Metylenblått, tau og amyloid: hvorfor mekanismene for proteinfjerning er forskjellige

Spør hva metylenblått gjør med proteinene ved Alzheimers sykdom, og du vil høre ett skråsikkert svar der du burde høre tre svar med forbehold. I et reagensrør hindrer det tau i å binde seg til seg selv. I én musemodell senker det nivået av løselig amyloid uten å påvirke tau. I en annen demper det enzymet som produserer amyloid i utgangspunktet. Alle disse funnene er reelle. Ingen av dem er hele historien, og de forekommer ikke alle i samme dyr samtidig. Denne artikkelen skiller de tre fra hverandre, slik at et resultat fra ett forsøk ikke lenger blir sitert som bevis for et annet.

Lesere som ønsker et bredere bilde av hvordan metylenblått virker inne i celler, bør begynne der. Lesere som vil vite om noe av dette hjalp pasienter, bør lese den kliniske dokumentasjonen ved Alzheimers sykdom, der resultatene fra studier på mennesker hører hjemme. Ingenting i denne artikkelen gjentar den dokumentasjonen.

Taufunnet hører hjemme i aggregeringsanalyser

Den eldste av de tre historiene stammer fra cellefrie forsøk med tau, proteinet som danner nevrofibrillære floker. I analysen av tau-tau-binding samles taufragmenter i parede helikale filamenter, og fenotiazinfargestoffer, inkludert metylenblått, blokkerer denne sammenføyningen ved lave mikromolare konsentrasjoner. Senere biokjemisk arbeid ga en kjemisk forklaring: Fargestoffet oksiderer cysteinrester i tau, noe som stabiliserer den monomere formen og hemmer fibrillene som ellers ville vokse. Rapporterte hemmende konsentrasjoner for tauaggregering ligger omtrent fra ensifrede til lave tosifrede mikromolare verdier, et område som har betydning for alt som følger.

Merk hva slags påstand dette er. Den sier ingenting om tauproduksjon, taufosforylering i en levende hjerne eller fjerning av tau. Den sier at oksidert fargestoff under definerte betingelser i et reagensrør hindrer tau i å stable seg sammen. Det er et presist, avgrenset og nyttig resultat. Problemene begynner når det strekkes til en generell påstand om at metylenblått fjerner taupatologi, fordi dyredataene ikke støtter den versjonen.

Proteasomfunnet hører hjemme i 3xTg-AD-mus, og det skilte amyloid fra tau

Forsøket som tydeligst viser forskjellen mellom endepunktene, er en 16-ukers fôringsstudie på mus med tre Alzheimer-mutasjoner. Dyrene spiste fôr som inneholdt metylenblått fra de var seks måneder gamle, og forskerne målte tre ting samtidig: proteasomet, amyloidnivåene og tau.

Proteasomet endret seg. Kymotrypsinlignende aktivitet økte med omtrent en fjerdedel og trypsinlignende aktivitet med omtrent halvparten, mens den tredje katalytiske aktiviteten ikke endret seg signifikant. Løselig amyloid-beta 40 og 42 falt hver med omtrent en fjerdedel. Forfatterne tolket dette som økt fjerning snarere enn redusert produksjon, fordi forløperproteinet og fragmentene fra bearbeidingen av det ikke endret seg, og læring og hukommelse ble bedre i testforsøket i vannlabyrinten.

Så kom forskjellene mellom endepunktene. Uløselig amyloid endret seg ikke. Farging for plakk endret seg ikke. Totalt humant tau og fosfo-tau ved treonin 181 endret seg ikke, og feilplassering av tau endret seg ikke. De mitokondrielle målingene endret seg heller ikke: ingen signifikant effekt på cytokrom-c-oksidaseaktivitet, på oksidaseprotein eller på ATP. I denne modellen, med dette behandlingsopplegget, økte altså metylenblått to av tre proteasomaktiviteter, senket løselig amyloid, gjenopprettet et atferdsmål og lot tauendepunktene, uløselig amyloid og de undersøkte mitokondrielle endepunktene forbli uendret.

Ett forbehold tydeliggjør poenget snarere enn å svekke det. Disse musene hadde ennå ikke utviklet tauaggregater ved alderen som ble undersøkt, så forsøket kan ikke vise at metylenblått ikke virker mot taufloker. Det viser at løselig amyloid kan falle uten at de målte tauendepunktene endrer seg. Det er nettopp et slikt resultat – ett protein endret seg, et annet gjorde det ikke – dette temaet trenger. Hvis du kom hit med en oppfatning om at proteasomaktivering med metylenblått fjerner begge de karakteristiske proteinene samtidig, korrigerer denne studien det bildet.

