Bluja e metilenit, tau dhe amiloidi: pse ndryshojnë mekanizmat e eliminimit të proteinave

Nëse pyesni çfarë u bën bluja e metilenit proteinave të sëmundjes së Alzheimerit, do të dëgjoni një përgjigje plot siguri aty ku duhet të dëgjoni tri përgjigje me kufizimet përkatëse. Në një epruvetë, ajo pengon ngjitjen e tau me vetveten. Në një model miu, ul amiloidin e tretshëm pa ndikuar te tau. Në një tjetër, ul aktivitetin e enzimës që prodhon amiloidin që në fillim. Secila prej këtyre gjetjeve është reale. Asnjëra nuk përbën gjithë historinë dhe ato nuk ndodhin të gjitha në të njëjtën kafshë në të njëjtën kohë. Ky artikull i veçon të tria, në mënyrë që një rezultat nga një eksperiment të mos citohet më si provë për një tjetër.

Lexuesit që duan një pamje më të gjerë të mënyrës si vepron bluja e metilenit brenda qelizave duhet të fillojnë aty. Lexuesit që duan të dinë nëse ndonjë nga këto i ndihmoi pacientët duhet të lexojnë të dhënat klinike për sëmundjen e Alzheimerit, ku e kanë vendin rezultatet e provave te njerëzit. Asgjë në këtë artikull nuk i përsërit ato të dhëna.

Gjetja për tau i përket provave të agregimit

Më e hershmja nga këto tri histori vjen nga studimet pa qeliza mbi tau, proteinën që formon lëmsha neurofibrilarë. Në provën e lidhjes tau-tau, fragmentet e tau bashkohen në filamente helikale të çiftuara dhe ngjyruesit fenotiazinikë, përfshirë blunë e metilenit, e bllokojnë këtë bashkim në përqendrime të ulëta micromolar. Studimet e mëvonshme biokimike dhanë një shpjegim kimik: ngjyruesi oksidon mbetjet e cisteinës në tau, gjë që stabilizon formën monomerike dhe pengon fibrilet që përndryshe do të rriteshin. Përqendrimet frenuese të raportuara për agregimin e tau shtrihen përafërsisht nga vlera njëshifrore deri në disa dhjetëra micromolar, një interval që ka rëndësi për gjithçka që vijon.

Vini re se çfarë lloj pohimi është ky. Ai nuk thotë asgjë për prodhimin e tau, fosforilimin e tau në një tru të gjallë apo eliminimin e tau. Ai thotë se, në kushte të përcaktuara në një epruvetë, ngjyruesi i oksiduar pengon grumbullimin e tau. Ky është një rezultat i saktë, i kufizuar dhe i dobishëm. Problemi fillon kur ai shtrihet në një pohim të përgjithshëm se bluja e metilenit eliminon patologjinë e tau, sepse të dhënat nga kafshët nuk e mbështesin atë version.

Gjetja për proteazomën i përket minjve 3xTg-AD dhe tregoi ndryshime mes amiloidit dhe tau

Eksperimenti më i qartë që tregon dallime mes treguesve të matur është një studim ushqimor 16-javor te minjtë që mbartnin tri mutacione të lidhura me Alzheimerin. Kafshët hëngrën ushqim që përmbante blu metileni duke filluar nga mosha gjashtëmujore dhe studiuesit matën tri gjëra njëkohësisht: proteazomën, nivelet e amiloidit dhe tau.

Aktiviteti i proteazomës ndryshoi. Aktiviteti i ngjashëm me kimotripsinën u rrit afërsisht me një të katërtën dhe aktiviteti i ngjashëm me tripsinën afërsisht me gjysmën, ndërsa aktiviteti i tretë katalitik nuk ndryshoi ndjeshëm. Amiloidi-beta 40 dhe 42 i tretshëm u ulën secili afërsisht me një të katërtën. Autorët e interpretuan këtë si eliminim të shtuar dhe jo si prodhim të reduktuar, sepse proteina pararendëse dhe fragmentet e përpunimit të saj nuk ndryshuan, ndërsa të nxënit dhe kujtesa u përmirësuan në provën e vlerësimit në labirintin ujor.

Pastaj dolën mospërputhjet. Amiloidi i patretshëm nuk ndryshoi. Ngjyrosja për pllakat nuk ndryshoi. Tau totale njerëzore dhe tau e fosforiluar në treoninën 181 nuk ndryshuan, dhe as lokalizimi i gabuar i tau nuk ndryshoi. As matjet mitokondriale nuk ndryshuan: nuk pati efekt domethënës në aktivitetin e citokrom-c oksidazës, në proteinën e oksidazës apo në ATP. Pra, në këtë model dhe me këtë regjim, bluja e metilenit rriti dy nga tri aktivitetet e proteazomës, uli amiloidin e tretshëm, përmirësoi një tregues të sjelljes dhe la të pandryshuar treguesit e tau, amiloidin e patretshëm dhe treguesit mitokondrialë të testuar.

Një rezervë e bën këtë përfundim më të qartë në vend që ta dobësojë. Këta minj nuk kishin zhvilluar ende agregate tau në moshën kur u testuan, ndaj eksperimenti nuk mund të tregojë se bluja e metilenit nuk vepron kundër lëmshave tau. Ai tregon se amiloidi i tretshëm mund të ulet ndërsa treguesit e matur të tau nuk ndryshojnë, pikërisht lloji i rezultatit ku një proteinë ndryshon dhe një tjetër jo, që i nevojitet kësaj teme. Nëse erdhët këtu duke besuar se aktivizimi i proteazomës nga bluja e metilenit i eliminon së bashku të dyja proteinat karakteristike, ky studim e korrigjon atë ide.

