Związek między nadmiarem żelaza a chorobą Alzheimera

📝 W SKRÓCIE:

• Żelazo odgrywa istotną rolę w funkcjonowaniu mózgu, pomagając w transporcie tlenu i tworzeniu neuroprzekaźników, ale jeśli w tkance mózgowej gromadzi się nadmiar żelaza, zaburza to normalne procesy komórkowe
• Badania pokazują, że wyższy poziom żelaza w mózgach pacjentów z chorobą Alzheimera koreluje z nasileniem zaburzeń funkcji poznawczych, co sugeruje, że gromadzenie się żelaza bezpośrednio przyczynia się do postępu choroby
• Naukowcy odkryli, że nieprawidłowe funkcjonowanie białka prekursorowego amyloidu i białek tau w chorobie Alzheimera przyczynia się do gromadzenia żelaza, tworząc szkodliwą pętlę sprzężenia zwrotnego, która przyspiesza uszkodzenia neuronów
• Dzięki zaawansowanemu obrazowaniu naukowcy odkryli, że w mózgach osób dotkniętych chorobą Alzheimera występuje nierównowaga na korzyść Fe3+ (żelaza trójwartościowego) w stosunku do Fe2+ (żelaza dwuwartościowego), szczególnie w pobliżu blaszek amyloidowych
• Regularne oddawanie krwi i monitorowanie poziomu ferrytyny (idealnie 20–40 ng/ml) pomagają kontrolować poziom żelaza, a odpowiednia podaż miedzi jest ważna dla prawidłowego metabolizmu żelaza

🩺Według dr. Mercoli

Żelazo jest niezbędne do utrzymania odpowiedniego poziomu energii — pomaga transportować tlen do całego organizmu. Ale czy wiesz, że żelazo odgrywa również złożoną i nieco zaskakującą rolę w Twoim mózgu? Podobnie jak w przypadku wielu innych czynników wpływających na zdrowie, kluczowa jest równowaga. Zbyt mała ilość żelaza sprawia, że czujesz się zmęczony i ospały, jednak zbyt duża jego ilość, zwłaszcza w mózgu, również nie jest dobra.

W miarę starzenia się organizmu żelazo stopniowo gromadzi się w mózgu. Naukowcy ujawnili, że ta „rdza mózgu”, jak zaczynają ją nazywać niektórzy badacze, jest powiązana ze znacznymi problemami ze zdrowiem mózgu, które stają się coraz powszechniejsze wraz z wiekiem. Na przykład, badania wykazały silny związek między gromadzeniem się żelaza w mózgu a chorobą Alzheimera - schorzeniem powodującym utratę pamięci i problemy poznawcze.

Żelazo jest sojusznikiem Twojego mózgu, ale także jego wrogiem

Żelazo pełni szereg istotnych funkcji, m.in. pomaga w transporcie tlenu z płuc do mózgu.

• Nie tylko transporter tlenu — Żelazo bierze również udział w tworzeniu ważnych przekaźników chemicznych, zwanych neuroprzekaźnikami. Umożliwiają one miliardom komórek mózgowych komunikowanie się ze sobą i tworzenie złożonych sieci leżących u podstaw myśli i działań. Wyobraź sobie żelazo jako usługę dostawczą i wyrafinowaną sieć komunikacyjną dla Twojego mózgu - dwa w jednym.

• Twój mózg potrzebuje żelaza, aby funkcjonować — Mózg to niezwykle głodny organ, który nieustannie pracuje i wymaga mnóstwa energii i zasobów. Aby funkcjonować optymalnie, potrzebuje stałego i niezawodnego zaopatrzenia w żelazo. Podobnie jak reszta ciała, mózg czerpie żelazo z pożywienia, ze źródeł takich jak czerwone mięso i zielone warzywa liściaste.

Następnie to zawarte w pożywieniu żelazo jest ostrożnie transportowane przez krwiobieg do mózgu, pokonując specjalną barierę zwaną barierą krew-mózg, a następnie jest wykorzystywane w różnych procesach zachodzących w komórkach mózgu.

