As técnicas australianas de raios-X síncrotron e imagens infravermelhas têm sido usadas em uma poderosa abordagem combinada para caracterizar a composição das placas amilóides associadas à doença de Alzheimer.

A doença de Alzheimer é o principal problema de saúde internacional, responsável por 50-75 por cento de todos os casos de demência na Austrália. Mais de 400, 000 australianos vivem com demência e é a segunda causa de morte.

As placas amilóides são fragmentos de proteínas complexas que se acumulam entre as células nervosas no cérebro e podem destruir as conexões entre elas, e são marcas registradas da doença de Alzheimer.

"Contudo, ainda não se sabe se as placas causam o Alzheimer ou se o Alzheimer causa a sua formação, é por isso que precisamos melhorar nossa compreensão das estruturas das proteínas dentro das placas, e a composição molecular e elementar do tecido ao redor das placas ", disse o Dr. Mark Hackett, da Curtin University, quem liderou a pesquisa.

O estudo foi publicado no início do ano em Bioquímica .

Como poucos métodos fornecem informações químicas suficientes para estudar a composição e distribuição das placas no tecido excisado, os investigadores decidiram combinar técnicas espectroscópicas Síncrotron com métodos de imagem adicionais, Espectroscopia Raman e microscopia de fluorescência.

"É algo que realmente não foi feito antes na Austrália e demonstra o poder da abordagem", disse o cientista australiano de instrumentos síncrotron, Dr. David Paterson. Ele e o Dr. Mark Tobin do Síncrotron estavam entre uma grande equipe de colaboradores da Curtin University, a Universidade de Saskatchewan e a Universidade de Adelaide.

Os metais têm sido associados a placas amilóides e Alzheimer, e vários grupos de pesquisa internacionais importantes usaram técnicas de síncrotron para revelar a distribuição do metal dentro das placas. Contudo, o papel exato dos metais na doença de Alzheimer ainda não é conhecido, "por isso é importante correlacionar a concentração e distribuição de metal dentro das placas com alterações de parâmetros bioquímicos importantes, como lipídios e proteínas ", disse Paterson, que ajudou na coleta e análise de dados de microscopia de fluorescência de raios-X (XFM).

A fonte brilhante de raios-X produzida pelo síncrotron australiano é uma grande vantagem para o XFM.

"Você tem um raio-X de alta energia chegando e se for absorvido por um átomo de ferro, ele reemitirá raios-X com uma energia muito específica e temos detectores que podem dizer a diferença entre os raios-X vindos do ferro ou cobre. Quanto mais átomos de ferro houver em um determinado local, quanto mais fluorescência veremos de lá, "disse Paterson.

O XFM não só pode diferenciar entre diferentes elementos, mas a microscopia de fluorescência de raios-X é uma técnica de imagem direta que não envolve qualquer coloração. Isso é muito importante, como os métodos de coloração típicos frequentemente usados ​​para estudar a doença de Alzheimer, pode remover informações químicas importantes do tecido.

"Ser capaz de estudar a distribuição de metais e moléculas, sem manchar, é um recurso realmente único, e é possível com luz síncrotron ", disse Hackett.

A linha de luz XFM foi usada para complementar a espectroscopia Raman e a microespectroscopia infravermelha na determinação da localização de metais específicos dentro da placa e classes de moléculas, como lipídios, colesterol e proteína agregada. Os resultados indicaram que zinco intenso e algum ferro foram encontrados dentro do núcleo da placa, enquanto o cobre é espalhado em forma de nuvem na periferia. "

"Porque você pode sobrepor as imagens de fluorescência de cada elemento, você adquire um composto químico útil da placa, "disse Paterson.

Suportando os dados XFM, imagem infravermelha e microscopia Raman forneceram informações cruciais sobre a estrutura molecular dentro das placas, nesse caso, a presença e quantidade de lipídios. Surpreendentemente, enquanto proteínas agregadas foram encontradas para localizar com Zn e Fe no núcleo da placa, lipídios foram encontrados para localizar com Cu na periferia da placa.

"Nesta fase, não temos certeza do significado exato da co-localização de lipídios e Cu no núcleo da placa, Contudo, agora temos uma metodologia de imagem que nos permite estudar isso no futuro, que é um importante passo em frente ", disse Hackett.

"A microespectroscopia IR, quando complementada pela microespectroscopia Raman indicou que houve um aumento nos níveis de cobre e lipídios na periferia da placa, "disse o cientista de instrumentos Dr. Mark Tobin, que auxiliou na coleta e análise dos dados da fonte Síncrotron FTIR.

"Pesquisas futuras sobre as interações entre o cobre e os lipídios na placa amilóide são dignas de uma investigação mais aprofundada." disse Hackett.