Մեթիլենային կապույտ, տաու և ամիլոիդ․ ինչու են սպիտակուցների հեռացման մեխանիզմները տարբերվում

Հարցրեք, թե մեթիլենային կապույտն ինչպես է ազդում Ալցհեյմերի հիվանդության հետ կապված սպիտակուցների վրա, և կլսեք մեկ վստահ պատասխան այնտեղ, որտեղ պետք է լսեիք վերապահումներով երեք պատասխան։ Փորձանոթում այն խանգարում է տաուի մոլեկուլների՝ միմյանց միանալուն։ Մկների մի մոդելում այն նվազեցնում է լուծելի ամիլոիդը՝ տաուն թողնելով անփոփոխ։ Մեկ այլ մոդելում այն նվազեցնում է այն ֆերմենտի ակտիվությունը, որն ի սկզբանե արտադրում է ամիլոիդը։ Այս արդյունքներից յուրաքանչյուրն իրական է։ Դրանցից ոչ մեկը չի ներկայացնում ամբողջ պատկերը, և դրանք բոլորը միաժամանակ չեն դիտվում նույն կենդանու մոտ։ Այս հոդվածը տարանջատում է այդ երեքը, որպեսզի մի փորձի արդյունքն այլևս չմեջբերվի որպես մյուսի ապացույց։

Այն ընթերցողները, որոնք ցանկանում են ավելի լայն պատկերացում կազմել, թե ինչպես է մեթիլենային կապույտը գործում բջիջների ներսում, պետք է սկսեն այդ նյութից։ Նրանք, ովքեր ցանկանում են իմանալ՝ արդյոք այս ամենը որևէ կերպ օգնել է հիվանդներին, պետք է կարդան Ալցհեյմերի հիվանդության կլինիկական հետազոտությունների տվյալները, որտեղ և պետք է ներկայացվեն մարդկանց մասնակցությամբ փորձարկումների արդյունքները։ Այս հոդվածը չի կրկնում այդ տվյալները։

Տաուի վերաբերյալ արդյունքը վերաբերում է ագրեգացման փորձերին

Երեք պատմություններից ամենավաղը ծագում է տաուի՝ նեյրոֆիբրիլյար կծիկներ ձևավորող սպիտակուցի, ոչ բջջային հետազոտություններից։ Տաու-տաու կապման փորձի ժամանակ տաուի հատվածները միավորվում են զույգ պարուրաձև թելիկների մեջ, իսկ ֆենոթիազինային ներկանյութերը, այդ թվում՝ մեթիլենային կապույտը, արգելակում են այդ միավորումը ցածր միկրոմոլային կոնցենտրացիաներում։ Հետագա կենսաքիմիական աշխատանքը քիմիական բացատրություն տվեց դրան․ ներկանյութն օքսիդացնում է տաուի ցիստեինային մնացորդները, ինչը կայունացնում է մոնոմերային ձևը և ճնշում այն ֆիբրիլների ձևավորումը, որոնք այլապես կաճեին։ Տաուի ագրեգացումը արգելակող հրապարակված կոնցենտրացիաները մոտավորապես մեկանիշից մինչև փոքր երկնիշ միկրոմոլային արժեքների միջակայքում են․ այս միջակայքը կարևոր է ստորև քննարկվող ամեն ինչի համար։

Ուշադրություն դարձրեք, թե ինչ բնույթի պնդում է սա։ Այն ոչինչ չի ասում տաուի արտադրության, կենդանի ուղեղում տաուի ֆոսֆորիլացման կամ տաուի հեռացման մասին։ Այն ասում է, որ փորձանոթում, սահմանված պայմաններում, օքսիդացված ներկանյութը կանխում է տաուի մոլեկուլների՝ միմյանց վրա շարվելն ու կուտակվելը։ Սա ճշգրիտ, նեղ և օգտակար արդյունք է։ Խնդիրը սկսվում է այն ժամանակ, երբ դրանից բխեցնում են ընդհանրացված պնդում, թե մեթիլենային կապույտը վերացնում է տաուի ախտաբանական կուտակումները, քանի որ կենդանիների տվյալները չեն հաստատում այդ տարբերակը։

Պրոտեասոմի վերաբերյալ արդյունքը ստացվել է 3xTg-AD մկների մոտ և տարանջատել է ամիլոիդը տաուից

Գնահատվող ցուցանիշների տարբեր արձագանքն առավել հստակ ցույց տվող փորձը Ալցհեյմերի հիվանդության հետ կապված երեք մուտացիա կրող մկների սննդային 16-շաբաթյա հետազոտությունն է։ Վեց ամսականից կենդանիները ստանում էին մեթիլենային կապույտ պարունակող կեր, իսկ հետազոտողները միաժամանակ չափում էին երեք բան՝ պրոտեասոմի ակտիվությունը, ամիլոիդի մակարդակները և տաուն։

