Blau de metilè, tau i amiloide: per què difereixen els mecanismes d’eliminació de proteïnes

Pregunteu què fa el blau de metilè a les proteïnes de la malaltia d’Alzheimer i sentireu una resposta categòrica quan n’hauríeu de sentir tres de matisades. En un tub d’assaig, interfereix en la unió de tau amb si mateixa. En un model de ratolí, redueix l’amiloide soluble sense alterar tau. En un altre, disminueix l’activitat de l’enzim que produeix l’amiloide en primer lloc. Cadascun d’aquests resultats és real. Cap no explica tota la història, i no es produeixen tots en el mateix animal al mateix temps. Aquest article separa els tres perquè el resultat d’un experiment deixi de citar-se com a prova d’un altre.

Els lectors que vulguin una visió més àmplia de com actua el blau de metilè dins les cèl·lules haurien de començar per aquell article. Els qui vulguin saber si tot això ha ajudat els pacients haurien de llegir les dades clíniques en la malaltia d’Alzheimer, que és on corresponen els resultats dels assajos en humans. Aquest article no repeteix aquestes dades.

El resultat sobre tau correspon als assajos d’agregació

La més antiga de les tres línies de recerca prové d’estudis sense cèl·lules sobre tau, la proteïna que forma els cabdells neurofibril·lars. En l’assaig d’unió tau-tau, els fragments de tau s’assemblen en filaments helicoidals aparellats, i els colorants fenotiazínics, inclòs el blau de metilè, bloquegen aquest assemblatge a concentracions micromolars baixes. Treballs bioquímics posteriors en van donar una explicació química: el colorant oxida els residus de cisteïna de tau, cosa que estabilitza la forma monomèrica i suprimeix les fibril·les que, altrament, creixerien. Les concentracions inhibidores descrites per a l’agregació de tau se situen aproximadament entre uns pocs micromolars i unes poques desenes de micromolars, un interval rellevant per a tot el que ve a continuació.

Fixeu-vos en el tipus d’afirmació. No diu res sobre la producció de tau, la fosforilació de tau en un cervell viu ni l’eliminació de tau. Diu que, sota unes condicions definides en un tub, el colorant oxidat impedeix que tau s’apili. És un resultat precís, delimitat i útil. El problema comença quan s’amplia fins a convertir-lo en una afirmació general segons la qual el blau de metilè elimina la patologia de tau, perquè les dades en animals no encaixen amb aquesta versió.

El resultat sobre el proteasoma correspon als ratolins 3xTg-AD i va separar l’amiloide de tau

L’experiment més clar amb resultats divergents segons el paràmetre avaluat és un estudi dietètic de 16 setmanes en ratolins portadors de tres mutacions relacionades amb l’Alzheimer. Els animals van menjar pinso amb blau de metilè des dels sis mesos d’edat, i els investigadors van mesurar tres coses alhora: el proteasoma, els nivells d’amiloide i tau.

El proteasoma va canviar. L’activitat de tipus quimotripsina va augmentar aproximadament una quarta part i la de tipus tripsina, aproximadament la meitat, mentre que la tercera activitat catalítica no va canviar significativament. L’amiloide beta 40 i 42 soluble va disminuir aproximadament una quarta part en cada cas. Els autors ho van interpretar com un augment de l’eliminació més que no pas com una reducció de la producció, perquè la proteïna precursora i els fragments del seu processament no van canviar, i l’aprenentatge i la memòria van millorar en la prova de sondeig del laberint aquàtic.

I després venen les dissociacions. L’amiloide insoluble no va canviar. La tinció de les plaques no va canviar. La tau humana total i la tau fosforilada a la treonina 181 no van canviar, i la localització anòmala de tau tampoc. Les mesures mitocondrials tampoc no van canviar: no hi va haver cap efecte significatiu sobre l’activitat de la citocrom c oxidasa, la proteïna oxidasa ni l’ATP. Per tant, en aquest model i amb aquesta pauta, el blau de metilè va augmentar dues de les tres activitats del proteasoma, va reduir l’amiloide soluble, va recuperar una mesura conductual i va deixar sense canvis els paràmetres de tau, l’amiloide insoluble i els paràmetres mitocondrials avaluats.

Una precaució reforça aquesta conclusió en lloc de debilitar-la. Aquests ratolins encara no havien desenvolupat agregats de tau a l’edat estudiada, de manera que l’experiment no pot demostrar que el blau de metilè sigui ineficaç contra els cabdells de tau. Demostra que l’amiloide soluble pot disminuir mentre els paràmetres de tau mesurats no canvien, que és exactament el tipus de resultat en què una proteïna canvia i una altra no que aquest tema necessita. Si heu arribat aquí creient que l’activació del proteasoma pel blau de metilè elimina alhora les dues proteïnes característiques, aquest estudi corregeix aquesta idea.

