Azul de metileno, tau y amiloide: por qué los mecanismos de eliminación de proteínas difieren

Pregunte qué hace el azul de metileno a las proteínas de la enfermedad de Alzheimer y escuchará una respuesta segura cuando en realidad debería escuchar tres respuestas matizadas. En un tubo de ensayo interfiere con la unión de tau consigo misma. En un modelo de ratón reduce el amiloide soluble mientras deja tau sin cambios. En otro disminuye la actividad de la enzima que produce amiloide en primer lugar. Cada uno de estos hallazgos es real. Ninguno cuenta toda la historia y no todos ocurren en el mismo animal al mismo tiempo. Este artículo separa los tres para que un resultado de un experimento deje de citarse como prueba de otro.

Los lectores que quieran la visión más amplia de cómo actúa el azul de metileno dentro de las células deberían comenzar ahí. Los lectores que quieran saber si algo de esto ayudó a pacientes deberían leer el registro clínico en la enfermedad de Alzheimer, que es donde corresponden los resultados de ensayos en humanos. Nada de este artículo repite ese registro.

El hallazgo sobre tau pertenece a los ensayos de agregación

La más antigua de las tres historias proviene de trabajos sin células sobre tau, la proteína que forma ovillos neurofibrilares. En el ensayo de unión tau-tau, fragmentos de tau se ensamblan en filamentos helicoidales emparejados, y los colorantes fenotiazínicos, incluido el azul de metileno, bloquean ese ensamblaje a concentraciones micromolares bajas. Trabajos bioquímicos posteriores proporcionaron una explicación química: el colorante oxida residuos de cisteína en tau, lo que estabiliza la forma monomérica y suprime los fibrilos que de otro modo crecerían. Las concentraciones inhibitorias notificadas para la agregación de tau se sitúan aproximadamente en el rango de un solo dígito a decenas bajas de micromolar, un rango importante para todo lo que sigue.

Observe qué tipo de afirmación es esta. No dice nada sobre la producción de tau, la fosforilación de tau en un cerebro vivo ni la eliminación de tau. Dice que, bajo condiciones definidas en un tubo, el colorante oxidado mantiene a tau sin formar estructuras apiladas. Es un resultado preciso, limitado y útil. El problema comienza cuando se convierte en una afirmación general de que el azul de metileno elimina la patología de tau, porque los datos en animales no respaldan esa versión.

El hallazgo del proteasoma pertenece a ratones 3xTg-AD y separó el amiloide de tau

El experimento más claro con separación de resultados es un estudio dietético de 16 semanas en ratones con tres mutaciones de Alzheimer. Los animales consumieron alimento que contenía azul de metileno desde los seis meses de edad, y los investigadores midieron tres aspectos al mismo tiempo: el proteasoma, los niveles de amiloide y tau.

El proteasoma cambió. La actividad similar a la quimotripsina aumentó aproximadamente una cuarta parte y la actividad similar a la tripsina aproximadamente la mitad, mientras que la tercera actividad catalítica no cambió significativamente. El amiloide-beta 40 y 42 soluble disminuyó aproximadamente una cuarta parte cada uno. Los autores interpretaron esto como una mayor eliminación en lugar de una menor producción, porque la proteína precursora y sus fragmentos de procesamiento no cambiaron, y el aprendizaje y la memoria mejoraron en la prueba de sonda del laberinto acuático.

Y después vienen las separaciones. El amiloide insoluble no cambió. La tinción de placas no cambió. La tau humana total y la fosfo-tau en treonina 181 no cambiaron, y la deslocalización de tau tampoco cambió. Las mediciones mitocondriales tampoco cambiaron: no hubo efecto significativo sobre la actividad de la citocromo-c oxidasa, la proteína oxidasa ni el ATP. Por lo tanto, en este modelo y con este régimen, el azul de metileno aumentó dos de las tres actividades del proteasoma, redujo el amiloide soluble, recuperó una medida conductual y dejó los resultados de tau, el amiloide insoluble y los parámetros mitocondriales evaluados donde estaban.

Una precaución refuerza el punto en lugar de debilitarlo. Estos ratones todavía no habían desarrollado agregados de tau a la edad evaluada, por lo que el experimento no puede demostrar que el azul de metileno no actúe contra los ovillos de tau. Demuestra que el amiloide soluble puede disminuir mientras los parámetros medidos de tau no cambian, que es exactamente el tipo de resultado en el que una proteína cambia y otra no que este tema necesita. Si llegó aquí creyendo que la activación del proteasoma por azul de metileno elimina ambas proteínas características juntas, este estudio corrige esa interpretación.

