开发了基于DNA的荧光传感器，能够同时在细胞培养和基因改造模拟阿尔茨海默病的小鼠脑切片中检测两种不同形式的铁（Fe2+和Fe3+）。其中一个传感器对Fe2+发出绿色荧光，另一个对Fe3+发出红色荧光。这种新方法是第一种能够在细胞和组织中同时检测这两种铁形式，同时指示其数量和空间分布的成像技术。
“我们的传感器最棒的地方在于，我们现在可以可视化每个位置中Fe2+和Fe3+的变化及其比值，”该研究共同第一作者、德克萨斯大学奥斯汀分校Lu实验室的博士后研究员Yuting Wu解释道。“我们可以每次更改一个参数，观察它是否会改变斑块或铁的氧化状态。”
这一能力可能帮助研究人员更清晰地理解为什么在β淀粉样蛋白斑块位置会有Fe3+与Fe2+的比值升高，以及铁氧化还原的增加是否在斑块形成中发挥作用。
另一个大问题是，铁氧化还原是直接导致阿尔茨海默病细胞死亡，还是仅仅是一个副产物。研究人员准备在阿尔茨海默病小鼠中探索这一问题。如果未来研究发现铁及其氧化还原变化确实导致阿尔茨海默病患者细胞死亡，这些发现可能为药物开发提供新的策略。具体来说，也许一种能够改变Fe3+与Fe2+比值的药物可以帮助保护脑细胞。新型成像探针可以测试候选药物在改变比值方面的效果。
为了开发传感器，研究作者委托一家商业实验室利用一种名为寡核苷酸合成的化学过程，生产了一个包含100万亿条短DNA链的文库。接下来，科学家们进行了筛选过程，旨在识别出能够识别——用化学术语说就是“紧密结合并与之发生催化反应”——特定形式铁而不与其他形式结合的链。最后，为了完成传感器，研究人员添加了额外的组件，包括一种称为荧光团的分子，当探针识别到特定形式铁时会发出特定颜色的光。
这项研究发表在《科学进展》杂志上。
什么是阿尔茨海默病？
阿尔茨海默病是一种慢性进行性脑部疾病，影响记忆、思维和行为。它是最常见的痴呆症，一种以认知功能下降和记忆力丧失为特征的疾病。
该病通常从轻微症状开始，如健忘、难以记住近期事件和语言障碍。随着病情发展，症状变得更加严重，患者可能会出现性格和行为改变、困惑、沟通困难，最终失去独立生活能力。
到目前为止，科学家们一直认为阿尔茨海默病主要是由大脑中异常蛋白质（包括β淀粉样蛋白和tau蛋白）的积聚引起的。这些蛋白质形成斑块和缠结，破坏脑细胞之间的正常通信，导致脑细胞死亡和脑组织萎缩。
尽管阿尔茨海默病无法治愈，但现有治疗方法可以帮助控制症状，改善患者的生活质量。这些治疗包括帮助控制记忆丧失和行为改变等药物的使用，以及改变生活方式，如定期锻炼、健康饮食和社交活动。此外，研究仍在继续，以开发能够减缓或阻止疾病进展的新疗法。
【全文结束】