મિથિલીન બ્લુ, ટાઉ અને એમિલોઇડ: પ્રોટીન દૂર કરવાની કાર્યપદ્ધતિઓ કેમ અલગ છે

અલ્ઝાઇમર રોગના પ્રોટીનો પર મિથિલીન બ્લુ શું અસર કરે છે એવું પૂછો, તો જ્યાં શરતો સાથેના ત્રણ જવાબ મળવા જોઈએ ત્યાં એક જ આત્મવિશ્વાસભર્યો જવાબ મળશે. ટેસ્ટ ટ્યુબમાં તે ટાઉને પોતાના જ બીજા અણુઓ સાથે ચોંટવામાં અવરોધ ઊભો કરે છે. ઉંદરના એક મોડેલમાં તે ટાઉને અસર કર્યા વિના દ્રાવ્ય એમિલોઇડ ઘટાડે છે. બીજા મોડેલમાં તે એમિલોઇડનું ઉત્પાદન કરતા એન્ઝાઇમને જ ઓછું સક્રિય કરે છે. આ દરેક તારણ વાસ્તવિક છે. પરંતુ કોઈ પણ સંપૂર્ણ ચિત્ર રજૂ કરતું નથી, અને આ બધી અસરો એક જ પ્રાણીમાં એક જ સમયે થતી નથી. આ લેખ ત્રણેયને અલગ રાખે છે, જેથી એક પ્રયોગના પરિણામને બીજા પ્રયોગના પુરાવા તરીકે ટાંકવાનું બંધ થાય.

મિથિલીન બ્લુ કોષોની અંદર કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તેનું વ્યાપક ચિત્ર જાણવા માંગતા વાચકોએ ત્યાંથી શરૂઆત કરવી જોઈએ. આમાંથી કોઈ બાબત દર્દીઓને મદદરૂપ થઈ હતી કે નહીં તે જાણવા માંગતા વાચકોએ અલ્ઝાઇમર રોગમાં ક્લિનિકલ અભ્યાસોનો રેકોર્ડ વાંચવો જોઈએ, કારણ કે માનવ પરીક્ષણોનાં પરિણામોનું સ્થાન ત્યાં છે. આ લેખમાં તે રેકોર્ડનું પુનરાવર્તન કરવામાં આવતું નથી.

ટાઉ વિશેનું તારણ એકત્રીકરણની કસોટીઓમાંથી મળે છે

આ ત્રણમાંથી સૌથી જૂનું તારણ ટાઉ પરના કોષરહિત અભ્યાસોમાંથી મળે છે. ટાઉ એ પ્રોટીન છે જે ન્યુરોફાઇબ્રિલરી ગૂંચો બનાવે છે. ટાઉ-ટાઉ બંધનની કસોટીમાં ટાઉના ખંડો જોડાઈને જોડીવાળા સર્પિલ તંતુઓ બનાવે છે, અને મિથિલીન બ્લુ સહિતના ફીનોથિયાઝિન રંગદ્રવ્યો નીચી micromolar સાંદ્રતાઓએ આ રચના અટકાવે છે. પછીના જૈવરાસાયણિક અભ્યાસોએ તેનું રાસાયણિક સ્પષ્ટીકરણ આપ્યું: રંગદ્રવ્ય ટાઉ પરના સિસ્ટીન અવશેષોનું ઑક્સિડેશન કરે છે, જે તેના એકલ-અણુ સ્વરૂપને સ્થિર કરે છે અને અન્યથા વિકસતા સૂક્ષ્મ તંતુઓને દબાવે છે. ટાઉના એકત્રીકરણને અવરોધતી નોંધાયેલી સાંદ્રતાઓ આશરે એક અંકથી લઈને દસના નીચા ગુણકો જેટલી micromolar છે; આગળની દરેક ચર્ચા માટે આ શ્રેણી મહત્ત્વની છે.

આ દાવો કયા પ્રકારનો છે તે ધ્યાનમાં લો. તે ટાઉના ઉત્પાદન, જીવંત મગજમાં ટાઉના ફૉસ્ફોરિલેશન કે ટાઉને દૂર કરવા વિશે કશું કહેતો નથી. તે કહે છે કે ટ્યુબમાં નિર્ધારિત પરિસ્થિતિઓ હેઠળ ઑક્સિડાઇઝ થયેલું રંગદ્રવ્ય ટાઉને એકબીજા પર ગોઠવાતા અટકાવે છે. આ ચોક્કસ, મર્યાદિત અને ઉપયોગી પરિણામ છે. મુશ્કેલી ત્યારે શરૂ થાય છે જ્યારે તેને વિસ્તારીને એવો સામાન્ય દાવો કરવામાં આવે કે મિથિલીન બ્લુ ટાઉની રોગસંબંધિત વિકૃતિઓ દૂર કરે છે, કારણ કે પ્રાણી અભ્યાસોના આંકડા આ દાવાને ટેકો આપતા નથી.