• Twój organizm posiada naturalne systemy regulujące poziom żelaza — Jednak z czasem systemy te mogą stawać się mniej wydajne. Z wiekiem zdolność mózgu do gospodarowania żelazem maleje. Zamiast być efektywnie wykorzystane i poddane recyklingowi, nadmiar żelaza może gromadzić się w pewnych obszarach mózgu, ponieważ organizm nie ma naturalnego sposobu na jego wydalenie poza utratą krwi.

Nadmiar żelaza, czyli „przeciążenie żelazem”, stanowi poważne zagrożenie dla zdrowia mózgu. Wyobraź sobie, że Twoje delikatne komórki mózgowe powoli zostają „zatkane” lub zasypane cząsteczkami żelaza. To przeciążenie aktywnie zakłóca funkcjonowanie komórek mózgowych, zakłócając ich komunikację, a z czasem nawet je uszkadzając.

Jak żelazo jest powiązane z chorobą Alzheimera?

Choroba Alzheimera jest postępującą chorobą neurodegeneracyjną i najczęstszą przyczyną demencji. Choroba ta charakteryzuje się stopniowym pogarszaniem się pamięci, zdolności myślenia i funkcji poznawczych.

• Gromadzenie się żelaza powoduje neurodegenerację — Wcześniejsze badania wykazały, że w mózgach osób chorych na Alzheimera występuje wyższy poziom żelaza w porównaniu do mózgów zdrowych osób w tym samym wieku. W rzeczywistości niektóre badania zaczęły sugerować bezpośredni związek – im większe nagromadzenie żelaza w tkance mózgowej, tym poważniejszy spadek funkcji poznawczych u osób z chorobą Alzheimera.

• Związek między nieprawidłowo złożonymi białkami a żelazem — Aby zbadać dalej związek z żelazem, naukowcy zbadali określone białka w mózgu, które mają związek z chorobą Alzheimera, szczególnie białko prekursorowe amyloidu (APP) i białko tau.

Wyobraź sobie białka APP i tau jako pracowników komórek mózgowych, którzy wykonują ważne zadania utrzymujące mózg w zdrowiu. Jednak w przypadku choroby Alzheimera te niezbędne enzymy tworzą splątki i blaszki związane z zaburzoną pracą mózgu.

W badaniu opublikowanym w czasopiśmie <i>Frontiers in Aging Neuroscience naukowcy odkryli, że nieprawidłowo działające białka APP i tau mają ścisły związek ze sposobem, w jaki mózg zarządza i przetwarza żelazo. Wydaje się, że akumulacja nieprawidłowych białek APP i tau aktywnie przyczynia się do niepożądanego gromadzenia się żelaza w mózgu.

• Nagromadzone żelazo pogarsza neurodegenerację — Problem pogłębia fakt, że gromadzące się żelazo pogarsza utratę neuronów, tworząc szkodliwą pętlę sprzężenia zwrotnego. To jak efekt kuli śnieżnej toczącej się w dół — każdy problem stopniowo pogarsza poprzedni, przyspieszając i pogłębiając chorobę.

Zrozumienie, jak żelazo szkodzi komórkom mózgowym

W jaki więc sposób to przeciążenie żelazem, ta „rdza mózgu”, uszkadza delikatne komórki mózgowe? Naukowcy coraz częściej skupiają swoją uwagę na konkretnym procesie komórkowym zwanym ferroptozą, aby zrozumieć ten mechanizm.

• Mechanizm ferroptozy — Jest to rodzaj procesu „rdzewienia” komórkowego, który jest w szczególności wywoływany obecnością i reaktywnością żelaza. Można to porównać do tego, co dzieje się, gdy metal rdzewieje w wyniku reakcji żelaza z tlenem w środowisku — podobny proces zachodzi w komórkach mózgu, gdy jest w nich zbyt dużo żelaza, które może zareagować.

• Komórki mózgowe są podatne na rdzewienie — Twoje komórki mózgowe, a zwłaszcza wyspecjalizowane komórki mózgowe zwane neuronami, są niezwykle aktywnymi komórkami wymagającymi dużej ilości energii. Neurony mają również naturalnie wysoką zawartość tłuszczów. Tłuszcze wielonienasycone (PUF), takie jak kwas dokozaheksaenowy (DHA) i kwas arachidonowy (AA), są niezbędnymi składnikami błon neuronalnych i odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu płynności błon, plastyczności synaptycznej i sygnalizacji neuronalnej.

