Metilen mavisi, tau və amiloid: zülalların kənarlaşdırılması mexanizmləri niyə fərqlənir

Metilen mavisinin Alzheimer xəstəliyi ilə əlaqəli zülallara necə təsir etdiyini soruşsanız, ehtiyatla ifadə edilmiş üç cavab əvəzinə bir qəti cavab eşidəcəksiniz. Sınaq şüşəsində o, tau molekullarının bir-birinə yapışmasına mane olur. Bir siçan modelində tauya toxunmadan həll olan amiloidin səviyyəsini azaldır. Digərində isə amiloidi ilkin olaraq yaradan fermentin fəallığını zəiflədir. Bunların hər biri real nəticədir. Heç biri mənzərəni tam əks etdirmir və hamısı eyni heyvanda eyni vaxtda baş vermir. Bu məqalə həmin üç nəticəni bir-birindən ayırır ki, bir təcrübənin nəticəsi digərinin sübutu kimi təqdim edilməsin.

Metilen mavisinin hüceyrələr daxilində necə təsir göstərdiyi barədə daha geniş mənzərə əldə etmək istəyən oxucular həmin məqalədən başlamalıdır. Bunlardan hər hansı birinin xəstələrə fayda verib-vermədiyini bilmək istəyənlər isə Alzheimer xəstəliyində klinik tədqiqatların nəticələrini oxumalıdır; insanlarda aparılan sınaqların nəticələri məhz orada müzakirə olunur. Bu məqalə həmin nəticələri təkrarlamır.

Tau ilə bağlı nəticə aqreqasiya sınaqlarına aiddir

Bu üç istiqamətdən ən qədimi neyrofibrilyar dolaşıqlar əmələ gətirən tau zülalı üzərində aparılmış hüceyrəsiz tədqiqatlardan qaynaqlanır. Tau-tau bağlanma sınağında tau fraqmentləri birləşərək cüt spiral filamentlər əmələ gətirir və metilen mavisi də daxil olmaqla fenotiazin boyaları aşağı mikromolyar konsentrasiyalarda bu birləşməni bloklayır. Sonrakı biokimyəvi tədqiqatlar bunun kimyəvi izahını verdi: boya taudakı sistein qalıqlarını oksidləşdirir, bu isə monomer formanı sabitləşdirir və əks halda böyüyəcək fibrillərin yaranmasını zəiflədir. Tau aqreqasiyasını inhibə etdiyi bildirilən konsentrasiyalar təxminən birrəqəmli mikromolyar qiymətlərdən aşağı ikirəqəmli mikromolyar qiymətlərə qədər dəyişir; bu diapazon sonrakı bütün müzakirələr üçün əhəmiyyətlidir.

Burada hansı növ iddiadan söhbət getdiyinə diqqət yetirin. Bu nəticə tau yaranması, canlı beyində tau fosforlaşması və ya taunun kənarlaşdırılması barədə heç nə demir. O göstərir ki, sınaq şüşəsində müəyyən edilmiş şəraitdə oksidləşmiş boya tau molekullarının üst-üstə yığılmasına mane olur. Bu, dəqiq, dar çərçivəli və faydalı nəticədir. Problem onu metilen mavisinin tau patologiyasını aradan qaldırdığı barədə ümumi bir iddiaya çevirdikdə başlayır, çünki heyvan tədqiqatlarının məlumatları bu versiyanı dəstəkləmir.

Proteasomla bağlı nəticə 3xTg-AD siçanlarına aiddir və amiloidi taudan ayırır

Nəticə göstəricilərinin fərqləndiyini ən aydın göstərən təcrübə üç Alzheimer mutasiyası daşıyan siçanlarda aparılmış 16 həftəlik qidalanma tədqiqatıdır. Heyvanlar altı aylıq yaşdan etibarən metilen mavisi olan yemlə qidalanıb və tədqiqatçılar eyni vaxtda üç göstəricini ölçüblər: proteasomu, amiloid səviyyələrini və taunu.