પ્રોટિયાસોમ વિશેનું તારણ 3xTg-AD ઉંદરોમાંથી મળે છે, અને તેમાં એમિલોઇડ તથા ટાઉના પરિણામો અલગ પડ્યાં

અલગ પરિણામ-માપદંડો વચ્ચેનો ભેદ સૌથી સ્પષ્ટ રીતે દર્શાવતો પ્રયોગ છે અલ્ઝાઇમર સાથે સંકળાયેલા ત્રણ મ્યુટેશન ધરાવતા ઉંદરોમાં આહાર દ્વારા કરાયેલો 16-અઠવાડિયાનો અભ્યાસ. પ્રાણીઓએ છ મહિનાની ઉંમરથી મિથિલીન બ્લુ ધરાવતો આહાર લીધો, અને સંશોધકોએ એકસાથે ત્રણ બાબતો માપી: પ્રોટિયાસોમ, એમિલોઇડનાં સ્તરો અને ટાઉ.

પ્રોટિયાસોમમાં ફેરફાર થયો. કાઇમોટ્રિપ્સિન જેવી પ્રવૃત્તિ આશરે ચોથા ભાગ જેટલી અને ટ્રિપ્સિન જેવી પ્રવૃત્તિ આશરે અડધા જેટલી વધી, જ્યારે ત્રીજી ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિમાં નોંધપાત્ર ફેરફાર થયો નહીં. દ્રાવ્ય એમિલોઇડ-બીટા 40 અને 42 બંને આશરે ચોથા ભાગ જેટલા ઘટ્યા. લેખકોએ આનું અર્થઘટન ઉત્પાદન ઘટવા કરતાં એમિલોઇડ વધુ પ્રમાણમાં દૂર થવા તરીકે કર્યું, કારણ કે પૂર્વગામી પ્રોટીન અને તેની પ્રક્રિયા દરમિયાન બનતા ખંડોમાં ફેરફાર થયો નહોતો, અને પાણીની ભુલભુલામણીની પ્રોબ કસોટીમાં શીખવાની ક્ષમતા તથા સ્મૃતિમાં સુધારો થયો હતો.

પરંતુ પછી પરિણામોમાં ભિન્નતા જોવા મળી. અદ્રાવ્ય એમિલોઇડમાં ફેરફાર થયો નહીં. પ્લેક માટેના સ્ટેઇનિંગમાં ફેરફાર થયો નહીં. કુલ માનવ ટાઉ અને થ્રિઓનીન 181 પરના ફૉસ્ફો-ટાઉમાં ફેરફાર થયો નહીં, અને ટાઉના ખોટા સ્થાનીકરણમાં પણ ફેરફાર થયો નહીં. માઇટોકોન્ડ્રિયાના માપદંડોમાં પણ ફેરફાર થયો નહીં: સાઇટોક્રોમ-c ઑક્સિડેઝની પ્રવૃત્તિ, ઑક્સિડેઝ પ્રોટીન કે ATP પર કોઈ નોંધપાત્ર અસર નહોતી. એટલે આ મોડેલમાં, આ પ્રયોગપદ્ધતિ હેઠળ, મિથિલીન બ્લુએ પ્રોટિયાસોમની ત્રણમાંથી બે પ્રવૃત્તિઓ વધારી, દ્રાવ્ય એમિલોઇડ ઘટાડ્યું, વર્તનના એક માપદંડમાં સુધારો કર્યો, અને ટાઉના પરિણામ-માપદંડો, અદ્રાવ્ય એમિલોઇડ તથા તપાસાયેલા માઇટોકોન્ડ્રિયાના પરિણામ-માપદંડોને યથાવત્ રાખ્યા.

એક સાવચેતી આ મુદ્દાને નબળો પાડવાને બદલે વધુ સ્પષ્ટ કરે છે. તપાસ કરાઈ તે ઉંમરે આ ઉંદરોમાં હજી ટાઉના સમૂહો વિકસ્યા નહોતા, તેથી આ પ્રયોગ દર્શાવી શકતો નથી કે મિથિલીન બ્લુ ટાઉની ગૂંચો સામે નિષ્ફળ જાય છે. તે દર્શાવે છે કે દ્રાવ્ય એમિલોઇડ ઘટી શકે છે, જ્યારે માપવામાં આવેલા ટાઉના પરિણામ-માપદંડોમાં કોઈ ફેરફાર થતો નથી. આ વિષય માટે એક પ્રોટીન બદલાયું અને બીજું નહીં એવા પ્રકારનું પરિણામ જ જરૂરી છે. જો તમે એવું માનતા અહીં આવ્યા હો કે મિથિલીન બ્લુ દ્વારા પ્રોટિયાસોમનું સક્રિયકરણ બંને મુખ્ય સૂચક પ્રોટીનોને એકસાથે દૂર કરે છે, તો આ અભ્યાસ તે માન્યતાને સુધારે છે.

