Glas methylen, tau ac amyloid: pam mae mecanweithiau clirio proteinau yn wahanol

Gofynnwch beth mae glas methylen yn ei wneud i broteinau clefyd Alzheimer a byddwch yn clywed un ateb hyderus lle y dylech glywed tri ateb gydag amodau. Mewn tiwb profi, mae'n ymyrryd â tau yn glynu wrtho'i hun. Mewn un model llygoden, mae'n gostwng amyloid hydawdd gan adael tau heb ei newid. Mewn model arall, mae'n lleihau gweithgarwch yr ensym sy'n cynhyrchu amyloid yn y lle cyntaf. Mae pob un o'r rhain yn ganfyddiad gwirioneddol. Nid yw'r un ohonynt yn dweud y stori gyfan, ac nid ydynt i gyd yn digwydd yn yr un anifail ar yr un pryd. Mae'r erthygl hon yn gwahanu'r tri fel nad yw canlyniad o un arbrawf yn cael ei ddyfynnu mwyach fel prawf o un arall.

Dylai darllenwyr sydd am gael y darlun ehangach o sut mae glas methylen yn gweithredu y tu mewn i gelloedd ddechrau yno. Dylai darllenwyr sydd am wybod a wnaeth unrhyw ran o hyn helpu cleifion ddarllen y cofnod clinigol mewn clefyd Alzheimer, sef y lle priodol i ganlyniadau treialon mewn pobl. Nid oes dim yn yr erthygl hon yn ailadrodd y cofnod hwnnw.

Mae'r canfyddiad am tau yn perthyn i brofion agregu

Daw'r hynaf o'r tair stori o waith di-gell ar tau, y protein sy'n ffurfio clymau niwroffibrilaidd. Yn y prawf rhwymo tau-tau, mae darnau o tau yn cydosod yn ffilamentau helics pâr, ac mae llifynnau ffenothiasin, gan gynnwys glas methylen, yn atal y cydosod hwnnw ar grynodiadau micromolar isel. Rhoddodd gwaith biocemegol diweddarach esboniad cemegol i hyn: mae'r llifyn yn ocsidio gweddillion cystein ar tau, sy'n sefydlogi'r ffurf fonomerig ac yn atal y ffibrilau a fyddai fel arall yn tyfu. Mae'r crynodiadau ataliol a adroddwyd ar gyfer agregu tau tua'r ystod o rifau un digid i ddegau isel o micromolar, ystod sy'n bwysig i bopeth sy'n dilyn.

Sylwch ar y math o honiad yw hwn. Nid yw'n dweud dim am gynhyrchu tau, ffosfforyleiddio tau mewn ymennydd byw, na chlirio tau. Mae'n dweud bod llifyn wedi'i ocsidio, o dan amodau diffiniedig mewn tiwb, yn atal tau rhag pentyrru. Mae hwnnw'n ganlyniad manwl gywir, cul a defnyddiol. Mae'r broblem yn dechrau pan gaiff ei ymestyn yn ddatganiad cyffredinol bod glas methylen yn clirio patholeg tau, oherwydd nid yw'r data o anifeiliaid yn cyd-fynd â'r fersiwn honno.

Mae'r canfyddiad am y proteasom yn perthyn i lygod 3xTg-AD, ac fe wahanodd amyloid oddi wrth tau

Yr arbrawf cliriaf â mesurau canlyniad a oedd yn ymwahanu yw astudiaeth ddeietegol 16 wythnos mewn llygod â thri mwtaniad Alzheimer. Roedd yr anifeiliaid yn bwyta porthiant a oedd yn cynnwys glas methylen o chwe mis oed, a mesurodd yr ymchwilwyr dri pheth ar yr un pryd: y proteasom, lefelau amyloid a tau.

