მეთილენის ლურჯი, ტაუ და ამილოიდი: რატომ განსხვავდება ცილების მოცილების მექანიზმები

იკითხეთ, რას აკეთებს მეთილენის ლურჯი ალცჰაიმერის დაავადებასთან დაკავშირებულ ცილებთან, და ერთ თავდაჯერებულ პასუხს მოისმენთ იქ, სადაც სამი, სათანადო დათქმებით წარმოდგენილი პასუხი უნდა მოისმინოთ. სინჯარაში ის ხელს უშლის ტაუს მოლეკულების ერთმანეთთან შეკავშირებას. თაგვის ერთ მოდელში ხსნად ამილოიდს ამცირებს, ტაუს კი უცვლელს ტოვებს. სხვა მოდელში ამცირებს იმ ფერმენტის მოქმედებას, რომელიც თავად ამილოიდის წარმოქმნაში მონაწილეობს. თითოეული ეს შედეგი რეალურია. არცერთი არ ასახავს სრულ სურათს და ისინი ერთსა და იმავე ცხოველში ერთდროულად არ ვლინდება. ეს სტატია ამ სამ შედეგს ერთმანეთისგან გამოყოფს, რათა ერთი ექსპერიმენტის შედეგი მეორის მტკიცებულებად აღარ იქნეს მოყვანილი.

მკითხველებმა, რომლებსაც სურთ უფრო ფართო წარმოდგენა შეიქმნან იმის შესახებ, თუ როგორ მოქმედებს მეთილენის ლურჯი უჯრედებში, იმ სტატიით უნდა დაიწყონ. მათ კი, ვისაც აინტერესებს, დაეხმარა თუ არა პაციენტებს რომელიმე ეს მექანიზმი, უნდა წაიკითხონ ალცჰაიმერის დაავადების კლინიკური კვლევების მიმოხილვა, სადაც ადამიანებზე ჩატარებული კვლევების შედეგებია განხილული. ეს სტატია იმ მიმოხილვას არ იმეორებს.

ტაუს შესახებ მიგნება აგრეგაციის ტესტებს ეკუთვნის

ამ სამი მიმართულებიდან ყველაზე ადრეული უჯრედების გარეშე ჩატარებული კვლევებიდან მოდის და ეხება ტაუს — ცილას, რომელიც ნეიროფიბრილურ გორგლებს წარმოქმნის. ტაუ-ტაუს შეკავშირების ტესტში ტაუს ფრაგმენტები წყვილ სპირალურ ფილამენტებად იკრიბება, ხოლო ფენოთიაზინის საღებავები, მათ შორის მეთილენის ლურჯი, დაბალ მიკრომოლარულ კონცენტრაციებში ამ შეკრებას ბლოკავს. მოგვიანებით ჩატარებულმა ბიოქიმიურმა კვლევებმა ამას ქიმიური ახსნა მისცა: საღებავი ტაუს ცისტეინის ნაშთებს ჟანგავს, რაც მონომერულ ფორმას ასტაბილურებს და თრგუნავს ფიბრილების ზრდას, რომლებიც სხვა შემთხვევაში წარმოიქმნებოდა. ტაუს აგრეგაციისთვის აღწერილი დამთრგუნველი კონცენტრაციები დაახლოებით ერთნიშნა მიკრომოლარული მნიშვნელობებიდან რამდენიმე ათეულ მიკრომოლამდე მერყეობს — ეს დიაპაზონი მნიშვნელოვანია ყველაფრისთვის, რასაც ქვემოთ განვიხილავთ.