El hallazgo sobre producción de amiloide pertenece a ratones PSAPP envejecidos y contradice el mecanismo anterior

Un grupo diferente, un modelo diferente y una explicación ascendente opuesta. En un estudio de administración por sonda durante tres meses en ratones PSAPP de 15 meses, una dosis oral diaria de 3 mg/kg redujo la carga de placas en distintas regiones cerebrales aproximadamente entre un tercio y la mitad y disminuyó varias fracciones de amiloide, incluidos oligómeros medidos mediante un ensayo específico. Pero aquí el mecanismo propuesto fue una menor producción, no una eliminación más rápida: la proteína BACE1 cerebral disminuyó, su producto C99 disminuyó y el ARN mensajero no cambió, lo que apunta a un efecto a nivel proteico en lugar de una menor expresión génica.

El trabajo celular reforzó el caso. En un ensayo sin células con enzima recombinante, el azul de metileno inhibió directamente BACE1, y en células de ovario de hámster que expresaban proteína precursora de amiloide humana, el amiloide 40 y 42 secretado disminuyó a concentraciones tan bajas como 1,56 micromolar mientras la propia proteína precursora permaneció sin cambios. Compárese esto con el estudio anterior, donde los fragmentos de procesamiento de la proteína precursora no cambiaron y la eliminación recibió el crédito. Ambos no pueden describir el mismo mecanismo universal, porque los modelos, edades, dosis, vías y duraciones difieren. Ese es el punto. Los efectos del azul de metileno sobre el amiloide pasan por la producción en una configuración y por la eliminación en otra, y citar cualquiera sin su contexto induce a error.

Una química, varios objetivos: el puente de oxidación de cisteína

Una tercera línea de investigación explica cómo una sola química redox puede aparecer en historias de proteínas no relacionadas. En un estudio bioquímico de inhibición de caspasas, el azul de metileno inactivó la caspasa-6 al oxidar su cisteína catalítica a ácido sulfénico, confirmado mediante espectrometría de masas, con una concentración semimáxima cercana a 10,6 micromolar. La caspasa-3 fue inhibida a una concentración similar. Los autores conectaron explícitamente esto con la literatura sobre tau: la misma química oxidante de cisteína propuesta para mantener tau monomérica puede desactivar una proteasa de cisteína, y las concentraciones efectivas se solapan.

Esto es elegante y también es una advertencia. Una molécula activa en redox que oxida cisteínas expuestas tendrá más de un objetivo a cualquier concentración activa. La historia de desagregación de tau, la historia de caspasas y posiblemente otras comparten un verbo químico con sustantivos diferentes. Ese verbo compartido no hace que los hallazgos sean intercambiables. Significa que la dosis y el contexto determinan qué objetivo importa, y que la administración crónica dirigida a un proceso dependiente de cisteína puede afectar a otros, una consideración que los autores de la caspasa plantearon directamente. Las preguntas relacionadas sobre cómo la química redox del azul de metileno selecciona sus objetivos, qué implica la activación del proteasoma para otras proteínas agregadas y si la administración a largo plazo cambia el perfil de objetivos merecen cada una su propio análisis.

Mecanismo por resultado: qué hallazgo pertenece a qué modelo

Lea la tabla fila por fila y la conclusión es clara. Ninguna fila cambia en todas las columnas. El resultado más sólido sobre producción de amiloide proviene del estudio que nunca evaluó el proteasoma. El resultado más sólido sobre el proteasoma proviene del estudio donde el procesamiento de la proteína precursora nunca cambió. El resultado sobre tau vive principalmente en tubos y en una química compartida con enzimas fuera del objetivo. Cualquiera que fusione estas columnas en una sola afirmación, que el azul de metileno elimina proteínas patológicas como clase, está escribiendo una revisión de un experimento que nunca se realizó.

Esa disciplina también se extiende a los pacientes. Si estos mecanismos se traducen en beneficio clínico es una pregunta separada con sus propios ensayos y sus propios resultados, y se responde en la evidencia clínica del Alzheimer en lugar de aquí.