Gjetja për prodhimin e amiloidit i përket minjve të moshuar PSAPP dhe bie ndesh me mekanizmin e mëparshëm

Një grup tjetër, një model tjetër dhe një shpjegim i kundërt për procesin paraprak. Në një studim tremujor me administrim përmes sondës gastrike te minjtë PSAPP 15-muajsh, një dozë ditore orale prej 3 mg/kg uli ngarkesën e pllakave në rajone të ndryshme të trurit afërsisht me një të tretën deri në gjysmën dhe uli disa fraksione amiloidi, përfshirë oligomerët e matur me një provë të posaçme. Por këtu mekanizmi i propozuar ishte prodhimi i reduktuar, jo eliminimi më i shpejtë: proteina BACE1 në tru u ul, produkti i saj C99 u ul, ndërsa ARN-ja mesazhere jo, gjë që tregon një efekt në nivelin e proteinës dhe jo një shprehje më të ulët të gjenit.

Studimet qelizore e përforcuan këtë shpjegim. Në një provë pa qeliza me enzimë rekombinante, bluja e metilenit e frenoi drejtpërdrejt BACE1 dhe, në qeliza të vezores së llojbrejtësit që shprehnin proteinën pararendëse të amiloidit njerëzor, amiloidi 40 dhe 42 i sekretuar u ul në përqendrime deri në 1.56 micromolar, ndërsa vetë pararendësi mbeti i pandryshuar. Krahasojeni këtë me studimin e mëparshëm, ku fragmentet e përpunimit të pararendësit ishin të pandryshuara dhe efekti iu atribuua eliminimit. Të dyja nuk mund të përshkruajnë të njëjtin mekanizëm universal, sepse modelet, moshat, dozat, rrugët e administrimit dhe kohëzgjatjet ndryshojnë. Pikërisht ky është thelbi. Efektet e blusë së metilenit mbi amiloidin kalojnë përmes prodhimit në një konfigurim eksperimental dhe përmes eliminimit në një tjetër; citimi i cilitdo pa kontekstin e tij eksperimental çorienton.

Një kimi, disa objektiva: ura e oksidimit të cisteinës

Një drejtim i tretë kërkimor shpjegon si e njëjta kimi redoks mund të shfaqet në histori proteinash pa lidhje me njëra-tjetrën. Në një studim biokimik të frenimit të kaspazave, bluja e metilenit e çaktivizoi kaspazën-6 duke oksiduar cisteinën e saj katalitike në acid sulfenik, gjë e konfirmuar me spektrometri mase, me një përqendrim për efektin gjysmë-maksimal afër 10.6 micromolar. Kaspaza-3 u frenua në një përqendrim të ngjashëm. Autorët e lidhën shprehimisht këtë me literaturën mbi tau: e njëjta kimi oksiduese e cisteinës, e propozuar për ta mbajtur tau në formë monomerike, mund të çaktivizojë një proteazë cisteinike, dhe përqendrimet efektive mbivendosen.

Ky shpjegim është elegant, por përbën edhe një paralajmërim. Një molekulë redoks-aktive që oksidon cisteinat e ekspozuara do të ketë më shumë se një objektiv në çdo përqendrim aktiv. Historia e çagregimit të tau, ajo e kaspazave dhe ndoshta të tjera ndajnë të njëjtin veprim kimik mbi objektiva të ndryshëm. Ky veprim i përbashkët nuk i bën gjetjet të këmbyeshme. Ai do të thotë se doza dhe konteksti përcaktojnë cili objektiv ka rëndësi dhe se administrimi kronik i drejtuar ndaj një procesi të varur nga cisteina mund të ndikojë edhe te të tjerë, një çështje që autorët e studimit të kaspazave e ngritën drejtpërdrejt. Pyetjet e lidhura mbi mënyrën se si kimia redoks e blusë së metilenit përzgjedh objektivat e saj, çfarë nënkupton aktivizimi i proteazomës për proteina të tjera të agreguara dhe nëse administrimi afatgjatë ndryshon profilin e objektivave meritojnë secila një trajtim më vete.

Mekanizmi sipas treguesit të matur: cila gjetje i përket cilit model

Lexojeni tabelën rresht pas rreshti dhe mësimi është i qartë. Asnjë rresht i vetëm nuk tregon ndryshim në çdo kolonë. Rezultati më i fortë për prodhimin e amiloidit vjen nga studimi që nuk e testoi kurrë proteazomën. Rezultati më i fortë për proteazomën vjen nga studimi ku përpunimi i pararendësit nuk ndryshoi aspak. Rezultati për tau mbetet kryesisht në epruveta dhe në kiminë e përbashkët me enzima që nuk janë objektivi i synuar. Kushdo që i bashkon këto kolona në një pohim të vetëm, se bluja e metilenit eliminon proteinat patologjike si klasë, po shkruan një përmbledhje të një eksperimenti që nuk është kryer kurrë.

Kjo disiplinë vlen edhe për pacientët. Nëse këta mekanizma përkthehen së bashku në përfitim klinik është një pyetje më vete, me provat dhe përfundimet e saj, dhe përgjigjja gjendet te provat klinike për Alzheimerin, jo këtu.