Метилен көгі, tau және амилоид: ақуыздарды жою механизмдері неліктен ерекшеленеді

Метилен көгі Альцгеймер ауруына тән ақуыздарға қалай әсер ететінін сұрасаңыз, шарттары нақтыланған үш жауаптың орнына бір нық жауап естисіз. Сынауықта ол tau молекулаларының бір-біріне жабысуына кедергі жасайды. Тышқанның бір моделінде tau-ға әсер етпей, еритін амилоидты азайтады. Басқа модельде амилоидты түзетін ферменттің белсенділігін төмендетеді. Бұлардың әрқайсысы — нақты нәтиже. Бірақ ешқайсысы толық көріністі бермейді және олардың бәрі бір жануарда бір мезгілде жүрмейді. Бұл мақала бір тәжірибенің нәтижесін басқа тәжірибеге дәлел ретінде келтіруге жол бермеу үшін осы үш бағытты ажыратады.

Метилен көгінің жасуша ішінде қалай әсер ететіні туралы кеңірек түсінік алғысы келетін оқырмандар сол мақаладан бастағаны жөн. Осылардың қандай да бірі пациенттерге көмектесті ме деген сұраққа жауап іздейтіндер Альцгеймер ауруындағы клиникалық зерттеулер нәтижелерін оқуы керек: адам қатысқан сынақтардың қорытындылары сол жерде қарастырылады. Бұл мақалада олар қайталанбайды.

Tau жөніндегі нәтиже агрегация сынақтарына қатысты

Осы үш бағыттың ең ертесі нейрофибриллярлық шумақтар түзетін tau ақуызын жасушасыз жүйелерде зерттеуден басталады. Tau–tau байланысу сынағында tau фрагменттері жұптасқан спиральды филаменттерге жиналады, ал фенотиазин бояғыштары, соның ішінде метилен көгі, төмен микромолярлық концентрацияларда бұл жиналуды тежейді. Кейінгі биохимиялық жұмыстар мұның химиялық түсіндірмесін берді: бояғыш tau құрамындағы цистеин қалдықтарын тотықтырып, оның мономерлік түрін тұрақтандырады және әйтпесе өсетін фибриллалардың түзілуін басады. Tau агрегациясын тежейтін концентрациялар шамамен бір таңбалы мәндерден төменгі екі таңбалы микромолярлық мәндерге дейінгі аралықта деп хабарланған. Бұл ауқым кейінгі талқылаудың бәрі үшін маңызды.

Бұл тұжырымның нені білдіретініне назар аударыңыз. Ол tau түзілуі, тірі мидағы tau фосфорлануы немесе tau-дың жойылуы туралы ештеңе айтпайды. Ол сынауықтағы белгілі бір жағдайларда тотыққан бояғыш tau молекулаларының қабаттасуына жол бермейтінін айтады. Бұл — дәл, ауқымы тар әрі пайдалы нәтиже. Оны метилен көгі tau патологиясын жояды деген жалпы тұжырымға айналдырғанда мәселе басталады, өйткені жануарлардан алынған деректер мұндай нұсқаны қолдамайды.

Протеасома жөніндегі нәтиже 3xTg-AD тышқандарына қатысты және амилоид пен tau әсерлерін ажыратты

Нәтиже көрсеткіштерінің бір-бірінен ажырауын ең анық көрсеткен тәжірибе — Альцгеймерге байланысты үш мутациясы бар тышқандардағы 16 апталық азықтандыру зерттеуі. Жануарлар алты айлығынан бастап құрамында метилен көгі бар азық жеді, ал зерттеушілер бір мезгілде үш нысанды өлшеді: протеасоманы, амилоид деңгейлерін және tau-ды.