Tłuszcze te są jednak szczególnie podatne na uszkodzenia spowodowane procesem „rdzewienia” komórek, zwanym ferroptozą.

• Rdzewienie neuronów upośledza funkcje mózgu — Niszczący proces ferroptozy prowadzi do uszkodzenia neuronów, a w końcu do ich obumarcia. Kiedy duża liczba neuronów zaczyna obumierać, jak ma to miejsce w przypadku choroby Alzheimera i innych chorób neurodegeneracyjnych, prowadzi to do szeregu wyniszczających objawów, w tym utraty pamięci, pogorszenia funkcji poznawczych oraz trudności z poruszaniem się i koordynacją.

Ważne jest, aby zrozumieć, że związek między żelazem, ferroptozą i uszkodzeniem komórek mózgowych nie dotyczy wyłącznie choroby Alzheimera. Zaburzenia gospodarki żelazem i ferroptoza odgrywają również znaczącą rolę w rozwoju i postępie innych poważnych chorób mózgu, które dotykają ludzi w miarę starzenia się, w tym choroby Parkinsona i Huntingtona.

Zaawansowane badania obrazowe ujawniają zaburzenia równowagi żelaza u osób chorych na Alzheimera

Badania opublikowane w czasopiśmie <i>Science Advances rzucają nowe światło na to, jak żelazo zachowuje się w mózgu dotkniętym chorobą Alzheimera. Naukowcy opracowali innowacyjne narzędzia, które pozwalają im dosłownie „zobaczyć” różne formy żelaza w żywych komórkach, a co zadziwiające, nawet w tkance mózgowej.

• Wykrywanie żelaza komórkowego w czasie rzeczywistym — Technologia ta wykorzystuje specjalne czujniki wykonane z DNA, które selektywnie zapalają się i ujawniają obecność dwóch kluczowych form żelaza: Fe2+ (żelaza dwuwartościowego) i Fe3+ (żelaza trójwartościowego).

To tak, jakby mieć mikroskopijne reflektory, które potrafią odróżnić dwa subtelnie różne rodzaje żelaza i odwzorowywać ich dokładne położenie w skomplikowanym układzie mózgu. Wykorzystując zaawansowane czujniki żelaza, naukowcy dokonali kilku zadziwiających odkryć w mysim modelu choroby Alzheimera. Odkryli, co potwierdza wyniki poprzednich badań, że w mózgach osób dotkniętych chorobą Alzheimera rzeczywiście występuje podwyższony poziom żelaza w porównaniu do mózgów zdrowych osób.

• Istnieje bardziej utleniona forma żelaza — Naukowcy posunęli się o wiele dalej, pokazując, że występuje znacząca nierównowaga w zakresie rodzajów obecnego żelaza. Dokładniej rzecz ujmując, zaobserwowali oni znacznie większe gromadzenie się Fe3+, czyli bardziej utlenionej formy żelaza, w porównaniu do Fe2+, zwłaszcza w obszarach mózgu, w których często gromadzą się blaszki amyloidowe.

Jest to istotne rozróżnienie, ponieważ Fe3+ jest silniej powiązany ze stresem oksydacyjnym i szkodliwym procesem „rdzewienia”, o którym wspomniano wcześniej.

• Nierównowaga żelaza u pacjentów z chorobą Alzheimera — Co ciekawe, gdy naukowcy przyjrzeli się ferroptozie, czyli procesowi obumierania komórek wywołanemu przez żelazo, zaobserwowali odwrotną tendencję — stosunek Fe3+ do Fe2+ faktycznie się zmniejszył. Kontrast ten pokazuje, że w różnych procesach mózgowych zachodzą różne reakcje redoks żelaza, a w chorobie Alzheimera brak równowagi sprzyja gromadzeniu się bardziej reaktywnej, sprzyjającej utlenianiu formy żelaza Fe3+.

Wyniki badań obrazowych stanowią wizualne potwierdzenie koncepcji „rdzy mózgu”, pokazując nam szczegółowo, w jaki sposób dystrybucja żelaza zmienia się u osób chorych na Alzheimera. Podkreślają również rolę zaburzenia równowagi redoks żelaza, a nie tylko całkowitego żelaza, w procesie chorobowym. Na koniec sugerują, że ukierunkowanie leczenia na konkretne formy żelaza, a w szczególności szkodliwego gromadzenia się Fe3+, może być skuteczniejszą strategią terapeutyczną niż po prostu próba całkowitego usunięcia żelaza z mózgu.

