أزرق الميثيلين، وتاو، والأميلويد: لماذا تختلف آليات التخلص من البروتينات

إذا سألت عما يفعله أزرق الميثيلين ببروتينات مرض ألزهايمر، فغالبًا ستسمع إجابة واحدة واثقة في موضع يستدعي ثلاث إجابات مشروطة. ففي أنبوب الاختبار يتداخل مع التصاق تاو بنفسه. وفي أحد نماذج الفئران يخفض الأميلويد القابل للذوبان مع ترك تاو دون تغيير. وفي نموذج آخر يقلل نشاط الإنزيم الذي ينتج الأميلويد من الأساس. كل واحدة من هذه النتائج حقيقية. لكن أياً منها لا يمثل القصة كاملة، كما أنها لا تحدث جميعًا في الحيوان نفسه وفي الوقت نفسه. يفصل هذا المقال بين النتائج الثلاث حتى لا تُقتبس نتيجة تجربة واحدة بوصفها دليلًا على نتيجة تجربة أخرى.

على القراء الذين يريدون الصورة الأوسع عن كيفية عمل أزرق الميثيلين داخل الخلايا أن يبدأوا من هناك. أما من يريد معرفة ما إذا كان أي من ذلك قد أفاد المرضى، فعليه قراءة السجل السريري في مرض ألزهايمر، حيث تنتمي نتائج التجارب البشرية. لا يكرر هذا المقال ذلك السجل.

نتيجة تاو تنتمي إلى اختبارات التجمع

تأتي أقدم القصص الثلاث من تجارب خالية من الخلايا على تاو، وهو البروتين الذي يشكل التشابكات الليفية العصبية. في اختبار ارتباط تاو-تاو، تتجمع شظايا تاو في خيوط حلزونية مزدوجة، وتمنع أصباغ الفينوثيازين، بما فيها أزرق الميثيلين، هذا التجمع عند تراكيز ميكرومولارية منخفضة. وقد قدمت أعمال كيميائية حيوية لاحقة تفسيرًا كيميائيًا لذلك: إذ يؤكسد الصباغ بقايا السيستئين في تاو، ما يثبّت الشكل الأحادي ويثبط الألياف التي كانت ستنمو لولا ذلك. تقع التراكيز المثبطة المبلغ عنها لتجمع تاو تقريبًا ضمن نطاق من أرقام أحادية إلى عشرات منخفضة من الميكرومولار، وهو نطاق مهم لكل ما يلي.

لاحظ نوع الادعاء هنا. فهو لا يقول شيئًا عن إنتاج تاو، أو فسفرة تاو في دماغ حي، أو التخلص من تاو. بل يقول إنه، في ظروف محددة داخل أنبوب، يمنع الصباغ المؤكسد جزيئات تاو من التراص. هذه نتيجة دقيقة وضيقة ومفيدة. تبدأ المشكلة عندما تُوسّع إلى تصريح عام مفاده أن أزرق الميثيلين يزيل مرضيات تاو، لأن بيانات الحيوانات لا تدعم تلك الصيغة.

نتيجة البروتيازوم تنتمي إلى فئران 3xTg-AD، وقد فصلت الأميلويد عن تاو

أوضح تجربة تفصل بين نقاط النهاية هي دراسة غذائية لمدة 16 أسبوعًا على فئران تحمل ثلاث طفرات مرتبطة بألزهايمر. تناولت الحيوانات علفًا يحتوي على أزرق الميثيلين ابتداءً من عمر ستة أشهر، وقاس الباحثون ثلاثة أشياء في الوقت نفسه: البروتيازوم، ومستويات الأميلويد، وتاو.

