Метиленско сино, тау и амилоид: зошто се разликуваат механизмите на отстранување на протеините

Прашајте што прави метиленското сино со протеините поврзани со Алцхајмеровата болест и ќе слушнете еден самоуверен одговор таму каде што треба да слушнете три одговори со јасни ограничувања. Во епрувета, тоа го попречува меѓусебното поврзување на тау. Во еден модел со глувци, го намалува растворливиот амилоид, а тау го остава непроменет. Во друг, ја намалува активноста на ензимот што го создава амилоидот. Секој од овие наоди е реален. Ниту еден не ја дава целосната слика, и не се случуваат сите во исто животно во исто време. Оваа статија ги разграничува трите, за резултатот од еден експеримент да престане да се цитира како доказ за друг.

Читателите што сакаат поширока слика за тоа како дејствува метиленското сино во клетките треба да започнат таму. Читателите што сакаат да знаат дали нешто од ова им помогнало на пациентите треба да го прочитаат прегледот на клиничките наоди кај Алцхајмеровата болест, каде што припаѓаат исходите од испитувањата кај луѓе. Оваа статија не го повторува тој преглед.

Наодот за тау се однесува на тестови за агрегација

Најстарата од трите приказни потекнува од истражувања во безклеточни системи на тау, протеинот што формира неврофибриларни сплетови. Во тестот за врзување тау-тау, фрагменти од тау се здружуваат во спарени спирални филаменти, а фенотијазинските бои, вклучително и метиленското сино, го блокираат тоа здружување при ниски микромоларни концентрации. Подоцнежните биохемиски истражувања дадоа хемиско објаснување: бојата ги оксидира цистеинските остатоци на тау, со што ја стабилизира мономерната форма и го потиснува формирањето на фибрилите што инаку би растеле. Пријавените инхибиторни концентрации за агрегацијата на тау се движат приближно од едноцифрени до ниски двоцифрени микромоларни вредности, опсег што е важен за сè што следува.

Забележете за какво тврдење станува збор. Тоа не кажува ништо за создавањето тау, за фосфорилацијата на тау во жив мозок или за отстранувањето на тау. Кажува дека, при дефинирани услови во епрувета, оксидираната боја го спречува натрупувањето на тау. Тоа е прецизен, тесно ограничен и корисен резултат. Проблемот почнува кога тој се проширува во општо тврдење дека метиленското сино ја отстранува патологијата поврзана со тау, бидејќи податоците од животинските модели не ја поддржуваат таа верзија.

Наодот за протеазомот се однесува на глувци 3xTg-AD и ги раздвои ефектите врз амилоидот и тау

Експериментот што најјасно покажува различни исходи е 16-неделна студија со внес преку храна кај глувци што носат три мутации поврзани со Алцхајмеровата болест. Од шестмесечна возраст, животните јаделе храна што содржела метиленско сино, а истражувачите истовремено мереле три нешта: протеазомот, нивоата на амилоид и тау.

Протеазомската активност се променила. Активноста слична на химотрипсин се зголемила за приближно една четвртина, а активноста слична на трипсин за приближно половина, додека третата каталитичка активност не се променила значајно. Растворливиот амилоид-бета 40 и 42 се намалиле, секој за приближно една четвртина. Авторите го протолкувале ова како зголемено отстранување, а не како намалено создавање, бидејќи прекурсорскиот протеин и фрагментите од неговата обработка не се промениле, а учењето и меморијата се подобриле во проверочниот тест во воден лавиринт.

Потоа следуваат разликите меѓу исходите. Нерастворливиот амилоид не се променил. Боењето за плаки не се променило. Вкупниот човечки тау и фосфо-тау на треонин 181 не се промениле, а не се променила ни неправилната локализација на тау. Не се промениле ниту митохондријалните показатели: немало значаен ефект врз активноста на цитохром-c оксидазата, врз количеството на протеинот на оксидазата или врз ATP. Значи, во овој модел и со овој режим, метиленското сино зголемило две од трите протеазомски активности, го намалило растворливиот амилоид, подобрило еден показател на однесувањето, а исходите за тау, нерастворливиот амилоид и испитаните митохондријални исходи ги оставило непроменети.

Едно ограничување дополнително ја појаснува поентата, наместо да ја ослабува. Овие глувци сè уште немале развиено агрегати на тау на возраста на која биле испитувани, па експериментот не може да покаже дека метиленското сино не дејствува врз сплетовите на тау. Тој покажува дека растворливиот амилоид може да се намали додека мерените исходи за тау остануваат непроменети — токму оној вид резултат во кој еден протеин се менува, а друг не, што е потребен за оваа тема. Ако дојдовте тука верувајќи дека активирањето на протеазомот со метиленско сино ги отстранува двата карактеристични протеина заедно, оваа студија го коригира тоа сфаќање.