Протеасома көрсеткіштері өзгерді. Химотрипсин тәрізді белсенділік шамамен төрттен біріне, ал трипсин тәрізді белсенділік шамамен жартысына артты; үшінші каталитикалық белсенділік айтарлықтай өзгермеді. Еритін амилоид-бета 40 пен 42-нің әрқайсысы шамамен төрттен біріне азайды. Авторлар мұны түзілуінің азаюынан гөрі жойылуының күшеюі деп түсіндірді, өйткені ізашар ақуыз бен оның өңделу фрагменттері өзгермеген, ал су лабиринтіндегі тексеру сынағында үйрену мен есте сақтау жақсарған.

Одан кейін әсерлердің ажырауы байқалды. Ерімейтін амилоид өзгермеді. Түйіншектерді бояу нәтижелері өзгермеді. Адамның жалпы tau деңгейі де, треонин 181 қалдығында фосфорланған tau деңгейі де өзгермеді; tau-дың дұрыс емес жерде орналасуы да өзгермеді. Митохондриялық көрсеткіштер де өзгермеді: цитохром-c-оксидаза белсенділігіне, оксидаза ақуызына немесе ATP-ге айтарлықтай әсер болмады. Демек, осы модельде және осы қолдану режимінде метилен көгі протеасоманың үш белсенділігінің екеуін арттырды, еритін амилоидты азайтты, мінез-құлық көрсеткішін қалпына келтірді, бірақ tau көрсеткіштерін, ерімейтін амилоидты және тексерілген митохондриялық көрсеткіштерді өзгеріссіз қалдырды.

Бір ескерту бұл тұжырымды әлсіретпей, керісінше нақтылай түседі. Зерттелген жаста бұл тышқандарда tau агрегаттары әлі түзілмеген еді, сондықтан тәжірибе метилен көгінің tau шумақтарына қарсы әсерсіз екенін көрсете алмайды. Ол өлшенген tau көрсеткіштері өзгермей тұрған кезде еритін амилоидтың азаюы мүмкін екенін көрсетеді. Бұл — осы тақырыпқа дәл қажет «бір ақуыз өзгерді, екіншісі өзгермеді» түріндегі нәтиже. Егер сіз метилен көгі протеасоманы белсендіру арқылы ауруға тән екі ақуызды да бірге жояды деп ойлаған болсаңыз, бұл зерттеу сол түсінікті түзетеді.

Амилоид түзілуі жөніндегі нәтиже егде жастағы PSAPP тышқандарына қатысты және алдыңғы механизмге қайшы келеді

Басқа топ, басқа модель және үдерістің бастапқы сатысына қатысты қарама-қарсы түсіндірме. 15 айлық PSAPP тышқандарына үш ай бойы зонд арқылы енгізу зерттеуінде күн сайын ауыз арқылы берілген 3 mg/kg доза ми аймақтарындағы түйіншек жүктемесін шамамен үштен бірінен жартысына дейін азайтты және амилоидтың бірнеше фракциясының, соның ішінде арнайы сынақпен өлшенген олигомерлердің деңгейін төмендетті. Бірақ мұнда ұсынылған механизм жойылудың жеделдеуі емес, түзілуінің азаюы болды: мидағы BACE1 ақуызы азайды, оның өнімі C99 азайды, ал ақпараттық РНҚ азаймады. Бұл ген экспрессиясының төмендеуінен гөрі ақуыз деңгейіндегі әсерге меңзейді.

Жасушалармен жүргізілген жұмыс бұл түсіндірмені нығайтты. Рекомбинантты фермент қолданылған жасушасыз сынақта метилен көгі BACE1-ді тікелей тежеді. Ал адамның амилоид ізашар ақуызын экспрессиялайтын атжалманның аналық безі жасушаларында бөлініп шығатын амилоид 40 пен 42 деңгейлері 1.56 микромолярға дейінгі төмен концентрацияларда азайды, бірақ ізашар ақуыздың өзі өзгеріссіз қалды. Мұны алдыңғы зерттеумен салыстырыңыз: онда ізашардың өңделу фрагменттері өзгермеген, ал нәтиже жойылудың күшеюімен түсіндірілген. Екеуі бір әмбебап механизмді сипаттай алмайды, өйткені модельдер, жас, дозалар, енгізу жолдары мен ұзақтығы әртүрлі. Негізгі ой да осы. Метилен көгінің амилоидқа әсері бір жағдайда оның түзілуі арқылы, екіншісінде жойылуы арқылы жүреді. Кез келген нәтижені тәжірибе жағдайларынсыз келтіру жаңылыстырады.