მიაქციეთ ყურადღება, რა ტიპის დასკვნაა ეს. ის არაფერს ამბობს ტაუს წარმოქმნაზე, ცოცხალ ტვინში მის ფოსფორილირებაზე ან ტაუს მოცილებაზე. ის ამბობს, რომ სინჯარაში, განსაზღვრულ პირობებში, დაჟანგული საღებავი ტაუს მოლეკულებს ერთმანეთზე დალაგების საშუალებას არ აძლევს. ეს ზუსტი, ვიწრო და სასარგებლო შედეგია. პრობლემა მაშინ იწყება, როცა მას განაზოგადებენ და ამბობენ, რომ მეთილენის ლურჯი ტაუს პათოლოგიას აღმოფხვრის, რადგან ცხოველებზე მიღებული მონაცემები ამ ვერსიას არ შეესაბამება.

პროტეასომის შესახებ მიგნება 3xTg-AD თაგვებს ეკუთვნის და მან ამილოიდისა და ტაუს შედეგები ერთმანეთისგან გამიჯნა

განსხვავებული მაჩვენებლების ყველაზე მკაფიოდ გამომყოფი ექსპერიმენტია 16-კვირიანი კვებითი კვლევა თაგვებში, რომლებიც ალცჰაიმერთან დაკავშირებულ სამ მუტაციას ატარებდნენ. ცხოველები ექვსი თვის ასაკიდან მეთილენის ლურჯის შემცველ საკვებს იღებდნენ, ხოლო მკვლევრები ერთდროულად სამ რამეს ზომავდნენ: პროტეასომას, ამილოიდის დონეებსა და ტაუს.

პროტეასომის მაჩვენებლები შეიცვალა. ქიმოტრიფსინის მსგავსი აქტივობა დაახლოებით მეოთხედით გაიზარდა, ტრიფსინის მსგავსი აქტივობა — დაახლოებით ნახევრით, ხოლო მესამე კატალიზური აქტივობა მნიშვნელოვნად არ შეცვლილა. ხსნადი ამილოიდ-ბეტა 40 და 42 თითოეული დაახლოებით მეოთხედით შემცირდა. ავტორებმა ეს გაძლიერებულ მოცილებად განმარტეს და არა შემცირებულ წარმოქმნად, რადგან წინამორბედი ცილა და მისი დამუშავების შედეგად წარმოქმნილი ფრაგმენტები არ შეცვლილა; ამასთან, წყლის ლაბირინთის საკონტროლო ცდაში სწავლისა და მეხსიერების მაჩვენებლები გაუმჯობესდა.

შემდეგ კი ის შედეგებია, რომლებიც ამ ცვლილებებს არ მიჰყვა. უხსნადი ამილოიდი არ შეცვლილა. ფოლაქების შესაფასებელი შეღებვის შედეგები არ შეცვლილა. ადამიანის საერთო ტაუ და თრეონინ 181-ზე ფოსფორილირებული ტაუ არ შეცვლილა; არც ტაუს არასწორი ლოკალიზაცია შეცვლილა. არც მიტოქონდრიული მაჩვენებლები შეცვლილა: მნიშვნელოვანი გავლენა არ გამოვლენილა არც ციტოქრომ-c ოქსიდაზის აქტივობაზე, არც ოქსიდაზის ცილაზე და არც ATP-ზე. ამგვარად, ამ მოდელში და ამ რეჟიმით მეთილენის ლურჯმა პროტეასომის სამი აქტივობიდან ორი გაზარდა, ხსნადი ამილოიდი შეამცირა და ქცევითი მაჩვენებელი აღადგინა, ხოლო ტაუს მაჩვენებლები, უხსნადი ამილოიდი და შესწავლილი მიტოქონდრიული მაჩვენებლები უცვლელი დატოვა.

ერთი დათქმა ამ აზრს კი არ ასუსტებს, არამედ უფრო ზუსტს ხდის. გამოკვლეულ ასაკში ამ თაგვებს ტაუს აგრეგატები ჯერ არ ჰქონდათ განვითარებული, ამიტომ ექსპერიმენტი ვერ აჩვენებს, რომ მეთილენის ლურჯი ტაუს გორგლების წინააღმდეგ არ მოქმედებს. ის აჩვენებს, რომ ხსნადი ამილოიდი შეიძლება შემცირდეს მაშინ, როცა ტაუს გაზომილი მაჩვენებლები უცვლელია. სწორედ ასეთი შედეგი — ერთი ცილა შეიცვალა, მეორე კი არა — სჭირდება ამ საკითხის განხილვას. თუ აქ იმ რწმენით მოხვედით, რომ მეთილენის ლურჯით პროტეასომის გააქტიურება ორივე დამახასიათებელ ცილას ერთდროულად აშორებს, ეს კვლევა ამ წარმოდგენას ასწორებს.

