Metylenblått, tau och amyloid: varför mekanismerna för proteineliminering skiljer sig åt

Fråga vad metylenblått gör med proteinerna vid Alzheimers sjukdom, så får du höra ett tvärsäkert svar där du borde få tre svar med förbehåll. I ett provrör hindrar det tau från att binda till sig självt. I en musmodell minskar det lösligt amyloid utan att påverka tau. I en annan dämpar det enzymet som producerar amyloid från början. Alla dessa fynd är verkliga. Inget av dem ger hela bilden, och de förekommer inte alla i samma djur samtidigt. Den här artikeln skiljer de tre åt så att resultat från ett experiment inte längre citeras som bevis för ett annat.

Läsare som vill ha en bredare bild av hur metylenblått verkar inuti celler bör börja där. Läsare som vill veta om något av detta hjälpte patienter bör läsa de kliniska resultaten vid Alzheimers sjukdom, där resultaten från studier på människor hör hemma. Den här artikeln upprepar inte den genomgången.

Fyndet om tau hör hemma i aggregationsanalyser

Den äldsta av de tre berättelserna kommer från cellfria studier av tau, proteinet som bildar neurofibrillära nystan. I analysen av tau-tau-bindning bildar taufragment parade helikala filament, och fenotiazinfärgämnen, däribland metylenblått, blockerar denna sammansättning vid låga mikromolära koncentrationer. Senare biokemiska studier gav detta en kemisk förklaring: färgämnet oxiderar cysteinrester på tau, vilket stabiliserar den monomera formen och hämmar de fibriller som annars skulle växa. Rapporterade hämmande koncentrationer för tauaggregation ligger ungefär från ensiffriga värden till några tiotal micromolar, ett intervall som är viktigt för allt som följer.

Lägg märke till vilken typ av påstående detta är. Det säger ingenting om tauproduktion, taufosforylering i en levande hjärna eller eliminering av tau. Det säger att oxiderat färgämne, under definierade förhållanden i ett provrör, hindrar tau från att staplas. Det är ett precist, avgränsat och användbart resultat. Problemen börjar när det tänjs ut till ett allmänt påstående om att metylenblått eliminerar taupatologi, eftersom djurdata inte stöder den versionen.

Fyndet om proteasomen hör hemma hos 3xTg-AD-möss och visade skilda utfall för amyloid och tau

Det tydligaste experimentet med skilda utfall är en 16 veckor lång foderstudie på möss med tre Alzheimermutationer. Djuren åt foder som innehöll metylenblått från sex månaders ålder, och forskarna mätte tre saker samtidigt: proteasomen, amyloidnivåerna och tau.

Proteasomen förändrades. Den kymotrypsinliknande aktiviteten ökade med ungefär en fjärdedel och den trypsinliknande aktiviteten med ungefär hälften, medan den tredje katalytiska aktiviteten inte förändrades signifikant. Lösligt amyloid-beta 40 och 42 minskade vardera med ungefär en fjärdedel. Författarna tolkade detta som ökad eliminering snarare än minskad produktion, eftersom prekursorproteinet och dess bearbetningsfragment inte förändrades, och inlärning och minne förbättrades vid testet utan plattform i vattenlabyrinten.

Sedan kom skillnaderna mellan utfallen. Olösligt amyloid förändrades inte. Infärgningen av plack förändrades inte. Totalt humant tau och fosfo-tau vid treonin 181 förändrades inte, och felaktig lokalisering av tau förändrades inte heller. De mitokondriella måtten förändrades inte heller: ingen signifikant effekt på cytokrom-c-oxidasaktivitet, oxidasprotein eller ATP. I denna modell, med detta behandlingsupplägg, ökade alltså metylenblått två av tre proteasomaktiviteter, minskade lösligt amyloid och återställde ett beteendemått, medan tauutfallen, olösligt amyloid och de undersökta mitokondriella utfallen förblev oförändrade.

Ett förbehåll gör poängen tydligare snarare än svagare. Dessa möss hade ännu inte utvecklat tauaggregat vid den undersökta åldern, så experimentet kan inte visa att metylenblått saknar effekt mot taunystan. Det visar att lösligt amyloid kan minska utan att de uppmätta tauutfallen förändras, vilket är precis den typ av resultat där ett protein förändras men ett annat inte gör det som behövs för detta ämne. Om du kom hit med föreställningen att metylenblåtts aktivering av proteasomen eliminerar båda de karakteristiska proteinerna tillsammans, korrigerar denna studie den bilden.

