铜对大脑
(欧宝娱乐地址医学Xpress) - - -铜的价值大幅上升在21世纪许多小偷可以告诉你,但除了热和电特性,使它这么热商品金属,铜的化学特性,使一个健康的大脑。在化学和神经科学的接口工作,伯克利实验室化学家克里斯托弗Chang和他在加州大学伯克利分校的研究小组已经开发出一系列的荧光探针分子成像的大脑中的铜。在最近的美国化学学会全国会议在新奥尔良,他描述了创建和应用的挑战live-cell和买卖铜成像探测器和解释了应对这些挑战的重要性。
“人类的大脑是一个独特的生物系统,拥有无与伦比的生物的复杂性在一个紧凑的空间,”张说。“虽然仅占总额的百分之二的体重,它消耗了20%的氧气通过呼吸。由于其高对氧气和氧化代谢的需求,大脑中最高水平的铜、铁和锌在人体内。”
神经元和神经胶质细胞在大脑中都需要基本的呼吸和铜抗氧化酶细胞色素c氧化酶和超氧化物歧化酶。铜也是brain-specific所必需的酶,控制神经递质,如多巴胺、以及神经肽和膳食胺。破坏大脑中铜的氧化数有关神经退行性疾病,包括阿尔茨海默氏症,帕金森氏症,门克斯”和威尔逊。
“铜状态之间的复杂关系和健康和疾病的不同阶段已经很难确定的部分原因是缺乏监控动态变化的方法在整个铜池生物,”张说。“我们一直在设计荧光探针,可以映射在活细胞中铜的运动,组织,甚至生物模型,小鼠和斑马鱼等。”
他们的第一次成功是Coppersensor-3 (CS3),小分子荧光探针,可以用于图像不稳定在活细胞内源性铜池,基底的水平。他们使用CS3结合synchrotron-based x射线荧光显微镜(XRFM)发现神经细胞重要的铜在激活和这些铜池运动依赖于钙信号。
“这是第一个建立移动铜和主要的细胞信号通路之间的联系,”张说。“能够地图瞬态铜运动神经元去极化后显示神经活动如何触发铜流动,并使我们能够创建一个模型神经元钙/铜相声。”
CS3探针是紧随其后的是线粒体Coppersensor-1 (Mito-CS1),荧光传感器,可以有选择性地针对线粒体和活细胞检测基底和不稳定的铜池。线粒体细胞器,生成的细胞,所使用的化学能量是铜的重要储层。通过允许直接、实时的可视化可交换的线粒体铜池,启用了Mito-CS1探针常和他的同事们发现,细胞线粒体即使在情况下保持体内平衡铜铜缺乏症和代谢故障。
“这项工作说明调节线粒体铜商店的重要性,”张说。
昌集团最新的铜探头Coppersensor 790 (CS790),荧光传感器功能近红外激发和发射能力,适合穿透厚的生物标本。CS790可以用来监测波动交换商店基底条件下,铜以及铜过量或不足的条件下。Chang教授和他的团队正在使用CS790威尔逊氏病的小鼠模型,研究遗传病的积累过剩的铜。
“体内荧光检测CS790提供的铜和其他荧光探针独一无二的机会去探索开放的角色铜在大脑的生理健康,以及开发和进展铜有关的疾病,”张说。