Бір химиялық үдеріс, бірнеше нысана: цистеин тотығуының байланыстырушы рөлі

Зерттеулердің үшінші бағыты бір тотығу-тотықсыздану химиясының бір-бірімен байланыссыз ақуыздарға қатысты нәтижелерде қалай көрінетінін түсіндіреді. Каспазаны тежеуге арналған биохимиялық зерттеуде метилен көгі каспаза-6-ның каталитикалық цистеинін сульфен қышқылына дейін тотықтыру арқылы оны белсенділігінен айырды. Бұл масс-спектрометриямен расталды, ал жартылай максималды әсер концентрациясы шамамен 10.6 микромоляр болды. Каспаза-3 те ұқсас концентрацияда тежелді. Авторлар мұны tau туралы әдебиетпен тікелей байланыстырды: tau-ды мономерлік күйде ұстайды деп ұсынылған цистеинді тотықтыру химиясы цистеиндік протеазаны да белсенділігінен айыра алады, әрі әсер ететін концентрациялар ауқымы қабысады.

Бұл — ұтымды түсіндірме әрі ескерту. Қолжетімді цистеин қалдықтарын тотықтыратын тотығу-тотықсыздануға белсенді молекуланың әсер ететін кез келген концентрациясында бірден көп нысанасы болады. Tau агрегаттарының ыдырауы, каспазаға әсері және ықтимал басқа әсерлерінде бір химиялық әрекет әртүрлі нысандарға бағытталады. Ортақ әрекет бұл нәтижелерді өзара алмастыруға болатын етпейді. Ол қай нысананың маңызды болатынын доза мен жағдай анықтайтынын және цистеинге тәуелді бір үдеріске бағытталған ұзақ мерзімді қолдану басқа үдерістерге де әсер етуі мүмкін екенін білдіреді. Каспаза зерттеуінің авторлары бұл мәселені тікелей көтерген. Метилен көгінің тотығу-тотықсыздану химиясы нысаналарын қалай таңдайтыны, протеасоманың белсендірілуі басқа агрегатталған ақуыздар үшін нені білдіретіні және ұзақ мерзімді қолдану нысаналар бейінін өзгерте ме деген байланысты сұрақтардың әрқайсысын бөлек қарастыру қажет.

Механизмдер мен нәтиже көрсеткіштері: қай нәтиже қай модельге тиесілі

Кестені жол-жолымен оқысаңыз, қорытынды айқын болады. Бірде-бір жолдағы көрсеткіш барлық бағанда бірдей өзгермейді. Амилоид түзілуіне қатысты ең айқын нәтиже протеасоманы мүлде тексермеген зерттеуден алынған. Протеасомаға қатысты ең айқын нәтиже ізашардың өңделуі еш өзгермеген зерттеуден алынған. Tau жөніндегі нәтиже негізінен сынауықтарда және нысанаға жатпайтын ферменттерге де ортақ химия аясында көрінеді. Осы бағандарды метилен көгі патологиялық ақуыздарды тұтас бір топ ретінде жояды деген бір тұжырымға біріктіретін кез келген адам ешқашан жүргізілмеген тәжірибеге шолу жазып отыр.

Осы ұстаным пациенттерге де қатысты. Бұл механизмдер клиникалық пайдаға әкеле ме — өз сынақтары мен өз қорытындылары бар бөлек сұрақ. Оның жауабы мұнда емес, Альцгеймер ауруына қатысты клиникалық дәлелдер бөлімінде беріледі.