Bluu ya methilini, tau, na amiloidi: kwa nini mifumo ya kuondoa protini hutofautiana

Uliza bluu ya methilini hufanya nini kwa protini zinazohusika katika ugonjwa wa Alzheimer, nawe utasikia jibu moja lenye uhakika badala ya majibu matatu yanayobainisha mipaka yake. Katika bomba la majaribio, huvuruga kushikamana kwa tau yenyewe. Katika modeli moja ya panya, hupunguza amiloidi mumunyifu bila kubadilisha tau. Katika nyingine, hupunguza shughuli za kimeng'enya kinachozalisha amiloidi tangu mwanzo. Kila moja ya matokeo haya ni halisi. Hakuna linaloeleza hali nzima, wala yote hayatokei katika mnyama mmoja kwa wakati mmoja. Makala hii inatenganisha hayo matatu ili matokeo ya jaribio moja yasiendelee kunukuliwa kama uthibitisho wa jingine.

Wasomaji wanaotaka picha pana ya jinsi bluu ya methilini inavyofanya kazi ndani ya seli wanapaswa kuanzia hapo. Wasomaji wanaotaka kujua kama jambo lolote kati ya haya liliwasaidia wagonjwa wanapaswa kusoma rekodi ya kliniki katika ugonjwa wa Alzheimer, ambako ndiko matokeo ya majaribio kwa binadamu yanakofaa kujadiliwa. Hakuna sehemu ya makala hii inayorudia rekodi hiyo.

Matokeo kuhusu tau yanahusu majaribio ya mkusanyiko wa protini

Simulizi la zamani zaidi kati ya haya matatu linatokana na tafiti zisizotumia seli kuhusu tau, protini inayounda mafundo ya nyuzinyuzi za neva. Katika jaribio la kufungamana kwa tau na tau, vipande vya tau hukusanyika na kuunda nyuzinyuzi za heliksi zilizooanishwa, na rangi za phenothiazine, ikiwemo bluu ya methilini, huzuia mkusanyiko huo katika viwango vya chini vya mikromola. Tafiti za baadaye za biokemia zilitoa maelezo ya kikemia kuhusu hili: rangi hiyo huoksidisha mabaki ya sisteini kwenye tau, jambo linaloimarisha umbo lake la monoma na kuzuia nyuzinyuzi ambazo vinginevyo zingekua. Viwango vilivyoripotiwa kuzuia mkusanyiko wa tau viko takribani kati ya mikromola za tarakimu moja na makumi ya chini ya mikromola, masafa yenye umuhimu kwa kila jambo linalofuata.

Zingatia aina ya dai hili. Halizungumzii uzalishaji wa tau, fosforilesheni ya tau katika ubongo ulio hai, wala uondoaji wa tau. Linasema kwamba chini ya hali zilizobainishwa katika bomba, rangi iliyooksidishwa huzuia tau kujipanga juu ya nyingine. Hayo ni matokeo mahususi, yenye mipaka, na yenye manufaa. Tatizo huanza yanapopanuliwa kuwa kauli ya jumla kwamba bluu ya methilini huondoa mabadiliko ya kipatholojia ya tau, kwa sababu data za wanyama haziungi mkono kauli hiyo.

Matokeo kuhusu proteasomu yanahusu panya wa 3xTg-AD, na yalitenganisha amiloidi na tau

Jaribio linaloonyesha kwa uwazi zaidi tofauti kati ya vipimo vya matokeo ni utafiti wa lishe wa wiki 16 katika panya wenye mabadiliko matatu ya kijeni yanayohusiana na Alzheimer. Wanyama hao walikula chakula chenye bluu ya methilini kuanzia umri wa miezi sita, na watafiti walipima mambo matatu kwa wakati mmoja: proteasomu, viwango vya amiloidi, na tau.