Funnet om amyloidproduksjon hører hjemme i eldre PSAPP-mus, og det motsier den foregående mekanismen

En annen forskergruppe, en annen modell og en motsatt forklaring tidligere i prosessen. I en tre måneders studie med sondefôring av 15 måneder gamle PSAPP-mus reduserte en daglig oral dose på 3 mg/kg plakkmengden på tvers av hjerneområder med omtrent en tredjedel til halvparten og senket flere amyloidfraksjoner, inkludert oligomerer målt med en egen analyse. Men her var den foreslåtte mekanismen redusert produksjon, ikke raskere fjerning: Nivået av BACE1-protein i hjernen falt, produktet C99 falt, og budbringer-RNA gjorde det ikke. Dette peker mot en effekt på proteinnivå snarere enn redusert genuttrykk.

Celleforsøkene styrket forklaringen. I en cellefri analyse med rekombinant enzym hemmet metylenblått BACE1 direkte, og i eggstokkceller fra hamster som uttrykte humant amyloidforløperprotein, falt utskilt amyloid 40 og 42 ved konsentrasjoner helt ned til 1.56 mikromolar, mens selve forløperen forble uendret. Sammenlign dette med den forrige studien, der fragmentene fra bearbeidingen av forløperen var uendret, og fjerning fikk æren. Begge kan ikke beskrive den samme universelle mekanismen, fordi modellene, alderen, dosene, administrasjonsveiene og varighetene er forskjellige. Det er poenget. Metylenblåtts effekter på amyloid går gjennom produksjon i ett forsøksoppsett og gjennom fjerning i et annet. Å sitere ett av funnene uten forsøksoppsettet er misvisende.

Én kjemi, flere mål: cysteinoksidasjon som bindeledd

En tredje forskningslinje forklarer hvordan én og samme redokskjemi kan dukke opp i historier om ulike proteiner. I en biokjemisk studie av kaspasehemming inaktiverte metylenblått kaspase-6 ved å oksidere dets katalytiske cystein til sulfensyre, bekreftet med massespektrometri, med en halvmaksimal konsentrasjon nær 10.6 mikromolar. Kaspase-3 ble hemmet ved en lignende konsentrasjon. Forfatterne knyttet dette uttrykkelig til taulitteraturen: Den samme cysteinoksiderende kjemien som er foreslått å holde tau monomert, kan inaktivere en cysteinprotease, og de virksomme konsentrasjonene overlapper.

Dette er elegant, og det er også en advarsel. Et redoksaktivt molekyl som oksiderer eksponerte cysteiner, vil ha mer enn ett mål ved enhver konsentrasjon der det er aktivt. Historien om oppløsning av tauaggregater, kaspasehistorien og muligens andre deler et kjemisk verb med forskjellige substantiver. Det felles verbet gjør ikke funnene utbyttbare. Det betyr at dose og kontekst avgjør hvilket mål som har betydning, og at langvarig dosering rettet mot én cysteinavhengig prosess kan påvirke andre. Dette var et hensyn kaspaseforfatterne tok opp direkte. Beslektede spørsmål om hvordan metylenblåtts redokskjemi velger mål, hva proteasomaktivering innebærer for andre aggregerte proteiner, og om langvarig dosering endrer målprofilen, fortjener hver sin behandling.

Mekanisme etter endepunkt: hvilket funn hører til hvilken modell

Les tabellen rad for rad, så blir lærdommen tydelig. Ingen enkelt rad viser endring i alle kolonner. Det sterkeste resultatet for amyloidproduksjon kommer fra studien som aldri undersøkte proteasomet. Det sterkeste proteasomresultatet kommer fra studien der bearbeidingen av forløperen aldri endret seg. Tauresultatet finnes hovedsakelig i reagensrør og i kjemi som deles med enzymer utenfor det tiltenkte målet. Den som slår disse kolonnene sammen til én påstand – at metylenblått fjerner patologiske proteiner som gruppe – skriver en oversikt over et forsøk som aldri ble gjennomført.

Denne disiplinen gjelder også for pasienter. Om disse mekanismene samlet gir klinisk nytte, er et eget spørsmål med egne studier og egne konklusjoner. Det besvares i den kliniske dokumentasjonen for Alzheimers sykdom, ikke her.