ამილოიდის წარმოქმნის შესახებ მიგნება ხანდაზმულ PSAPP თაგვებს ეკუთვნის და წინა მექანიზმს ეწინააღმდეგება

სხვა ჯგუფი, სხვა მოდელი და პროცესის საწყისი ეტაპის საპირისპირო ახსნა. 15 თვის PSAPP თაგვებში ზონდით შეყვანის სამთვიან კვლევაში ყოველდღიურმა პერორალურმა დოზამ, 3 mg/kg, ტვინის სხვადასხვა რეგიონში ფოლაქების დატვირთვა დაახლოებით მესამედიდან ნახევრამდე შეამცირა და ამილოიდის რამდენიმე ფრაქციის დონე დაწია, მათ შორის სპეციალური ტესტით გაზომილი ოლიგომერებისა. თუმცა აქ შემოთავაზებული მექანიზმი შემცირებული წარმოქმნა იყო და არა უფრო სწრაფი მოცილება: ტვინში BACE1 ცილა შემცირდა, მისი პროდუქტი C99 შემცირდა, ინფორმაციული რნმ კი არ შემცირებულა. ეს ცილის დონეზე მოქმედებაზე მიუთითებს და არა გენის ექსპრესიის შემცირებაზე.

უჯრედულმა კვლევებმა ეს ახსნა უფრო გაამყარა. რეკომბინანტული ფერმენტით ჩატარებულ უჯრედებისგან თავისუფალ ტესტში მეთილენის ლურჯმა უშუალოდ დათრგუნა BACE1. ზაზუნას საკვერცხის უჯრედებში კი, რომლებიც ადამიანის ამილოიდის წინამორბედ ცილას გამოხატავდნენ, სეკრეტირებული ამილოიდი 40 და 42 უკვე 1.56 მიკრომოლარულ კონცენტრაციაზე შემცირდა, მაშინ როცა თავად წინამორბედი უცვლელი დარჩა. შეადარეთ ეს წინა კვლევას, სადაც წინამორბედის დამუშავების ფრაგმენტები უცვლელი იყო და შედეგი მოცილებას მიეწერა. ორივე ვერ აღწერს ერთსა და იმავე უნივერსალურ მექანიზმს, რადგან მოდელები, ასაკები, დოზები, შეყვანის გზები და ხანგრძლივობები განსხვავდება. სწორედ ესაა მთავარი. მეთილენის ლურჯის გავლენა ამილოიდზე ერთ პირობებში წარმოქმნის გზით ხორციელდება, სხვაში კი — მოცილების გზით, და რომელიმე მათგანის კონტექსტის გარეშე მოყვანა შეცდომაში შემყვანია.