Nadmiar żelaza prowadzi do zagrożeń dla zdrowia całego organizmu

Nadmiar żelaza nie dotyczy wyłącznie mózgu. Nadmiar żelaza zagraża również innym poważnym problemom zdrowotnym.

• Ryzyko zachorowania na nowotwory wzrasta — Badania wskazują na istotną korelację między podwyższonym poziomem ferrytyny — cząsteczki nośnikowej żelaza — a nowotworami. Nadmiar żelaza wiąże się również z cukrzycą typu 2 i chorobą zwyrodnieniową stawów.

• Wytrzymałość kości jest osłabiona — Podwyższony poziom żelaza niekorzystnie wpływa na mikroarchitekturę kości, osłabiając ich wytrzymałość i zwiększając podatność na złamania.

• Funkcjonowanie mitochondriów jest zaburzone — Żelazo powoduje znaczne szkody, głównie poprzez katalizowanie reakcji w wewnętrznej błonie mitochondrialnej. Gdy żelazo reaguje z nadtlenkiem wodoru, powstają wolne rodniki hydroksylowe.

Należą one do najbardziej szkodliwych znanych wolnych rodników, powodujących poważne zaburzenia czynności mitochondriów, które z kolei leżą u podstaw większości przewlekłych chorób zwyrodnieniowych. Wolne rodniki hydroksylowe powodują stres oksydacyjny, który uszkadza również błony komórkowe, komórki macierzyste, białka i DNA.

Regularnie badaj poziom żelaza

Utrzymanie optymalnego poziomu żelaza zaczyna się od świadomości. Proste badanie krwi, znane jako badanie ferrytyny w surowicy, dostarcza cennych informacji na temat stężenia żelaza w organizmie. Regularne wykonywanie tego testu w ramach profilaktycznych badań przesiewowych to rozsądny krok w kierunku proaktywnego zarządzania zdrowiem. Niski poziom ferrytyny świadczy o niedoborze żelaza, natomiast podwyższony poziom sygnalizuje nadmiar żelaza.

• Idealny zakres stężenia żelaza — Poziom ferrytyny powinien wynosić poniżej 100 ng/ml; idealny zakres wynosi od 20 do 40 ng/ml. Stężenie poniżej 20 ng/ml wskazuje na niedobór żelaza, natomiast stężenie powyżej 100 ng/ml wskazuje na stan zapalny, wysoki poziom żelaza lub oba te czynniki. Badanie gamma-glutamylotranspeptydazy (GGT) jest kolejnym wskaźnikiem nadmiaru wolnego żelaza i stanowi doskonały wskaźnik ryzyka nagłej śmierci sercowej, insulinooporności i chorób kardiometabolicznych.

• Czynniki przyczyniające się do gromadzenia się żelaza — Chociaż predyspozycje genetyczne, takie jak dziedziczna hemochromatoza, odgrywają pewną rolę, większość dorosłych mężczyzn i kobiet w okresie menopauzy jest narażona na ogólne ryzyko gromadzenia się żelaza, po prostu dlatego, że nie posiadają oni rutynowego mechanizmu utraty krwi, który jest głównym sposobem organizmu na redukcję nadmiaru żelaza.

• Złe nawyki i inne czynniki nasilają nadmiar żelaza — Spożywanie przetworzonej żywności wzbogaconej w żelazo, stosowanie suplementów żelaza lub gotowanie w naczyniach żeliwnych zwiększa spożycie żelaza. Kolejnym źródłem żelaza jest woda pitna o wysokiej zawartości żelaza, co podkreśla znaczenie systemów filtracji wody, takich jak odżelaziacze lub filtry odwróconej osmozy. Regularne spożywanie alkoholu również ma swój wpływ, gdyż zwiększa wchłanianie żelaza z pożywienia.

Prosta strategia obniżania poziomu żelaza

Radzenie sobie z nadmiarem żelaza jest stosunkowo proste. Regularne oddawanie krwi, dwa do czterech razy w roku, jest bardzo skuteczną metodą obniżania poziomu żelaza. Korzystne są również mniejsze, comiesięczne pobrania krwi.