એમિલોઇડના ઉત્પાદન વિશેનું તારણ વૃદ્ધ PSAPP ઉંદરોમાંથી મળે છે, અને તે અગાઉની કાર્યપદ્ધતિથી વિરુદ્ધ છે

અલગ સંશોધક જૂથ, અલગ મોડેલ અને પ્રક્રિયાના અગાઉના તબક્કા માટે તદ્દન વિરુદ્ધ સ્પષ્ટીકરણ. 15 મહિનાની ઉંમરના PSAPP ઉંદરોમાં ગેવેજ દ્વારા કરાયેલા ત્રણ મહિનાના અભ્યાસમાં, દરરોજ મોઢા દ્વારા અપાયેલી 3 mg/kg માત્રાએ મગજના વિવિધ વિસ્તારોમાં પ્લેકનો બોજ આશરે ત્રીજા ભાગથી અડધા જેટલો ઘટાડ્યો અને એમિલોઇડના અનેક અંશો ઘટાડ્યા, જેમાં વિશિષ્ટ કસોટીથી માપેલા ઓલિગોમરો પણ સામેલ હતા. પરંતુ અહીં સૂચવાયેલી કાર્યપદ્ધતિ વધુ ઝડપથી દૂર થવાની નહીં, ઉત્પાદન ઘટવાની હતી: મગજમાં BACE1 પ્રોટીન ઘટ્યું, તેનું ઉત્પાદન C99 ઘટ્યું, પરંતુ મેસેન્જર RNA ઘટ્યું નહીં. આ ઓછી જનીન અભિવ્યક્તિને બદલે પ્રોટીનના સ્તરે થતી અસર તરફ સૂચવે છે.

કોષો પરના અભ્યાસોએ આ નિષ્કર્ષને વધુ મજબૂત કર્યો. રિકૉમ્બિનન્ટ એન્ઝાઇમ સાથેની કોષરહિત કસોટીમાં મિથિલીન બ્લુએ સીધું BACE1ને અવરોધ્યું. માનવ એમિલોઇડ પૂર્વગામી પ્રોટીનની અભિવ્યક્તિ કરતા હેમ્સ્ટરના અંડાશયના કોષોમાં, માત્ર 1.56 micromolar જેટલી નીચી સાંદ્રતાએ પણ સ્રવિત એમિલોઇડ 40 અને 42 ઘટ્યા, જ્યારે પૂર્વગામી પ્રોટીન પોતે યથાવત્ રહ્યું. આની અગાઉના અભ્યાસ સાથે તુલના કરો, જેમાં પૂર્વગામી પ્રોટીનની પ્રક્રિયા દરમિયાન બનતા ખંડો બદલાયા નહોતા અને એમિલોઇડ દૂર થવાને પરિણામનું કારણ માનવામાં આવ્યું હતું. બંને એક જ સર્વવ્યાપી કાર્યપદ્ધતિનું વર્ણન કરી શકતા નથી, કારણ કે મોડેલો, ઉંમરો, માત્રાઓ, આપવાના માર્ગો અને અવધિઓ અલગ છે. મુદ્દો એ જ છે. એક પ્રયોગવ્યવસ્થામાં એમિલોઇડ પર મિથિલીન બ્લુની અસરો ઉત્પાદન દ્વારા થાય છે અને બીજીમાં દૂર કરવાની પ્રક્રિયા દ્વારા; પ્રયોગવ્યવસ્થા જણાવ્યા વિના કોઈ પણ તારણ ટાંકવું ગેરમાર્ગે દોરે છે.

એક રસાયણક્રિયા, અનેક લક્ષ્યો: સિસ્ટીનના ઑક્સિડેશનની જોડતી કડી

અભ્યાસોની ત્રીજી દિશા સમજાવે છે કે એક જ રેડૉક્સ રસાયણક્રિયા કેવી રીતે અસંબંધિત પ્રોટીનો વિશેનાં તારણોમાં દેખાઈ શકે છે. કૅસ્પેઝના અવરોધન અંગેના જૈવરાસાયણિક અભ્યાસમાં, મિથિલીન બ્લુએ કૅસ્પેઝ-6ના ઉત્પ્રેરક સિસ્ટીનનું સલ્ફેનિક ઍસિડમાં ઑક્સિડેશન કરીને તેને નિષ્ક્રિય કર્યો. માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી દ્વારા આની પુષ્ટિ થઈ, અને અર્ધ-મહત્તમ અસર આપતી સાંદ્રતા લગભગ 10.6 micromolar હતી. કૅસ્પેઝ-3 પણ સમાન સાંદ્રતાએ અવરોધાયો હતો. લેખકોએ આને સ્પષ્ટ રીતે ટાઉ અંગેના સાહિત્ય સાથે જોડ્યું: ટાઉને એકલ-અણુ સ્વરૂપમાં રાખવા માટે સૂચવાયેલી એ જ સિસ્ટીનનું ઑક્સિડેશન કરતી રસાયણક્રિયા સિસ્ટીન પ્રોટિયેઝને નિષ્ક્રિય કરી શકે છે, અને અસરકારક સાંદ્રતાઓની શ્રેણીઓ એકબીજા સાથે મેળ ખાય છે.

