Metileenblou, tau en amiloïed: waarom meganismes vir proteïenopruiming verskil

Vra wat metileenblou aan die proteïene van Alzheimersiekte doen, en jy sal een selfversekerde antwoord hoor waar jy drie gekwalifiseerde antwoorde behoort te hoor. In ’n proefbuis verhinder dit dat tau aan homself kleef. In een muismodel verlaag dit oplosbare amiloïed terwyl dit tau onaangeraak laat. In ’n ander verminder dit die werking van die ensiem wat amiloïed in die eerste plek produseer. Elkeen hiervan is werklik. Nie een vertel die hele verhaal nie, en hulle gebeur nie almal tegelyk in dieselfde dier nie. Hierdie artikel onderskei tussen die drie sodat ’n resultaat uit een eksperiment nie meer as bewys vir ’n ander aangehaal word nie.

Lesers wat die breër prentjie wil verstaan van hoe metileenblou binne selle werk, moet daar begin. Lesers wat wil weet of enigiets hiervan pasiënte gehelp het, moet die kliniese rekord in Alzheimersiekte lees, waar die uitkomste van menslike proewe hoort. Niks in hierdie artikel herhaal daardie rekord nie.

Die tau-bevinding hoort by aggregasietoetse

Die oudste van die drie verhale kom uit selvrye navorsing oor tau, die proteïen wat neurofibrillêre verstrengelings vorm. In die tau-tau-bindingstoets vorm tau-fragmente gepaarde helikale filamente, en fenotiasienkleurstowwe, waaronder metileenblou, blokkeer daardie vorming by lae mikromolêre konsentrasies. Latere biochemiese navorsing het ’n chemiese verklaring hiervoor gebied: die kleurstof oksideer sisteïenreste op tau, wat die monomeriese vorm stabiliseer en die fibrille onderdruk wat andersins sou groei. Gerapporteerde inhiberende konsentrasies vir tau-aggregasie lê rofweg tussen enkelsyfer- en lae tientalle mikromolêr, ’n reeks wat van belang is vir alles wat volg.

Let op watter soort aanspraak dit is. Dit sê niks oor tau-produksie, tau-fosforilering in ’n lewende brein of tau-opruiming nie. Dit sê dat geoksideerde kleurstof onder omskrewe toestande in ’n proefbuis verhoed dat tau opmekaar stapel. Dit is ’n presiese, beperkte en nuttige resultaat. Die moeilikheid begin wanneer dit uitgebrei word tot ’n algemene stelling dat metileenblou tau-patologie opruim, want die dieredata strook nie met daardie weergawe nie.

Die proteasoombevinding hoort by 3xTg-AD-muise, en dit het amiloïed van tau onderskei

Die duidelikste eksperiment waarin die eindpunte uiteenloop, is ’n 16-week-voedingstudie in muise met drie Alzheimer-mutasies. Die diere het vanaf ses maande oud voer met metileenblou geëet, en die navorsers het drie dinge tegelyk gemeet: die proteasoom, amiloïedvlakke en tau.

Die proteasoom het verander. Chimotripsienagtige aktiwiteit het met ongeveer ’n kwart gestyg en tripsienagtige aktiwiteit met ongeveer die helfte, terwyl die derde katalitiese aktiwiteit nie beduidend verander het nie. Oplosbare amiloïed-beta 40 en 42 het elk met ongeveer ’n kwart gedaal. Die skrywers het dit as verhoogde opruiming eerder as verminderde produksie vertolk, omdat die voorloperproteïen en sy verwerkingsfragmente nie verander het nie, en leer en geheue tydens die watertoolhof se peiltoets verbeter het.

En dan die uiteenlopende resultate. Onoplosbare amiloïed het nie verander nie. Kleuring vir plake het nie verander nie. Totale menslike tau en fosfo-tau by treonien 181 het nie verander nie, en tau se verkeerde lokalisering het nie verander nie. Die mitochondriale maatstawwe het ook nie verander nie: geen beduidende uitwerking op sitochroom-c-oksidaseaktiwiteit, op oksidaseproteïen of op ATP nie. In hierdie model, met hierdie behandelingsregime, het metileenblou dus twee van drie proteasoomaktiwiteite verhoog, oplosbare amiloïed verlaag en ’n gedragsmaatstaf herstel, maar tau-eindpunte, onoplosbare amiloïed en die getoetste mitochondriale eindpunte onveranderd gelaat.

Een voorbehoud verskerp die punt eerder as om dit te verswak. Hierdie muise het op die ouderdom waarop hulle getoets is nog nie tau-aggregate ontwikkel nie, dus kan die eksperiment nie toon dat metileenblou teen tau-verstrengelings faal nie. Dit toon dat oplosbare amiloïed kan daal terwyl gemete tau-eindpunte nie verander nie, presies die soort resultaat waarin een proteïen verander en ’n ander nie, wat hierdie onderwerp nodig het. As jy hierheen gekom het met die oortuiging dat proteasoomaktivering deur metileenblou albei kenmerkende proteïene saam opruim, is hierdie studie die regstelling.