Proteasomda dəyişiklik baş verdi. Ximotripsinəbənzər fəallıq təxminən dörddə bir, tripsinəbənzər fəallıq isə təxminən yarı qədər artdı; üçüncü katalitik fəallıq isə əhəmiyyətli dərəcədə dəyişmədi. Həll olan amiloid-beta 40 və 42 səviyyələrinin hər biri təxminən dörddə bir qədər azaldı. Müəlliflər bunu yaranmanın azalması deyil, kənarlaşdırılmanın artması kimi şərh etdilər, çünki prekursor zülal və onun emal fraqmentləri dəyişməmişdi; su labirintindəki yoxlama sınağında isə öyrənmə və yaddaş yaxşılaşmışdı.

Lakin digər göstəricilər bu dəyişiklikləri izləmədi. Həll olmayan amiloid dəyişmədi. Lövhəciklərin boyanması dəyişmədi. Ümumi insan tausu və treonin 181 mövqeyindəki fosfo-tau dəyişmədi, taunun yanlış lokallaşması da dəyişmədi. Mitoxondrial göstəricilər də dəyişmədi: sitoxrom-c oksidaza fəallığına, oksidaza zülalına və ya ATP-yə əhəmiyyətli təsir olmadı. Beləliklə, bu modeldə və bu tətbiq rejimində metilen mavisi proteasomun üç fəallığından ikisini artırdı, həll olan amiloidi azaltdı, davranış göstəricisini bərpa etdi, lakin tau göstəricilərini, həll olmayan amiloidi və yoxlanılan mitoxondrial göstəriciləri dəyişməz saxladı.

Bir məhdudiyyət bu nəticəni zəiflətmək əvəzinə onu daha dəqiq çərçivəyə salır. Bu siçanlarda yoxlanılan yaşda tau aqreqatları hələ yaranmamışdı, buna görə təcrübə metilen mavisinin tau dolaşıqlarına qarşı təsirsiz olduğunu göstərə bilməz. O göstərir ki, ölçülən tau göstəriciləri dəyişmədiyi halda həll olan amiloid azala bilər; məhz bir zülalın dəyişib digərinin dəyişmədiyini göstərən belə nəticələr bu mövzu üçün lazımdır. Buraya metilen mavisinin proteasomu aktivləşdirərək hər iki səciyyəvi zülalı birlikdə kənarlaşdırdığına inanaraq gəlmisinizsə, bu tədqiqat həmin təsəvvürə düzəliş edir.

Amiloid yaranması ilə bağlı nəticə yaşlı PSAPP siçanlarına aiddir və əvvəlki mexanizmə ziddir

Başqa tədqiqat qrupu, başqa model və ilkin mərhələ üçün əks izah. 15 aylıq PSAPP siçanlarında zondla yeridilmə üsulu ilə aparılmış üç aylıq tədqiqatda ağızdan verilən gündəlik 3 mg/kg doza beyin bölgələrində lövhəcik yükünü təxminən üçdə birdən yarıya qədər azaltdı və xüsusi sınaqla ölçülən oliqomerlər də daxil olmaqla bir neçə amiloid fraksiyasının səviyyəsini aşağı saldı. Lakin burada təklif edilən mexanizm daha sürətli kənarlaşdırılma deyil, yaranmanın azalması idi: beyində BACE1 zülalı və onun məhsulu C99 azaldı, məlumat RNT-si isə azalmadı. Bu, gen ifadəsinin azalmasına deyil, zülal səviyyəsində təsirə işarə edir.

Hüceyrələrdə aparılan tədqiqatlar bu izahı daha da gücləndirdi. Rekombinant fermentlə aparılan hüceyrəsiz sınaqda metilen mavisi BACE1-i birbaşa inhibə etdi. İnsan amiloid prekursor zülalını ifadə edən hamster yumurtalıq hüceyrələrində isə prekursorun özü dəyişmədiyi halda ifraz olunan amiloid 40 və 42 səviyyələri hətta 1.56 mikromolyar kimi aşağı konsentrasiyada azaldı. Bunu prekursorun emal fraqmentlərinin dəyişmədiyi və nəticənin kənarlaşdırılma ilə izah edildiyi əvvəlki tədqiqatla müqayisə edin. Bu iki nəticə eyni universal mexanizmi təsvir edə bilməz, çünki modellər, yaşlar, dozalar, tətbiq yolları və müddətlər fərqlidir. Əsas məqam da budur. Metilen mavisinin amiloidə təsiri bir təcrübə şəraitində yaranma, digərində isə kənarlaşdırılma yolu ilə baş verir; hər hansı bir nəticəni əldə edildiyi şəraitdən ayrı təqdim etmək yanıltıcıdır.

