دماغ الإنسان والمعادن.. "خبر سعيد" لمرضى الزهايمر

واعتمدت الدراسة التي نُشرت في المجلة العلمية "ساينس أدفانسز"، على "لويحات الأميلويد" المعزولة من أنسجة المخ لمرضى الزهايمر المتوفين.

يشار إلى أن "لويحات الأميلويد" هي سمة مميزة لمرض الزهايمر، كموقع للكيمياء المعدنية المعطلة في دماغ الزهايمر، ويعتقد الكثيرون أنها "جزء لا يتجزأ من تطور المرض".

واستخدم الفريق، المكون من علماء من جامعة كيلي وجامعة وارويك، بالتعاون مع جامعة تكساس، "مصدر ضوء الماس السنكروترون الوطني" في بريطانيا، و"مصدر الضوء المتقدم" الموجود في الولايات المتحدة الأميركية، لتحديد عنصر النحاس المعدني والحديد العنصري المغناطيسي داخل لويحات الأميلويد، وأشكال كيميائية من النحاس والحديد لم تكن موثقة سابقًا في علم الأحياء البشري.

وقال أستاذ الفيزياء النانوية الطبية الحيوية في جامعة كيلي، نيل تيلنغ: "كان اكتشاف هذه الجسيمات المعدنية الأولية في أنسجة المخ التي درسناها، غير متوقع إلى حد كبير، ولم يكن ممكنا إلا باستخدام تقنيات الأشعة السينية المتخصصة في الماس، والتي يمكنها الكشف عن المواد الكيميائية".

وحدّد البحث الرواسب النانوية للمعادن (حوالي 1/10000 من حجم رأس الدبوس) في أنسجة المخ بعد الوفاة التي تبرع بها مرضى الزهايمر، باستخدام تقنية السنكروترون الحديثة في الماس، التي تسمى التحليل الطيفي بالأشعة السينية.

وعادة ما تكون أسطح النحاس المعدني والحديد غير مستقرة للغاية وتتفاعل بسهولة مع الأوكسجين من محيطها، لتكوين أكاسيد ومركبات أخرى.

كما يشير تحديد رواسب النحاس والحديد المعدني غير الموثقة سابقًا داخل أنسجة المخ البشري، إلى أنّ العناصر المعدنية، التي لوحظت سابقًا فقط في الكائنات الحيّة الدقيقة والفيروسات والنباتات، يمكن أن تتواجد أيضًا في البشر.

ويضيف تيلنغ: "هذه الأشكال المعدنية من الحديد والنحاس لها خصائص كيميائية ومغناطيسية مختلفة بشكل واضح عن أشكال الأكسيد، حيث يتم تخزينها في الغالب في الأنسجة".

بشرى سارة

ويتابع: "لا يزال يتعين رؤية دور الأسطح عالية التفاعل المتوقعة للرواسب النانوية للنحاس والحديد في العمليات الطبيعية أو المرضية؛ لذلك من المحتمل أن يقدم اكتشافهم رؤى جديدة بشأن الأدوار التي تلعبها المعادن في الكيمياء العصبية الطبيعية وعلم الأعصاب، وكذلك في الأمراض التنكسية العصبية مثل الزهايمر، وغيره من الأمراض التي تصيب ملايين من البشر حول العالم".

من جانبه، يقول المؤلف الرئيسي بالدراسة، الدكتور بوركهارد كوليتش: "نأمل في أن يساهم هذا الاكتشاف العلمي المختبر، في تحسين ظروف حياة الإنسان من خلال تسليط الضوء على البيئة الكيميائية داخل أدمغة المصابين بأمراض التنكس العصبي".

كما يشير كوليتش إلى أن تلك النتائج الجديدة تقدم "تغييرًا محتملًا في فهمنا لكيفية مساهمة المعادن في نمط موت خلايا الدماغ، الذي يزيد من تطور أمراض التنكس العصبي".

ويردف: "في المقابل، يمكن أن يسهّل هذا الاكتشاف تطوير علاجات جديدة مصمّمة لاستعادة التوازن المعدني في الأدمغة المريضة، مما قد يؤدي إلى إبطاء أو منع تطور هذه الأمراض المستعصية حاليًّا، على رأسها الزهايمر".

كما يوضح أحد مؤلفي الدراسة، البروفيسور كولينغوود، أن هذا الاكتشاف العلمي يفتح الباب أمام العديد من التساؤلات بشأن كيفية إنتاج هذه الأشكال من الحديد والنحاس في دماغ الإنسان.

ويضيف: "نحن نعلم أن بعض الأنظمة الحية يمكن أن تنتج أشكالًا عنصرية من المعادن، لذلك سيكون من المهم اكتشاف ما إذا كانت هذه تنشأ من مسارات مكافئة ولكنها غير مكتشفة سابقًا في البشر، أو ما إذا كانت الأشكال المعدنية نشأت كنتيجة مباشرة لمرض الزهايمر".

ويعتقد الفريق البحثي أن النتائج المقدّمة ستحفّز بحثًا جديدًا ومثيرًا حول دور الكيمياء الحيوية للمعادن في دماغ الإنسان، بينما يمكن تكييف أحدث التقنيات المستخدمة لفحص مجموعة متنوعة من الأنظمة والمشكلات البيولوجية.