تغيّر البروتيازوم. ارتفع النشاط الشبيه بالكيموتربسين بنحو الربع والنشاط الشبيه بالتربسين بنحو النصف، بينما لم يتغير النشاط التحفيزي الثالث بدرجة ذات دلالة. وانخفض كل من الأميلويد-بيتا 40 و42 القابل للذوبان بنحو الربع. وفسر المؤلفون ذلك على أنه زيادة في التخلص لا انخفاضًا في الإنتاج، لأن البروتين السلف وشظايا معالجته لم تتغير، كما تحسن التعلم والذاكرة في اختبار المسبار ضمن متاهة الماء.

ثم ظهرت حالات الانفصال بين النتائج. لم يتغير الأميلويد غير القابل للذوبان. ولم يتغير تلوين اللويحات. ولم يتغير إجمالي تاو البشري ولا تاو المفسفر عند الثريونين 181، كما لم يتغير التوضع الخاطئ لتاو. ولم تتغير القياسات الميتوكوندرية أيضًا: لم يظهر تأثير ذو دلالة في نشاط أوكسيداز السيتوكروم c، أو بروتين الأوكسيداز، أو ATP. لذلك، في هذا النموذج وبهذا النظام، رفع أزرق الميثيلين نشاطين من أصل ثلاثة أنشطة للبروتيازوم، وخفض الأميلويد القابل للذوبان، واستعاد مقياسًا سلوكيًا، وترك نقاط نهاية تاو، والأميلويد غير القابل للذوبان، ونقاط النهاية الميتوكوندرية المختبرة دون تغيير.

هناك تنبيه واحد يزيد هذه النقطة وضوحًا بدلًا من إضعافها. لم تكن هذه الفئران قد طورت بعد تجمعات تاو في العمر الذي أُجري فيه الاختبار، لذا لا تستطيع التجربة إثبات أن أزرق الميثيلين يفشل في مواجهة تشابكات تاو. ما تثبته هو أن الأميلويد القابل للذوبان يمكن أن ينخفض بينما لا تتحرك نقاط نهاية تاو المقاسة، وهذا بالضبط نوع النتائج التي يتغير فيها بروتين بينما لا يتغير آخر، وهو ما يحتاجه هذا الموضوع. إذا وصلت إلى هنا وأنت تعتقد أن تنشيط البروتيازوم بواسطة أزرق الميثيلين يزيل البروتينين المميزين للمرض معًا، فهذه الدراسة تصحح ذلك التصور.

نتيجة إنتاج الأميلويد تنتمي إلى فئران PSAPP المسنة، وهي تناقض الآلية السابقة

مجموعة مختلفة، ونموذج مختلف، وتفسير معاكس لما يحدث في المرحلة السابقة. في دراسة إعطاء قسري عبر المعدة لمدة ثلاثة أشهر على فئران PSAPP بعمر 15 شهرًا، خفضت جرعة فموية يومية قدرها 3 mg/kg عبء اللويحات عبر مناطق الدماغ بنحو الثلث إلى النصف، كما خفضت عدة أجزاء من الأميلويد، بما فيها القليلات المقاسة باختبار مخصص. لكن الآلية المقترحة هنا كانت خفض الإنتاج، لا تسريع التخلص: انخفض بروتين BACE1 في الدماغ، وانخفض ناتجه C99، بينما لم يتغير RNA المرسال، ما يشير إلى تأثير على مستوى البروتين بدلًا من انخفاض التعبير الجيني.

دعمت تجارب الخلايا هذه النتيجة بصورة أوضح. ففي اختبار خالٍ من الخلايا باستخدام إنزيم مؤتلف، ثبط أزرق الميثيلين BACE1 مباشرة، وفي خلايا مبيض الهامستر التي تعبّر عن بروتين سلف الأميلويد البشري، انخفض الأميلويد 40 و42 المفرزان عند تراكيز منخفضة تصل إلى 1.56 ميكرومولار، بينما ظل البروتين السلف نفسه دون تغيير. قارن ذلك بالدراسة السابقة، حيث لم تتغير شظايا معالجة البروتين السلف ونُسب الأثر إلى التخلص. لا يمكن للدراستين أن تصفا الآلية العامة نفسها، لأن النماذج والأعمار والجرعات وطرق الإعطاء والمدد مختلفة. وهذه هي الفكرة. تمر تأثيرات أزرق الميثيلين في الأميلويد عبر الإنتاج في إعداد تجريبي، وعبر التخلص في إعداد آخر، واقتباس أي منهما دون سياقه التجريبي يضلل.