Shughuli za proteasomu zilibadilika. Shughuli zinazofanana na za chymotrypsin ziliongezeka kwa takribani robo na zile zinazofanana na za trypsin kwa takribani nusu, huku shughuli ya tatu ya kichochezi ikibaki bila mabadiliko ya kiasi kikubwa. Amiloidi-beta 40 na 42 mumunyifu kila moja ilipungua kwa takribani robo. Waandishi walitafsiri hili kama ongezeko la uondoaji badala ya kupungua kwa uzalishaji, kwa sababu protini tangulizi na vipande vinavyotokana na uchakataji wake havikubadilika, na uwezo wa kujifunza na kukumbuka uliimarika katika jaribio la kupima kumbukumbu kwenye maabara ya njia za maji.

Kisha kulikuwa na matokeo yaliyotofautiana. Amiloidi isiyomumunyika haikubadilika. Matokeo ya utiaji rangi wa kuonyesha mabaka hayakubadilika. Jumla ya tau ya binadamu na tau iliyofosforilishwa kwenye threonine 181 hazikubadilika, wala uwepo wa tau katika maeneo yasiyofaa haukubadilika. Vipimo vya mitokondria pia havikubadilika: hakukuwa na athari kubwa kwenye shughuli za cytochrome-c oxidase, kwenye protini ya oxidase, wala kwenye ATP. Kwa hiyo, katika modeli hii, kwa utaratibu huu wa matumizi, bluu ya methilini iliongeza shughuli mbili kati ya tatu za proteasomu, ikapunguza amiloidi mumunyifu, ikarejesha kipimo cha tabia, na ikaacha vipimo vya tau, amiloidi isiyomumunyika, na vipimo vya mitokondria vilivyochunguzwa bila mabadiliko.

Tahadhari moja inafanya hoja hii kuwa wazi zaidi badala ya kuidhoofisha. Panya hawa walikuwa bado hawajapata mikusanyiko ya tau katika umri waliopimwa, kwa hiyo jaribio haliwezi kuonyesha kwamba bluu ya methilini hushindwa kuathiri mafundo ya tau. Linaonyesha kwamba amiloidi mumunyifu inaweza kupungua huku vipimo vya tau vilivyopimwa vikibaki bila mabadiliko, ambayo ndiyo aina ya matokeo ya protini-moja-imebadilika-na-nyingine-haijabadilika ambayo mada hii inahitaji. Ikiwa ulikuja hapa ukiamini kwamba uanzishaji wa proteasomu kwa bluu ya methilini huondoa kwa pamoja protini zote mbili zinazotambulisha ugonjwa huo, utafiti huu unasahihisha mtazamo huo.

Matokeo kuhusu uzalishaji wa amiloidi yanahusu panya wazee wa PSAPP, na yanapingana na mfumo wa awali

Kundi tofauti, modeli tofauti, na maelezo yaliyo kinyume kuhusu hatua za awali za mchakato. Katika utafiti wa miezi mitatu wa ulishaji kwa mrija katika panya wa PSAPP wenye umri wa miezi 15, dozi ya kila siku ya mdomoni ya 3 mg/kg ilipunguza kiwango cha mabaka katika maeneo mbalimbali ya ubongo kwa takribani theluthi moja hadi nusu na kupunguza sehemu kadhaa za amiloidi, zikiwemo oligoma zilizopimwa kwa jaribio maalumu. Lakini hapa mfumo uliopendekezwa ulikuwa kupungua kwa uzalishaji, si uondoaji wa haraka zaidi: protini ya BACE1 katika ubongo ilipungua, bidhaa yake C99 ikapungua, na RNA ya ujumbe haikupungua, jambo linaloashiria athari katika kiwango cha protini badala ya kupungua kwa uonyeshaji wa jeni.

Tafiti za seli ziliimarisha ushahidi huo. Katika jaribio lisilotumia seli lililokuwa na kimeng'enya rekombinanti, bluu ya methilini ilizuia BACE1 moja kwa moja, na katika seli za ovari za hamster zinazozalisha protini tangulizi ya amiloidi ya binadamu, amiloidi 40 na 42 iliyotolewa nje ya seli ilipungua katika viwango vya chini hadi mikromola 1.56 huku protini tangulizi yenyewe ikibaki bila mabadiliko. Linganisha hili na utafiti wa awali, ambako vipande vilivyotokana na uchakataji wa protini tangulizi havikubadilika na uondoaji ukaelezwa kuwa sababu ya kupungua huko. Tafiti hizi mbili haziwezi kueleza mfumo mmoja unaotumika kila mahali, kwa sababu modeli, umri, dozi, njia za utoaji, na muda wa matumizi hutofautiana. Hiyo ndiyo hoja. Athari za bluu ya methilini kwenye amiloidi hupitia uzalishaji katika mpangilio mmoja wa jaribio na uondoaji katika mwingine, na kunukuu mojawapo bila kueleza mpangilio wake kunapotosha.