Bir kimyəvi proses, bir neçə hədəf: sistein oksidləşməsi vasitəsilə əlaqə

Üçüncü tədqiqat istiqaməti vahid bir oksidləşmə-reduksiya prosesinin bir-biri ilə əlaqəsiz zülallar haqqında nəticələrdə necə üzə çıxa bildiyini izah edir. Kaspaza inhibisiyasına dair biokimyəvi tədqiqatda metilen mavisi kaspaza-6-nın katalitik sisteinini sulfen turşusuna oksidləşdirərək onu fəallıqdan saldı; bu, kütlə spektrometriyası ilə təsdiqləndi və yarımmaksimal təsir konsentrasiyası təxminən 10.6 mikromolyar idi. Kaspaza-3 də oxşar konsentrasiyada inhibə edildi. Müəlliflər bunu tau haqqında elmi ədəbiyyatla açıq şəkildə əlaqələndirdilər: taunu monomer formada saxladığı irəli sürülən eyni sistein oksidləşməsi prosesi sistein proteazasını fəallıqdan sala bilər və təsirli konsentrasiya diapazonları üst-üstə düşür.

Bu, incə bir izahdır, amma həm də xəbərdarlıqdır. Açıqda olan sisteinləri oksidləşdirən redoks-fəal molekul istənilən fəal konsentrasiyada birdən çox hədəfə təsir edəcək. Tau aqreqatlarının parçalanması, kaspaza ilə bağlı nəticələr və bəlkə də başqa nəticələr eyni kimyəvi hərəkəti müxtəlif zülallar üzərində göstərir. Bu ortaq hərəkət nəticələri bir-birinin əvəzi etmir. Bu o deməkdir ki, hansı hədəfin əhəmiyyət daşıdığını doza və şərait müəyyənləşdirir; sisteindən asılı bir prosesə yönəlmiş davamlı tətbiq digər proseslərə də təsir edə bilər. Kaspaza tədqiqatının müəllifləri bu məqamı birbaşa qeyd ediblər. Metilen mavisinin redoks kimyasının hədəfləri necə seçdiyi, proteasomun aktivləşməsinin digər aqreqasiya olunmuş zülallar üçün nə ifadə etdiyi və uzunmüddətli tətbiqin hədəf profilini dəyişib-dəyişmədiyi ilə bağlı sualların hər biri ayrıca müzakirəyə layiqdir.

Nəticə göstəriciləri üzrə mexanizmlər: hansı nəticə hansı modelə aiddir

Cədvəli sətir-sətir oxuduqda çıxarılan nəticə aydındır. Heç bir sətirdə bütün sütunlar üzrə dəyişiklik yoxdur. Amiloid yaranması ilə bağlı ən güclü nəticə proteasomun heç yoxlanılmadığı tədqiqatdan gəlir. Proteasomla bağlı ən güclü nəticə isə prekursorun emalında heç bir dəyişiklik olmayan tədqiqatdan gəlir. Tau ilə bağlı nəticə əsasən sınaq şüşələrinə və nəzərdə tutulan hədəfdən kənar fermentlərlə ortaq kimyəvi prosesə əsaslanır. Bu sütunları metilen mavisinin patoloji zülalları bütöv bir sinif kimi kənarlaşdırdığı barədə vahid iddiada birləşdirən hər kəs heç vaxt aparılmamış bir təcrübənin icmalını yazır.

Bu yanaşma xəstələrə də şamil olunur. Bu mexanizmlərin birlikdə klinik faydaya gətirib-gətirməməsi öz sınaqları və öz yekunları olan ayrıca sualdır; onun cavabı burada deyil, Alzheimer xəstəliyinə dair klinik sübutlar bölməsində verilir.