Newidiodd gweithgarwch y proteasom. Cododd gweithgarwch tebyg i chymotrypsin tua chwarter a gweithgarwch tebyg i trypsin tua hanner, tra nad oedd y trydydd gweithgarwch catalytig wedi newid yn arwyddocaol. Gostyngodd amyloid-beta hydawdd 40 a 42 tua chwarter yr un. Dehonglodd yr awduron hyn fel mwy o glirio yn hytrach na llai o gynhyrchu, oherwydd ni newidiodd y protein rhagflaenol na'r darnau a ddeilliodd o'i brosesu, a gwellodd dysgu a chof ar brawf chwilota'r ddrysfa ddŵr.

Ac yna'r ymwahaniadau. Ni newidiodd amyloid anhydawdd. Ni newidiodd staenio ar gyfer placiau. Ni newidiodd cyfanswm tau dynol na ffosffo-tau ar threonin 181, ac ni newidiodd lleoli tau yn y lle anghywir. Ni newidiodd y mesurau mitocondriaidd chwaith: nid oedd effaith arwyddocaol ar weithgarwch ocsidas cytocrom-c, ar brotein ocsidas, nac ar ATP. Felly yn y model hwn, gyda'r drefn hon, cododd glas methylen ddau o dri gweithgarwch y proteasom, gostyngodd amyloid hydawdd, adferodd fesur ymddygiadol, a gadawodd fesurau canlyniad tau, amyloid anhydawdd a'r mesurau canlyniad mitocondriaidd a brofwyd fel yr oeddent.

Mae un cafeat yn hogi'r pwynt yn hytrach na'i wanhau. Nid oedd y llygod hyn wedi datblygu agregau tau eto ar yr oedran a brofwyd, felly ni all yr arbrawf ddangos bod glas methylen yn methu yn erbyn clymau tau. Mae'n dangos y gall amyloid hydawdd ostwng heb i'r mesurau canlyniad tau a fesurwyd newid, sef yr union fath o ganlyniad lle newidiodd un protein ond nid y llall sydd ei angen ar y pwnc hwn. Os daethoch yma gan gredu bod actifadu'r proteasom gan las methylen yn clirio'r ddau brotein nodweddiadol gyda'i gilydd, yr astudiaeth hon sy'n cywiro hynny.

Mae'r canfyddiad am gynhyrchu amyloid yn perthyn i lygod PSAPP hŷn, ac mae'n gwrth-ddweud y mecanwaith blaenorol

Grŵp gwahanol, model gwahanol, a'r esboniad gwrthwyneb am y broses gynharach yn y gadwyn. Mewn astudiaeth tri mis o roi sylwedd drwy diwb i'r stumog mewn llygod PSAPP 15 mis oed, gostyngodd dos dyddiol drwy'r geg o 3 mg/kg faich placiau ar draws rhanbarthau'r ymennydd tua thraean i hanner a gostyngodd sawl ffracsiwn amyloid, gan gynnwys oligomerau a fesurwyd gan brawf penodol. Ond yma'r mecanwaith a gynigiwyd oedd llai o gynhyrchu, nid clirio cyflymach: gostyngodd protein BACE1 yn yr ymennydd, gostyngodd ei gynnyrch C99, ac ni ostyngodd RNA negeseuol, sy'n awgrymu effaith ar lefel y protein yn hytrach na llai o fynegiant genynnau.

Cryfhawyd y dystiolaeth gan y gwaith ar gelloedd. Mewn prawf di-gell gydag ensym ailgyfunol, ataliodd glas methylen BACE1 yn uniongyrchol, ac mewn celloedd ofari bochdew a oedd yn mynegi protein rhagflaenol amyloid dynol, gostyngodd amyloid 40 a 42 a oedd yn cael eu secretu ar grynodiadau mor isel ag 1.56 micromolar tra arhosodd y rhagflaenydd ei hun heb ei newid. Cymharwch hyn â'r astudiaeth flaenorol, lle nad oedd y darnau a ddeilliodd o brosesu'r rhagflaenydd wedi newid a lle priodolwyd yr effaith i glirio. Ni all y ddau ddisgrifio'r un mecanwaith cyffredinol, oherwydd mae'r modelau, yr oedrannau, y dosau, y llwybrau rhoi a'r cyfnodau yn wahanol. Dyna'r pwynt. Mae effeithiau glas methylen ar amyloid yn gweithredu drwy gynhyrchu mewn un trefniant a thrwy glirio mewn un arall, ac mae dyfynnu'r naill neu'r llall heb ei drefniant arbrofol yn gamarweiniol.