Պրոտեասոմի ցուցանիշները փոխվեցին։ Քիմոտրիպսինանման ակտիվությունն աճեց մոտ մեկ քառորդով, իսկ տրիպսինանման ակտիվությունը՝ մոտ կեսով, մինչդեռ երրորդ կատալիտիկ ակտիվությունը նշանակալի փոփոխություն չունեցավ։ Լուծելի ամիլոիդ-բետա 40-ի և 42-ի մակարդակներից յուրաքանչյուրն ընկավ մոտ մեկ քառորդով։ Հեղինակները դա մեկնաբանեցին որպես հեռացման ավելացում, ոչ թե արտադրության նվազում, քանի որ նախորդող սպիտակուցն ու դրա մշակման արդյունքում առաջացող հատվածները չէին փոխվել, իսկ ջրային լաբիրինթոսի ստուգիչ փորձի ժամանակ ուսումնառության և հիշողության ցուցանիշները բարելավվել էին։

Իսկ հետո՝ չհամընկնող արդյունքները։ Անլուծելի ամիլոիդը չէր փոխվել։ Վահանիկների ներկման պատկերը չէր փոխվել։ Մարդու ընդհանուր տաուն և թրեոնին 181-ի դիրքում ֆոսֆորիլացված տաուն չէին փոխվել, ինչպես չէր փոխվել նաև տաուի սխալ տեղակայումը։ Միտոքոնդրիալ ցուցանիշները նույնպես չէին փոխվել․ նշանակալի ազդեցություն չկար ո՛չ ցիտոքրոմ-c օքսիդազի ակտիվության, ո՛չ օքսիդազի սպիտակուցի, ո՛չ էլ ATP-ի վրա։ Այսպիսով, այս մոդելում և կիրառման այս ռեժիմով մեթիլենային կապույտը բարձրացրել էր պրոտեասոմի երեք ակտիվություններից երկուսը, նվազեցրել լուծելի ամիլոիդը, վերականգնել վարքային մի ցուցանիշ, իսկ տաուի ցուցանիշները, անլուծելի ամիլոիդը և ուսումնասիրված միտոքոնդրիալ ցուցանիշները թողել անփոփոխ։

Մի վերապահում ավելի է հստակեցնում այս միտքը, ոչ թե թուլացնում այն։ Հետազոտված տարիքում այս մկների մոտ տաուի ագրեգատներ դեռ չէին զարգացել, ուստի փորձը չի կարող ցույց տալ, որ մեթիլենային կապույտն անարդյունավետ է տաուի կծիկների նկատմամբ։ Այն ցույց է տալիս, որ լուծելի ամիլոիդը կարող է նվազել, մինչդեռ տաուի չափված ցուցանիշները մնում են անփոփոխ․ հենց այս թեմային անհրաժեշտ արդյունքի տեսակն է՝ մի սպիտակուցը փոխվել է, մյուսը՝ ոչ։ Եթե այստեղ եք եկել այն համոզմամբ, որ մեթիլենային կապույտով պրոտեասոմի ակտիվացումը միաժամանակ հեռացնում է երկու բնորոշ սպիտակուցները, այս հետազոտությունը շտկում է այդ պատկերացումը։

Ամիլոիդի արտադրության վերաբերյալ արդյունքը ստացվել է տարեց PSAPP մկների մոտ և հակասում է նախորդ մեխանիզմին

Այլ խումբ, այլ մոդել և գործընթացի սկզբնական փուլերի հակառակ բացատրություն։ 15 ամսական PSAPP մկների՝ զոնդով ստամոքս ներմուծմամբ եռամսյա հետազոտությունում օրական բերանային 3 mg/kg դեղաչափը գլխուղեղի տարբեր շրջաններում նվազեցրել էր վահանիկների կուտակման աստիճանը մոտ մեկ երրորդից մինչև կեսով և իջեցրել ամիլոիդի մի քանի ֆրակցիաների մակարդակները, այդ թվում՝ հատուկ փորձով չափված օլիգոմերներինը։ Սակայն այստեղ առաջարկված մեխանիզմը արտադրության նվազումն էր, ոչ թե ավելի արագ հեռացումը․ գլխուղեղում նվազել էր BACE1 սպիտակուցի և դրա առաջացրած C99-ի մակարդակը, իսկ տեղեկատվական ՌՆԹ-ինը՝ ոչ։ Սա վկայում է սպիտակուցային մակարդակում ազդեցության, ոչ թե գենի էքսպրեսիայի նվազման մասին։

Բջջային աշխատանքն ամրապնդեց այս մեկնաբանությունը։ Ռեկոմբինանտ ֆերմենտով ոչ բջջային փորձի ժամանակ մեթիլենային կապույտն ուղղակիորեն արգելակել էր BACE1-ը, իսկ մարդու ամիլոիդի նախորդող սպիտակուցն արտահայտող համստերի ձվարանի բջիջներում արտազատվող ամիլոիդ 40-ը և 42-ը նվազել էին նույնիսկ 1.56 միկրոմոլային կոնցենտրացիայում, մինչդեռ նախորդող սպիտակուցն ինքը մնացել էր անփոփոխ։ Համեմատեք սա նախորդ հետազոտության հետ, որտեղ նախորդող սպիտակուցի մշակման հատվածներն անփոփոխ էին, և արդյունքը վերագրվում էր հեռացմանը։ Երկուսը չեն կարող նկարագրել նույն համընդհանուր մեխանիզմը, քանի որ մոդելները, տարիքները, դեղաչափերը, ներմուծման ուղիները և տևողությունները տարբեր են։ Սա է հիմնական միտքը։ Մի փորձարարական պայմաններում մեթիլենային կապույտի ազդեցությունն ամիլոիդի վրա իրականացվում է արտադրության, իսկ մյուսում՝ հեռացման միջոցով, և դրանցից որևէ մեկը առանց իր փորձարարական պայմանների հիշատակման մեջբերելը մոլորեցնում է։