Fyndet om amyloidproduktion hör hemma hos åldrade PSAPP-möss och motsäger den föregående mekanismen

En annan forskargrupp, en annan modell och den motsatta förklaringen till vad som sker uppströms. I en tre månader lång sondmatningsstudie på 15 månader gamla PSAPP-möss minskade en daglig oral dos på 3 mg/kg plackbördan i olika hjärnregioner med ungefär en tredjedel till hälften och sänkte flera amyloidfraktioner, däribland oligomerer som mättes med en särskild analys. Men här var den föreslagna mekanismen minskad produktion, inte snabbare eliminering: BACE1-proteinet i hjärnan minskade, dess produkt C99 minskade, men budbärar-RNA gjorde det inte, vilket pekar på en effekt på proteinnivå snarare än minskat genuttryck.

Cellstudierna stärkte tolkningen. I en cellfri analys med rekombinant enzym hämmade metylenblått BACE1 direkt, och i ovarieceller från hamster som uttryckte humant amyloidprekursorprotein minskade utsöndrat amyloid 40 och 42 vid koncentrationer så låga som 1.56 micromolar, medan själva prekursorn förblev oförändrad. Jämför detta med den föregående studien, där prekursorproteinets bearbetningsfragment var oförändrade och effekten tillskrevs eliminering. Båda kan inte beskriva samma universella mekanism, eftersom modellerna, åldrarna, doserna, administreringsvägarna och behandlingstiderna skiljer sig åt. Det är själva poängen. Metylenblåtts effekter på amyloid går via produktion i ett upplägg och via eliminering i ett annat, och att citera något av dem utan dess upplägg är missvisande.

En kemi, flera mål: cysteinoxidation som länk

En tredje forskningslinje förklarar hur en och samma redoxkemi kan förekomma i annars orelaterade sammanhang med olika proteiner. I en biokemisk studie av kaspashämning inaktiverade metylenblått kaspas-6 genom att oxidera dess katalytiska cystein till sulfensyra, vilket bekräftades med masspektrometri, med en halvmaximal koncentration nära 10.6 micromolar. Kaspas-3 hämmades vid en liknande koncentration. Författarna kopplade uttryckligen detta till taulitteraturen: samma cyste inoxiderande kemi som föreslagits hålla tau monomert kan slå ut ett cysteinproteas, och de verksamma koncentrationerna överlappar.

Detta är elegant, men också en varning. En redoxaktiv molekyl som oxiderar exponerade cysteiner kommer att ha mer än ett mål vid varje aktiv koncentration. Berättelsen om upplösning av tauaggregat, berättelsen om kaspaser och möjligen andra delar ett kemiskt verb men har olika substantiv. Det gemensamma verbet gör inte fynden utbytbara. Det innebär att dos och sammanhang avgör vilket mål som spelar roll, och att långvarig dosering riktad mot en cysteinberoende process kan påverka andra, något som författarna till kaspasstudien uttryckligen tog upp. Närliggande frågor om hur metylenblåtts redoxkemi väljer sina mål, vad proteasomaktivering innebär för andra aggregerade proteiner och om långvarig dosering förändrar målprofilen förtjänar var sin genomgång.

Mekanism per utfall: vilket fynd hör till vilken modell

Läs tabellen rad för rad, så blir lärdomen tydlig. Ingen enskild rad förändras i alla kolumner. Det starkaste resultatet om amyloidproduktion kommer från studien som aldrig undersökte proteasomen. Det starkaste resultatet om proteasomen kommer från studien där prekursorproteinets bearbetning aldrig förändrades. Resultatet om tau hör främst hemma i provrör och i kemi som delas med enzymer utanför det avsedda målet. Den som slår ihop dessa kolumner till ett enda påstående, att metylenblått eliminerar patologiska proteiner som grupp, skriver en översikt över ett experiment som aldrig genomfördes.

Samma noggrannhet gäller för patienter. Om dessa mekanismer sammantaget ger klinisk nytta är en separat fråga med egna studier och egna slutsatser, och den besvaras i genomgången av klinisk evidens vid Alzheimers sjukdom snarare än här.