Un cemeg, sawl targed: y bont ocsidio cystein

Mae trydedd linell ymchwil yn esbonio sut y gall un cemeg rhydocs ymddangos mewn straeon am broteinau nad ydynt yn gysylltiedig. Mewn astudiaeth fiocemegol o atal caspas, anactifadodd glas methylen gaspas-6 drwy ocsidio ei gystein catalytig i asid swlffenig, a gadarnhawyd drwy sbectrometreg màs, gyda chrynodiad hanner-uchafswm ger 10.6 micromolar. Ataliwyd caspas-3 ar grynodiad tebyg. Cysylltodd yr awduron hyn yn benodol â'r llenyddiaeth ar tau: gall yr un cemeg ocsidio cystein a gynigiwyd i gadw tau yn fonomerig anactifadu proteas cystein, ac mae'r crynodiadau effeithiol yn gorgyffwrdd.

Mae hyn yn gain, ac mae hefyd yn rhybudd. Bydd gan foleciwl sy'n weithredol mewn rhydocs ac sy'n ocsidio cysteinau agored fwy nag un targed ar unrhyw grynodiad gweithredol. Mae'r stori am ddad-agregu tau, y stori am gaspas, ac o bosibl rai eraill, yn rhannu berf gemegol ond ag enwau gwahanol. Nid yw'r ferf gyffredin honno'n golygu bod modd cyfnewid y canfyddiadau. Mae'n golygu mai dos a chyd-destun sy'n penderfynu pa darged sy'n bwysig, ac y gall rhoi dosau'n gronig gyda'r bwriad o effeithio ar un broses sy'n dibynnu ar gystein effeithio ar rai eraill, ystyriaeth a gododd awduron yr astudiaeth caspas yn uniongyrchol. Mae cwestiynau cysylltiedig am sut mae cemeg rhydocs glas methylen yn dewis ei thargedau, beth mae actifadu'r proteasom yn ei olygu i broteinau agregedig eraill, ac a yw rhoi dosau yn y tymor hir yn newid y proffil targedau yn haeddu eu trafod ar wahân.

Mecanwaith yn ôl mesur canlyniad: pa ganfyddiad sy'n perthyn i ba fodel

Darllenwch y tabl fesul rhes ac mae'r wers yn glir. Nid oes un rhes sy'n newid ym mhob colofn. Daw'r canlyniad cryfaf am gynhyrchu amyloid o'r astudiaeth na phrofodd y proteasom erioed. Daw'r canlyniad cryfaf am y proteasom o'r astudiaeth lle na newidiodd prosesu'r rhagflaenydd o gwbl. Mae'r canlyniad am tau yn perthyn yn bennaf i diwbiau ac i gemeg a rennir ag ensymau y tu allan i'r targed bwriadedig. Mae unrhyw un sy'n cyfuno'r colofnau hyn yn un honiad, sef bod glas methylen yn clirio proteinau patholegol fel dosbarth, yn ysgrifennu adolygiad o arbrawf na chafodd ei gynnal erioed.

Mae'r ddisgyblaeth honno'n ymestyn at gleifion. Mae p'un a yw'r mecanweithiau hyn gyda'i gilydd yn arwain at fudd clinigol yn gwestiwn ar wahân sydd â'i dreialon a'i ddyfarniadau ei hun, ac fe'i hatebir o dan y dystiolaeth glinigol am Alzheimer yn hytrach nag yma.