阿尔茨海默病(AD)是一种进行性的神经退行性脑部疾病,通常在症状出现时通过脑成像技术以及认知和神经学检查进行诊断。AD的治疗主要集中在缓解症状和延缓认知功能下降方面[1]。最常见的AD类型发生在晚年,其原因是由于大脑中β-淀粉样蛋白(Aβ)的沉积和积累,这与生产和清除之间的失衡有关[2],涉及多种代谢途径和分子。特别是,这些聚集体主要由两种主要的β-淀粉样蛋白Aβ-40和Aβ-42肽组成[3]。淀粉样前体蛋白(APP)由三种不同的分泌酶处理,其改变已被报道会在AD患者和转基因AD小鼠模型中导致Aβ的变化[4]。
越来越多的证据表明,AD可以被视为一种全身性疾病[5]:Aβ的稳态是一个相互关联的系统,涉及血脑屏障以及其他外周器官,如肝脏和肾脏[6][7]。特别是肝脏作为代谢最活跃的器官之一,在清除Aβ方面起着关键作用[8]。一些研究报道,在AD进展过程中,外周组织中会出现相关改变,其中肝脏是最早受到影响的器官[9]。此外,AD还与大脑中必需化合物合成受损有关的肝脏功能障碍有关[10]。同时,也发现了肝脏疾病与痴呆症之间的直接关联[11]。
关于金属在脑部疾病中的作用的研究受到了广泛关注[12][13]。特别是,大量研究集中在铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)和镁(Mg)等必需金属元素及其在神经退行性疾病(包括AD)中的稳态上[14][15][16][17]。在AD患者的Aβ斑块中发现了铁和铜浓度升高的现象;这些元素被认为会与Aβ相互作用,加速肽的聚集和沉积。一些研究表明,锌补充剂可能通过锌和铜在吸收过程中的拮抗作用来降低Aβ肽的毒性[18][19]。锌还参与通过多种锌金属蛋白酶在大脑和外周器官中降解Aβ[20]。另一方面,锌被认为具有抗氧化和抗炎作用,其补充效果正在被广泛研究,以探讨其对不同与年龄相关疾病的影响[21]。因此,明确评估锌补充剂的长期效果至关重要,因为铜或其他元素代谢的不平衡可能会导致某些疾病的发生[22]。在这方面,电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)在检测痕量和超痕量元素的变化方面具有巨大潜力,同时也是高效液相色谱(HPLC)中检测金属结合物种的强大工具。
利用动物模型可以为人类疾病提供一致的知识[23]。特别是,APP小鼠模型常被用于研究AD[24]。在本研究中,重点利用基于ICP-MS的技术来探讨长期锌补充剂对16个月大的APP/PS1双转基因小鼠肝脏组织的影响,比较了纯合子和杂合子小鼠。研究内容包括:(i)通过ICP-MS测定铜、铁、锌和镁的元素含量;(ii)使用与ICP-MS在线连接的尺寸排阻柱(SEC)和柱后同位素稀释分析(IDA)研究铜和锌的结合物种;(iii)通过液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)鉴定HPLC-ICP-MS获得的色谱图中的特定区域的金属蛋白。此外,还使用商业ELISA试剂盒对人和小鼠体内的Aβ42肽进行了定量分析。