Մեկ քիմիա, մի քանի թիրախ․ ցիստեինի օքսիդացմամբ կապը

Աշխատանքների երրորդ ուղղությունը բացատրում է, թե ինչպես կարող է նույն օքսիդավերականգնման քիմիան դրսևորվել իրար հետ չկապված սպիտակուցների դեպքում։ Կասպազների արգելակման կենսաքիմիական հետազոտությունում մեթիլենային կապույտն ապաակտիվացրել էր կասպազ-6-ը՝ դրա կատալիտիկ ցիստեինն օքսիդացնելով մինչև սուլֆենային թթու։ Սա հաստատվել էր զանգվածային սպեկտրոմետրիայով, իսկ կիսամաքսիմալ ազդեցության կոնցենտրացիան մոտ 10.6 միկրոմոլային էր։ Կասպազ-3-ը արգելակվել էր նմանատիպ կոնցենտրացիայում։ Հեղինակները դա ուղղակիորեն կապել էին տաուի մասին գրականության հետ․ ցիստեինն օքսիդացնող նույն քիմիական գործընթացը, որն առաջարկվում է որպես տաուի մոնոմերային ձևը պահպանող մեխանիզմ, կարող է ապաակտիվացնել ցիստեինային պրոտեազը, իսկ արդյունավետ կոնցենտրացիաների միջակայքները համընկնում են։

Սա նրբագեղ բացատրություն է, բայց նաև նախազգուշացում։ Օքսիդավերականգնման ակտիվություն ունեցող մոլեկուլը, որն օքսիդացնում է հասանելի ցիստեինային մնացորդները, ցանկացած ակտիվ կոնցենտրացիայում կունենա մեկից ավելի թիրախ։ Տաուի ապագրեգացման պատմությունը, կասպազների պատմությունը և գուցե այլ պատմություններ ունեն նույն քիմիական գործողությունը, բայց տարբեր թիրախներ։ Այդ ընդհանուր գործողությունը արդյունքները փոխարինելի չի դարձնում։ Դա նշանակում է, որ դեղաչափն ու համատեքստն են որոշում, թե որ թիրախն է կարևոր, և որ ցիստեինից կախված մեկ գործընթացին ուղղված երկարատև կիրառումը կարող է ազդել նաև մյուսների վրա․ այս նկատառումը կասպազների հետազոտության հեղինակներն ուղղակիորեն նշել էին։ Կապակցված հարցերը՝ ինչպես է մեթիլենային կապույտի օքսիդավերականգնման քիմիան ընտրում իր թիրախները, ինչ է ենթադրում պրոտեասոմի ակտիվացումը այլ ագրեգացված սպիտակուցների համար և արդյոք երկարատև կիրառումը փոխում է թիրախների շրջանակը, յուրաքանչյուրը արժանի է առանձին քննարկման։

Մեխանիզմը՝ ըստ գնահատվող ցուցանիշի․ որ արդյունքը որ մոդելին է վերաբերում

Աղյուսակը տող առ տող կարդացեք, և եզրակացությունը պարզ կլինի։ Ոչ մի տողում բոլոր սյունակներով փոփոխություն չկա։ Ամիլոիդի արտադրության վերաբերյալ ամենաուժեղ արդյունքը ստացվել է այն հետազոտությունից, որը պրոտեասոմն ընդհանրապես չի ուսումնասիրել։ Պրոտեասոմի վերաբերյալ ամենաուժեղ արդյունքը ստացվել է այն հետազոտությունից, որտեղ նախորդող սպիտակուցի մշակումը բոլորովին չէր փոխվել։ Տաուի արդյունքը հիմնականում վերաբերում է փորձանոթներին և ոչ նպատակային ֆերմենտների հետ ընդհանուր քիմիային։ Յուրաքանչյուր ոք, ով այս սյունակները միավորում է մեկ պնդման մեջ, թե մեթիլենային կապույտը հեռացնում է ախտաբանական սպիտակուցները՝ որպես ամբողջ դաս, գրում է երբեք չիրականացված փորձի ակնարկ։

Այս նույն խստապահանջ մոտեցումը վերաբերում է նաև հիվանդներին։ Արդյոք այս մեխանիզմներն ընդհանուր առմամբ հանգեցնում են կլինիկական օգուտի՝ առանձին հարց է՝ իր փորձարկումներով ու եզրակացություններով, և դրա պատասխանը տրված է Ալցհեյմերի հիվանդության կլինիկական ապացույցների քննարկման մեջ, ոչ թե այստեղ։