આ સુંદર સમજૂતી છે અને ચેતવણી પણ છે. ખુલ્લા સિસ્ટીનનું ઑક્સિડેશન કરતો રેડૉક્સ-સક્રિય અણુ કોઈ પણ સક્રિય સાંદ્રતાએ એક કરતાં વધુ લક્ષ્યો ધરાવશે. ટાઉના સમૂહો છૂટા પડવા અંગેનું તારણ, કૅસ્પેઝ અંગેનું તારણ અને કદાચ અન્ય તારણોમાં પણ પ્રોટીનો અલગ છે, પરંતુ રાસાયણિક ક્રિયા એક જ છે. આ સહિયારી ક્રિયાનો અર્થ એવો નથી કે તારણોને એકબીજાના સ્થાને વાપરી શકાય. તેનો અર્થ એ છે કે માત્રા અને પરિસ્થિતિ નક્કી કરે છે કે કયું લક્ષ્ય મહત્ત્વનું બને છે, અને સિસ્ટીન પર આધારિત એક પ્રક્રિયાને લક્ષ્ય બનાવીને લાંબા સમય સુધી માત્રા આપવાથી અન્ય પ્રક્રિયાઓ પણ પ્રભાવિત થઈ શકે છે. કૅસ્પેઝના અભ્યાસના લેખકોએ આ વિચાર સીધો રજૂ કર્યો હતો. મિથિલીન બ્લુની રેડૉક્સ રસાયણક્રિયા પોતાનાં લક્ષ્યો કેવી રીતે પસંદ કરે છે, પ્રોટિયાસોમનું સક્રિયકરણ અન્ય એકત્રિત પ્રોટીનો માટે શું સૂચવે છે, અને લાંબા સમય સુધી માત્રા આપવાથી લક્ષ્યોની રૂપરેખા બદલાય છે કે નહીં જેવા સંબંધિત પ્રશ્નોની અલગથી ચર્ચા થવી જોઈએ.

પરિણામ-માપદંડ મુજબ કાર્યપદ્ધતિ: કયું તારણ કયા મોડેલમાંથી મળે છે

કોષ્ટકને પંક્તિ પ્રમાણે વાંચો, તો બોધ સ્પષ્ટ થાય છે. કોઈ એક પંક્તિમાં દરેક કૉલમ હેઠળ ફેરફાર થતો નથી. એમિલોઇડના ઉત્પાદન અંગેનું સૌથી મજબૂત પરિણામ એવા અભ્યાસમાંથી મળે છે જેમાં પ્રોટિયાસોમની તપાસ જ થઈ નહોતી. પ્રોટિયાસોમ અંગેનું સૌથી મજબૂત પરિણામ એવા અભ્યાસમાંથી મળે છે જેમાં પૂર્વગામી પ્રોટીનની પ્રક્રિયામાં જરાય ફેરફાર થયો નહોતો. ટાઉ અંગેનું પરિણામ મુખ્યત્વે ટેસ્ટ ટ્યુબમાં અને લક્ષ્ય સિવાયના એન્ઝાઇમો સાથે સહિયારી રસાયણક્રિયામાં જોવા મળે છે. આ કૉલમોને ભેળવીને મિથિલીન બ્લુ રોગસંબંધિત પ્રોટીનોના સમગ્ર વર્ગને દૂર કરે છે એવો એક જ દાવો કરનાર વ્યક્તિ એવા પ્રયોગની સમીક્ષા લખી રહી છે જે ક્યારેય કરવામાં જ આવ્યો નથી.

આ જ શિસ્ત દર્દીઓ અંગે પણ લાગુ પડે છે. આ કાર્યપદ્ધતિઓ મળીને ક્લિનિકલ લાભ આપે છે કે નહીં તે અલગ પ્રશ્ન છે, જેના પોતાનાં પરીક્ષણો અને પોતાનાં નિષ્કર્ષો છે. તેનો જવાબ અહીં નહીં, પરંતુ અલ્ઝાઇમર અંગેના ક્લિનિકલ પુરાવા હેઠળ આપવામાં આવ્યો છે.