Die bevinding oor amiloïedproduksie hoort by ouer PSAPP-muise, en dit weerspreek die vorige meganisme

’n Ander groep, ’n ander model en die teenoorgestelde verklaring vir wat stroomop gebeur. In ’n drie-maande-studie met maagsondetoediening in 15-maande-oue PSAPP-muise het ’n daaglikse orale dosis van 3 mg/kg die plaaklas oor breinstreke heen met ongeveer ’n derde tot die helfte verminder en verskeie amiloïedfraksies verlaag, insluitend oligomere wat met ’n toegewyde toets gemeet is. Maar hier was die voorgestelde meganisme verminderde produksie, nie vinniger opruiming nie: BACE1-proteïen in die brein het afgeneem, sy produk C99 het afgeneem, en boodskapper-RNA het nie, wat op ’n uitwerking op proteïenvlak eerder as minder geenuitdrukking dui.

Die selnavorsing het die bewysgrond versterk. In ’n selvrye toets met rekombinante ensiem het metileenblou BACE1 direk geïnhibeer, en in hamsterovariumselle wat menslike amiloïedvoorloperproteïen uitdruk, het afgeskeide amiloïed 40 en 42 by konsentrasies so laag as 1.56 mikromolêr afgeneem terwyl die voorloper self onveranderd gebly het. Vergelyk dit met die vorige studie, waarin die voorloper se verwerkingsfragmente onveranderd gebly het en die uitwerking aan opruiming toegeskryf is. Albei kan nie dieselfde universele meganisme beskryf nie, want die modelle, ouderdomme, dosisse, toedieningsroetes en tydsduur verskil. Dit is die punt. Metileenblou se uitwerking op amiloïed verloop in een proefopset deur produksie en in ’n ander deur opruiming, en om enigeen aan te haal sonder sy proefopset is misleidend.

Een chemie, verskeie teikens: die sisteïenoksidasiebrug

’n Derde navorsingslyn verduidelik hoe ’n enkele redokschemie in onverwante proteïenverhale kan voorkom. In ’n biochemiese studie van kaspase-inhibisie het metileenblou kaspase-6 geïnaktiveer deur sy katalitiese sisteïen tot sulfeensuur te oksideer, soos deur massaspektrometrie bevestig, met ’n halfmaksimale konsentrasie naby 10.6 mikromolêr. Kaspase-3 is by ’n soortgelyke konsentrasie geïnhibeer. Die skrywers het dit uitdruklik met die tau-literatuur verbind: dieselfde sisteïenoksiderende chemie wat voorgestel word om tau monomeries te hou, kan ’n sisteïenprotease deaktiveer, en die effektiewe konsentrasies oorvleuel.

Dit is elegant, en dit is ook ’n waarskuwing. ’n Redoksaktiewe molekule wat blootgestelde sisteïene oksideer, sal by enige aktiewe konsentrasie meer as een teiken hê. Die verhaal oor tau-disaggregasie, die kaspaseverhaal en moontlik ander deel ’n chemiese werkwoord met verskillende naamwoorde. Daardie gedeelde werkwoord maak nie die bevindinge uitruilbaar nie. Dit beteken dat dosis en konteks bepaal watter teiken saak maak, en dat chroniese toediening wat op een sisteïenafhanklike proses gerig is, ander kan raak, ’n oorweging wat die kaspaseskrywers direk geopper het. Verwante vrae oor hoe metileenblou se redokschemie sy teikens kies, wat proteasoomaktivering vir ander geaggregeerde proteïene impliseer, en of langtermyntoediening die teikenprofiel verander, verdien elk hul eie bespreking.

Meganisme volgens eindpunt: watter bevinding hoort by watter model

Lees die tabel ry vir ry, en die les is duidelik. Geen enkele ry verander in elke kolom nie. Die sterkste resultaat oor amiloïedproduksie kom uit die studie wat nooit die proteasoom getoets het nie. Die sterkste proteasoomresultaat kom uit die studie waarin voorloperverwerking glad nie verander het nie. Die tau-resultaat berus meestal op proefbuise en op chemie wat met ensieme buite die bedoelde teiken gedeel word. Enigiemand wat hierdie kolomme saamvoeg tot een aanspraak, dat metileenblou patologiese proteïene as ’n klas opruim, skryf ’n oorsig van ’n eksperiment wat nooit uitgevoer is nie.

Daardie dissipline geld ook vir pasiënte. Of hierdie meganismes saam kliniese voordeel oplewer, is ’n afsonderlike vraag met sy eie proewe en sy eie gevolgtrekkings, en dit word onder die kliniese bewyse oor Alzheimersiekte eerder as hier beantwoord.