• Przypomnienia dotyczące bezpieczeństwa podczas oddawania krwi — Osoby cierpiące na zastoinową niewydolność serca lub ciężką przewlekłą obturacyjną chorobę płuc (POChP) powinny skonsultować się z lekarzem przed oddaniem krwi, ale dla większości innych osób jest to na ogół bezpieczne i właściwe zalecenie. Jeśli oddanie krwi nie jest możliwe ze względu na ograniczenia ośrodka, lekarz może zalecić terapeutyczną flebotomię.

• Równowaga miedzi i żelaza — Redukcja żelaza to tylko jeden aspekt równowagi. Ważne jest również, aby zdawać sobie sprawę z wzajemnego oddziaływania żelaza i miedzi. Nadmiar żelaza w połączeniu z niedoborem miedzi stanowi szczególnie ryzykowny scenariusz. Niedobór miedzi jest powszechny i wiele osób musi przyjmować więcej miedzi, aby wspomóc prawidłowy metabolizm żelaza.

• Rozważ suplementację diety miedzią — Jeśli masz niski poziom miedzi, korzystne może okazać się codzienne przyjmowanie od 3 do 4 miligramów (mg) bisglicynianu miedzi. Alternatywą jest włączenie do diety produktów bogatych w miedź, np. pyłku pszczelego, wątróbki wołowej oraz aceroli. Retinol, obecny w wątrobie wołowej i podrobach, zwiększa również biodostępność miedzi i pełni ważną rolę w ogólnej regulacji żelaza.

Odpowiednia podaż wapnia naturalnie zmniejsza ryzyko nadmiaru żelaza. Skup się na pozyskiwaniu wapnia z pełnowartościowych źródeł, takich jak surowe produkty mleczne od krów karmionych trawą i skorupki jaj, zamiast przyjmować suplementy. Gdy poziom wapnia jest niski, organizm uwalnia więcej parathormonu (PTH), który zwiększa magazynowanie żelaza. Przerwanie tego cyklu poprzez odpowiednie odżywianie pod kątem wapnia pomaga chronić kości i ogólny stan zdrowia.

Najczęściej zadawane pytania (FAQ) dotyczące nadmiaru żelaza i zdrowia mózgu

P: Dlaczego żelazo jest ważne dla zdrowia mózgu?

O: Żelazo odgrywa kluczową rolę w funkcjonowaniu mózgu, transportując tlen, tworząc neuroprzekaźniki i wspomagając aktywność komórek mózgowych. Zrównoważony poziom żelaza jest niezbędny dla zachowania zdrowia poznawczego i produkcji energii.

P: Dlaczego nadmiar żelaza negatywnie wpływa na mózg?

O: Wraz z wiekiem w mózgu człowieka gromadzi się żelazo, co prowadzi do stresu oksydacyjnego i uszkodzenia neuronów. Nagromadzenie to, często nazywane „rdzą mózgu”, wiąże się z chorobami neurodegeneracyjnymi, takimi jak choroba Alzheimera.

P: Jaki jest związek pomiędzy żelazem a chorobą Alzheimera?

O: Badania pokazują, że nadmiar żelaza przyczynia się do powstawania blaszek amyloidowych i splątków białka tau, które zaburzają funkcjonowanie mózgu. Brak równowagi żelaza przyspiesza również utratę neuronów poprzez szkodliwy proces zwany ferroptozą.

P: Jak można sprawdzić i kontrolować poziom żelaza?

O: Badanie stężenia ferrytyny w surowicy pozwala ocenić poziom żelaza; optymalny zakres wynosi od 20 do 40 ng/ml. Aby zredukować nadmiar żelaza, możesz oddać krew, ograniczyć spożycie przetworzonej żywności bogatej w żelazo i zrównoważyć spożycie żelaza substancjami odżywczymi, takimi jak miedź.

P: Czy nadmiar żelaza stwarza zagrożenia dla zdrowia wykraczające poza zdrowie mózgu?

O: Tak, nadmiar żelaza wiąże się ze zwiększonym ryzykiem nowotworów, cukrzycy, osteoporozy i dysfunkcji mitochondriów. Zwiększa również stres oksydacyjny, który uszkadza komórki w całym organizmie.