كيمياء واحدة، وعدة أهداف: حلقة الوصل عبر أكسدة السيستئين

يشرح مسار ثالث من الأبحاث كيف يمكن لكيمياء أكسدة واختزال واحدة أن تظهر في قصص بروتينية غير مرتبطة. ففي دراسة كيميائية حيوية لتثبيط الكاسباز، عطّل أزرق الميثيلين الكاسباز-6 عبر أكسدة السيستئين التحفيزي فيه إلى حمض السلفينيك، وهو ما أكدته مطيافية الكتلة، مع تركيز نصف أعظمي يقارب 10.6 ميكرومولار. كما ثُبط الكاسباز-3 عند تركيز مماثل. وربط المؤلفون ذلك صراحة بأدبيات تاو: فالكيمياء نفسها القائمة على أكسدة السيستئين، والمقترح أنها تبقي تاو في صورة أحادية، يمكن أن تعطل بروتيازًا يعتمد على السيستئين، كما تتداخل التراكيز الفعالة.

هذا أنيق من الناحية الكيميائية، لكنه يمثل تحذيرًا أيضًا. فالجزيء النشط في تفاعلات الأكسدة والاختزال، والذي يؤكسد السيستئينات المكشوفة، ستكون له أكثر من غاية واحدة عند أي تركيز فعال. تشترك قصة تفكيك تجمعات تاو، وقصة الكاسباز، وربما قصص أخرى، في فعل كيميائي واحد مع أهداف مختلفة. لا يجعل هذا الفعل المشترك النتائج قابلة للتبادل. بل يعني أن الجرعة والسياق يحددان أي هدف هو المهم، وأن الجرعات المزمنة الموجهة إلى عملية واحدة تعتمد على السيستئين قد تمس عمليات أخرى، وهي مسألة أثارها مؤلفو دراسة الكاسباز مباشرة. كما أن الأسئلة ذات الصلة حول كيفية اختيار كيمياء الأكسدة والاختزال لأزرق الميثيلين أهدافها، وما الذي يعنيه تنشيط البروتيازوم بالنسبة إلى بروتينات متجمعة أخرى، وما إذا كان الاستخدام طويل الأمد يغير ملف الأهداف تستحق كل منها معالجة مستقلة.

الآلية بحسب نقطة النهاية: أي نتيجة تنتمي إلى أي نموذج

اقرأ الجدول صفًا تلو الآخر، وستكون النتيجة واضحة. لا يتحرك أي صف منفرد بالطريقة نفسها في كل عمود. تأتي أقوى نتيجة تخص إنتاج الأميلويد من الدراسة التي لم تختبر البروتيازوم أصلًا. وتأتي أقوى نتيجة تخص البروتيازوم من الدراسة التي لم تتغير فيها معالجة البروتين السلف. أما نتيجة تاو فتوجد في معظمها داخل الأنابيب وفي كيمياء يشترك فيها مع إنزيمات غير مستهدفة. وكل من يدمج هذه الأعمدة في ادعاء واحد، وهو أن أزرق الميثيلين يزيل البروتينات المرضية باعتبارها فئة واحدة، فإنه يكتب مراجعة لتجربة لم تُجرَ قط.

ويمتد هذا الانضباط إلى المرضى. فمسألة ما إذا كانت هذه الآليات مجتمعة تؤدي إلى فائدة سريرية هي سؤال منفصل، له تجاربه ونتائجه الخاصة، وتتم الإجابة عنه ضمن الأدلة السريرية الخاصة بألزهايمر لا هنا.