ერთი ქიმია, რამდენიმე სამიზნე: ცისტეინის დაჟანგვის დამაკავშირებელი რგოლი

კვლევების მესამე მიმართულება ხსნის, როგორ შეიძლება ერთი ჟანგვა-აღდგენითი ქიმია ერთმანეთთან დაუკავშირებელ ცილებთან დაკავშირებულ პროცესებში გამოვლინდეს. კასპაზის ინჰიბირების ბიოქიმიურ კვლევაში მეთილენის ლურჯმა კასპაზა-6 გააუვნებლა მისი კატალიზური ცისტეინის სულფენურ მჟავად დაჟანგვით, რაც მას-სპექტრომეტრიით დადასტურდა; ნახევრად მაქსიმალური ეფექტის კონცენტრაცია დაახლოებით 10.6 მიკრომოლარული იყო. კასპაზა-3 მსგავს კონცენტრაციაზე დაითრგუნა. ავტორებმა ეს პირდაპირ დაუკავშირეს ტაუს შესახებ ლიტერატურას: ცისტეინის დამჟანგავ იმავე ქიმიურ პროცესს, რომელიც, სავარაუდოდ, ტაუს მონომერულ მდგომარეობაში ინარჩუნებს, ცისტეინური პროტეაზის გამორთვაც შეუძლია, ხოლო ეფექტური კონცენტრაციების დიაპაზონები ერთმანეთს ემთხვევა.

ეს დახვეწილი ახსნაა და ამავე დროს გაფრთხილებაც. ჟანგვა-აღდგენით აქტიურ მოლეკულას, რომელიც ხელმისაწვდომ ცისტეინებს ჟანგავს, ნებისმიერ აქტიურ კონცენტრაციაზე ერთზე მეტი სამიზნე ექნება. ტაუს დეზაგრეგაციას, კასპაზაზე მოქმედებას და შესაძლოა სხვა პროცესებსაც საერთო ქიმიური მოქმედება აქვთ, ოღონდ სხვადასხვა ობიექტზე. ეს საერთო მოქმედება მიგნებებს ურთიერთჩანაცვლებადს არ ხდის. ის ნიშნავს, რომ დოზა და კონტექსტი განსაზღვრავს, რომელი სამიზნეა მნიშვნელოვანი, და რომ ერთ ცისტეინზე დამოკიდებულ პროცესზე მიმართული ხანგრძლივი მიღება შესაძლოა სხვებსაც შეეხოს — ეს საკითხი კასპაზის კვლევის ავტორებმა პირდაპირ წამოჭრეს. დაკავშირებული კითხვები იმის შესახებ, თუ როგორ არჩევს მეთილენის ლურჯის ჟანგვა-აღდგენითი ქიმია სამიზნეებს, რას ნიშნავს პროტეასომის გააქტიურება სხვა აგრეგირებული ცილებისთვის და ცვლის თუ არა ხანგრძლივი მიღება სამიზნეების პროფილს, თითოეული ცალკე განხილვას იმსახურებს.

მექანიზმები შეფასების მაჩვენებლების მიხედვით: რომელი მიგნება რომელ მოდელს ეკუთვნის

წაიკითხეთ ცხრილი მწკრივების მიხედვით და დასკვნა ნათელი გახდება. არცერთი მწკრივის მაჩვენებელი ყველა სვეტში არ იცვლება. ამილოიდის წარმოქმნის შესახებ ყველაზე დამაჯერებელი შედეგი იმ კვლევიდან მოდის, რომელსაც პროტეასომა საერთოდ არ შეუსწავლია. პროტეასომის შესახებ ყველაზე დამაჯერებელი შედეგი კი იმ კვლევიდან მოდის, სადაც წინამორბედის დამუშავება საერთოდ არ შეცვლილა. ტაუს შესახებ შედეგი ძირითადად სინჯარებში რჩება და უკავშირდება ქიმიურ მექანიზმს, რომელიც არასამიზნე ფერმენტებზეც მოქმედებს. ვინც ამ სვეტებს ერთ მტკიცებაში აერთიანებს — თითქოს მეთილენის ლურჯი პათოლოგიურ ცილებს ერთიან კლასად აშორებს — იმ ექსპერიმენტის მიმოხილვას წერს, რომელიც არასოდეს ჩატარებულა.

ეს დისციპლინა პაციენტებზეც ვრცელდება. იძლევა თუ არა ეს მექანიზმები ერთობლივად კლინიკურ სარგებელს, ცალკე საკითხია, თავისი კვლევებითა და დასკვნებით; პასუხი მოცემულია ალცჰაიმერის დაავადების კლინიკური მტკიცებულებების განხილვაში და არა აქ.