Kemia moja, malengo kadhaa: kiungo cha uoksidishaji wa sisteini

Mwelekeo wa tatu wa utafiti unaeleza jinsi kemia moja ya redoksi inavyoweza kuonekana katika simulizi zisizohusiana za protini. Katika utafiti wa biokemia kuhusu uzuiaji wa caspase, bluu ya methilini ilizima shughuli za caspase-6 kwa kuoksidisha sisteini yake ya kichochezi kuwa asidi sulfeniki, jambo lililothibitishwa kwa spektrometria ya masi, huku kiwango kinachotoa nusu ya athari ya juu kabisa kikiwa karibu mikromola 10.6. Caspase-3 ilizuiwa katika kiwango kinachofanana. Waandishi waliunganisha hili waziwazi na maandiko kuhusu tau: kemia ileile ya kuoksidisha sisteini inayopendekezwa kuweka tau katika umbo la monoma inaweza kuzima proteasi ya sisteini, na viwango vyenye athari vinaingiliana.

Haya ni maelezo maridadi, lakini pia ni tahadhari. Molekuli yenye shughuli za redoksi ambayo huoksidisha sisteini zilizo wazi itakuwa na zaidi ya lengo moja katika kiwango chochote chenye shughuli. Simulizi la kutenganisha mikusanyiko ya tau, simulizi la caspase, na huenda mengine hushiriki kitenzi cha kikemia lakini kwa nomino tofauti. Kushiriki kitenzi hicho hakufanyi matokeo yaweze kuchukuliwa kuwa mbadala wa kila moja. Kunamaanisha kwamba dozi na mazingira huamua lengo lipi lina umuhimu, na kwamba utoaji wa dozi kwa muda mrefu unaolenga mchakato mmoja unaotegemea sisteini unaweza kuathiri mingine, jambo ambalo waandishi wa utafiti wa caspase walilitaja moja kwa moja. Maswali yanayohusiana kuhusu jinsi kemia ya redoksi ya bluu ya methilini inavyochagua malengo yake, maana ya uanzishaji wa proteasomu kwa protini nyingine zilizokusanyika, na iwapo matumizi ya dozi kwa muda mrefu hubadilisha wigo wa malengo kila moja yanastahili kujadiliwa kivyake.

Mfumo kwa kila kipimo cha matokeo: ni matokeo yapi yanahusu modeli ipi

Soma jedwali mstari kwa mstari na somo linakuwa wazi. Hakuna mstari mmoja unaobadilika katika kila safu. Matokeo yenye nguvu zaidi kuhusu uzalishaji wa amiloidi yanatokana na utafiti ambao haukupima proteasomu kamwe. Matokeo yenye nguvu zaidi kuhusu proteasomu yanatokana na utafiti ambao uchakataji wa protini tangulizi haukubadilika hata kidogo. Matokeo kuhusu tau yanapatikana hasa katika mabomba ya majaribio na katika kemia inayoshirikishwa na vimeng'enya visivyolengwa. Mtu yeyote anayeunganisha safu hizi kuwa dai moja, kwamba bluu ya methilini huondoa protini za kipatholojia kama kundi, anaandika mapitio ya jaribio ambalo halikuwahi kufanywa.

Umakinifu huo unawahusu pia wagonjwa. Iwapo mifumo hii kwa pamoja huleta manufaa ya kliniki ni swali tofauti lenye majaribio yake na hitimisho zake, na linajibiwa katika ushahidi wa kliniki kuhusu Alzheimer badala ya hapa.