Наодот за создавањето амилоид се однесува на постари глувци PSAPP и му противречи на претходниот механизам

Друга група, друг модел и спротивно објаснување за почетниот чекор во процесот. Во тримесечна студија со внес преку желудочна сонда кај 15-месечни глувци PSAPP, дневна орална доза од 3 mg/kg го намалила оптоварувањето со плаки во различни мозочни региони за приближно една третина до половина и намалила неколку фракции на амилоид, вклучително и олигомери измерени со посебен тест. Но тука предложениот механизам бил намалено создавање, а не побрзо отстранување: количеството на протеинот BACE1 во мозокот се намалило, неговиот продукт C99 се намалил, а информациската РНК не се намалила, што укажува на ефект на ниво на протеин, а не на намалена генска експресија.

Истражувањата со клетки дополнително го поткрепиле објаснувањето. Во безклеточен тест со рекомбинантен ензим, метиленското сино директно го инхибирало BACE1, а во клетки од јајник на хрчак што го експримираат човечкиот амилоиден прекурсорски протеин, излачениот амилоид 40 и 42 се намалил при концентрации ниски до 1.56 микромоларни, додека самиот прекурсор останал непроменет. Споредете го ова со претходната студија, во која фрагментите од обработката на прекурсорот биле непроменети, а ефектот бил припишан на отстранувањето. Двата наода не можат да опишуваат ист универзален механизам, бидејќи моделите, возраста, дозите, патиштата на примена и времетраењето се разликуваат. Токму тоа е поентата. Ефектите на метиленското сино врз амилоидот се остваруваат преку создавањето во едни експериментални услови, а преку отстранувањето во други; цитирањето на кој било од нив без соодветните услови наведува на погрешен заклучок.

Една хемија, повеќе цели: поврзувањето преку оксидација на цистеин

Трета истражувачка насока објаснува како една иста редокс-хемија може да се појави во неповрзани приказни за протеини. Во биохемиска студија за инхибиција на каспази, метиленското сино ја инактивирало каспаза-6 со оксидирање на нејзиниот каталитички цистеин во сулфенска киселина, што било потврдено со масена спектрометрија, при концентрација за половина од максималниот ефект од околу 10.6 микромоларни. Каспаза-3 била инхибирана при слична концентрација. Авторите експлицитно го поврзале ова со литературата за тау: истата хемија на оксидација на цистеин, предложена како објаснување за задржувањето на тау во мономерна форма, може да инактивира цистеинска протеаза, а ефективните концентрации се преклопуваат.

Ова е елегантно објаснување, но и предупредување. Редокс-активна молекула што оксидира изложени цистеини ќе има повеќе од една цел при која било активна концентрација. Приказната за разградувањето на агрегатите на тау, приказната за каспазите, а можеби и други, опишуваат ист хемиски процес врз различни протеини. Тој заеднички процес не ги прави наодите меѓусебно заменливи. Тоа значи дека дозата и контекстот одредуваат која цел е важна и дека хроничното дозирање насочено кон еден процес зависен од цистеин може да влијае и врз други — прашање што авторите на студијата за каспазите директно го истакнале. Поврзаните прашања за тоа како редокс-хемијата на метиленското сино ги избира своите цели, што подразбира активирањето на протеазомот за други агрегирани протеини и дали долгорочното дозирање го менува профилот на целите заслужуваат посебна обработка.

Механизам според исходот: кој наод на кој модел му припаѓа

Прочитајте ја табелата ред по ред и поуката е јасна. Ниту еден ред не покажува промена во секоја колона. Најсилниот резултат за создавањето амилоид доаѓа од студијата што воопшто не го испитувала протеазомот. Најсилниот резултат за протеазомот доаѓа од студијата во која обработката на прекурсорот воопшто не се променила. Резултатот за тау главно се однесува на експерименти во епрувети и на хемија што е заедничка со ензими надвор од наменетата цел. Секој што ги спојува овие колони во едно тврдење — дека метиленското сино ги отстранува патолошките протеини како класа — пишува преглед на експеримент што никогаш не бил спроведен.

Истата дисциплина важи и за пациентите. Дали овие механизми заедно доведуваат до клиничка корист е посебно прашање, со свои испитувања и свои заклучоци, а одговорот се наоѓа во клиничките докази за Алцхајмеровата болест, не тука.