El resultat sobre la producció d’amiloide correspon als ratolins PSAPP d’edat avançada i contradiu el mecanisme anterior

Un grup diferent, un model diferent i una explicació oposada pel que fa als processos previs. En un estudi de tres mesos amb administració per sonda gàstrica en ratolins PSAPP de 15 mesos, una dosi oral diària de 3 mg/kg va reduir la càrrega de plaques a les regions cerebrals aproximadament entre un terç i la meitat, i va disminuir diverses fraccions d’amiloide, inclosos els oligòmers mesurats amb un assaig específic. Però aquí el mecanisme proposat era una reducció de la producció, no una eliminació més ràpida: la proteïna BACE1 cerebral va disminuir, el seu producte C99 va disminuir i l’RNA missatger no ho va fer, cosa que apunta a un efecte a nivell proteic més que no pas a una disminució de l’expressió gènica.

Els estudis cel·lulars van reforçar aquesta interpretació. En un assaig sense cèl·lules amb l’enzim recombinant, el blau de metilè va inhibir directament BACE1, i en cèl·lules d’ovari de hàmster que expressaven la proteïna precursora de l’amiloide humana, l’amiloide 40 i 42 secretat va disminuir a concentracions de només 1.56 micromolars, mentre que el precursor mateix es mantenia sense canvis. Compareu-ho amb l’estudi anterior, en què els fragments del processament del precursor no canviaven i l’efecte s’atribuïa a l’eliminació. Tots dos no poden descriure un mateix mecanisme universal, perquè difereixen els models, les edats, les dosis, les vies d’administració i les durades. Aquesta és la qüestió. Els efectes del blau de metilè sobre l’amiloide es produeixen a través de la producció en un context experimental i de l’eliminació en un altre, i citar qualsevol dels dos sense el seu context indueix a error.

Una química, diverses dianes: el vincle de l’oxidació de la cisteïna

Una tercera línia de recerca explica com una mateixa química redox pot aparèixer en processos proteics sense relació entre si. En un estudi bioquímic de la inhibició de les caspases, el blau de metilè va inactivar la caspasa-6 oxidant-ne la cisteïna catalítica a àcid sulfènic, fet confirmat per espectrometria de masses, amb una concentració d’inhibició semimàxima propera als 10.6 micromolars. La caspasa-3 es va inhibir a una concentració semblant. Els autors ho van relacionar explícitament amb la bibliografia sobre tau: la mateixa química d’oxidació de la cisteïna proposada per mantenir tau en forma monomèrica pot inactivar una proteasa de cisteïna, i les concentracions efectives se superposen.

Això és elegant, però també és una advertència. Una molècula amb activitat redox que oxida cisteïnes exposades tindrà més d’una diana a qualsevol concentració activa. La desagregació de tau, la inhibició de les caspases i possiblement altres processos comparteixen un verb químic amb substantius diferents. Aquest verb compartit no fa que els resultats siguin intercanviables. Significa que la dosi i el context determinen quina diana importa, i que l’administració crònica orientada a un procés dependent de la cisteïna pot afectar-ne d’altres, una consideració que els autors de l’estudi sobre caspases van plantejar directament. Les qüestions relacionades amb com la química redox del blau de metilè selecciona les seves dianes, què implica l’activació del proteasoma per a altres proteïnes agregades i si l’administració a llarg termini canvia el perfil de dianes mereixen cadascuna un tractament propi.

Mecanismes segons el paràmetre avaluat: quin resultat correspon a quin model

Llegiu la taula fila per fila i la lliçó és clara. Cap fila no mostra canvis en totes les columnes. El resultat més sòlid sobre la producció d’amiloide prové de l’estudi que no va avaluar mai el proteasoma. El resultat més sòlid sobre el proteasoma prové de l’estudi en què el processament del precursor no va canviar gens. El resultat sobre tau es troba sobretot en tubs d’assaig i en una química compartida amb enzims que no són la diana prevista. Qui fusiona aquestes columnes en una sola afirmació —que el blau de metilè elimina les proteïnes patològiques com a classe— està escrivint una revisió d’un experiment que no s’ha fet mai.

Aquest rigor també s’aplica als pacients. Si aquests mecanismes es tradueixen en un benefici clínic és una qüestió diferent, amb els seus propis assajos i les seves pròpies conclusions, i s’aborda a l’evidència clínica sobre l’Alzheimer, no pas aquí.