Metileenblou en neurotransmitters: serotonien, dopamien, GABA en asetielcholien

’n Algemene uitspraak oor metileenblou is dat dit serotonien verhoog, dopamien verhoog, GABA kalmeer en asetielcholien verskerp, alles tegelyk. Dié uitspraak behandel vier afsonderlike laboratoriumbevindinge as een uitwerking binne ’n mens. Die artikels waarop dit berus, het verskillende teikens in verskillende preparate gemeet, by konsentrasies wat met ’n faktor van ongeveer ’n duisend verskil. Sodra die teikens afsonderlik beskou word, word die prentjie interessanter én versigtiger as wat daardie enkele uitspraak toelaat.

Die onderliggende beginsel is eenvoudig. ’n Molekule wat aan ’n ensiem in ’n proefbuis bind, het een ding gedoen: aan ’n ensiem in ’n proefbuis gebind. Of dit die vlak van ’n neurotransmitter in ’n lewende brein verander, hang af van die konsentrasie wat die weefsel bereik, die chemiese vorm waarin die molekule aankom, en alles anders wat die molekule by dieselfde konsentrasie doen. Elke afdeling hieronder hou hierdie drie vrae verbind aan die bevinding waarop hulle betrekking het.

Serotonien: twee teikens, twee konsentrasies

Van die vier stelsels het serotonien die sterkste bewyse, afkomstig van twee afsonderlike molekulêre teikens wat nie saamgevoeg moet word nie.

Die eerste teiken is monoamienoksidase tipe A, die mitochondriale ensiem wat serotonien afbreek. Metileenblou tree as ’n sterk bindende inhibeerder van gesuiwerde menslike MAO-A op, met ’n Ki van ongeveer 27 nanomolêr, terwyl MAO-B veel hoër konsentrasies benodig voordat dit beïnvloed word, soos getoon in die kinetiese studie wat die kleurstof met serotonientoksisiteit verbind het. ’n Verwante navorsingslyn het dieselfde selektiwiteit in rotte se pineale weefsel gevind: MAO-A-blokkade het indole afkomstig van serotonien verhoog, die serotonienmetaboliet 5-HIAA verlaag en ’n serotonienverwante oprigrefleks by paddas verander, soos gerapporteer in die studie oor redokskleurstowwe en pineale indole. Twee verskillende preparate, dieselfde rigting: minder afbraak en meer serotonien wat behoue bly waar die ensiem dit sou verwyder het.

Die tweede teiken is die serotonientransporter self. In selle wat die menslike transporter uitdruk, het metileenblou die opname van sowel ’n fluoresserende substraat as gemerkte serotonien verminder, met ’n IC50 van ongeveer 1.4 mikromolêr. Dit het ook serotonien-geïnduseerde strome in patch-clamp-opnames onderdruk, volgens die direkte karakterisering van metileenblou by SERT. Die outeurs het die voor die hand liggende alternatiewe verklarings ondersoek en gevind dat die uitwerking onafhanklik van cGMP-seinwerking, kalsiumveranderings en die uitdrukking van die transporter op die seloppervlak was.

Let op die verskil tussen die twee getalle. MAO-A-inhibisie vind in die nanomolêre gebied plaas. Transporterinhibisie vereis ongeveer vyftig keer meer kleurstof. ’n Lae blootstelling wat ten volle op die ensiem inwerk, kan die transporter skaars beïnvloed. Enigiemand wat hierdie bevindinge in ’n enkele aanspraak oor serotonien saamvoeg, maak van twee verskillende dosisreekse een gemiddelde.

Of enige van hierdie teikens ter sake is by iemand wat ander serotonergiese middels gebruik, is ’n medikasievraag en hoort in die gids oor geneesmiddelinteraksies. Hierdie artikel karteer die teikens; daardie bladsy bevat die kliniese advies.

Dopamien: die swakste direkte bewyse

By dopamien vereis eerlikheid die grootste terughoudendheid. Daar is geen goed gevestigde studie wat toon dat metileenblou die dopamientransporter blokkeer of direk aan dopamienreseptore bind nie. Die gereeld aangehaalde transporter-IC50 van 1.4 mikromolêr behoort aan die serotonientransporter, nie DAT nie, en moet nooit anders benoem word nie.

Wat wel bestaan, is indirek. Omdat MAO-ensieme ook dopamien metaboliseer, behou MAO-inhibisie dopamien saam met serotonien en noradrenalien. In mitochondriale preparate het metileenblou die MAO-B-gemedieerde omskakeling van die neurotoksien MPTP na sy dopaminergiese gifstof geblokkeer, met ’n potensie vergelykbaar met die Parkinson-middel depreniel, soos die studie oor MPTP-bioaktivering en verwante MAO-B-navorsing beskryf. Dierenavorsing voeg brokkies by: ongeveer ’n drievoudige toename in basale dopamienvrystelling uit rotte se striatale snitte by 10 mikromolêr, bestudeer in die konteks van stikstofmonoksiedseinwerking eerder as transporterblokkade, en gemengde resultate in verskillende streke ná sistemiese dosering. Sommige studies het gevind dat serotonien en noradrenalien gestyg het terwyl dopamien skaars verander het.

Die dopamienverhaal is dus werklik, maar indirek. Dit werk deur ’n ensiem wat verskeie monoamiene tegelyk hanteer, nie deur ’n dopamienspesifieke aangrypingspunt nie. Enige aanspraak dat metileenblou dopamien by mense verhoog, slaan die stap oor waarin dit werklik aangetoon is.

GABA: blokkering van die rem by die bindingsholte

Die GABA-bevinding is presies en staan in teenstelling met die kleurstof se reputasie. In selle wat menslike GABA-A-reseptore uitdruk, het metileenblou GABA-geïnduseerde strome vanaf ongeveer 3 mikromolêr geïnhibeer, met ’n IC50 van ongeveer 31 mikromolêr vir die algemene alfa1-beta2-gamma2-konfigurasie, in die elektrofisiologiestudie wat die werkingsplek gekarteer het.

Die kartering van die werkingsplek is die waardevolle deel. Mutasies by die pikrotoksienplek het die inhibisie onveranderd gelaat, en die bensodiasepien- en sinkplekke is deur subeenheidvergelykings uitgesluit. Daarteenoor het mutasies by twee residue wat bekend is daarvoor dat hulle die GABA-bindingsholte self vorm, die blokkade sterk verminder. Dit dui op mededingende antagonisme by die agonisplek eerder as allosteriese modulasie elders. Die uitwerking het oor sinaptiese en ekstrasinaptiese subeenheidkombinasies heen voorgekom en het vinnig verdwyn toe die kleurstof uitgewas is.

Dit skep ’n werklike spanning wat duidelik gestel moet word. ’n Molekule wat vir geheueondersteuning ondersoek word, onderdruk ook vinnige inhiberende oordrag in ’n laboratoriumbak. Of daardie onderdrukking in ’n lewende brein voorkom, hang van die plaaslike konsentrasie af, en 31 mikromolêr is hoog in vergelyking met die meeste sistemiese blootstellings, wat in die laaste afdeling bespreek word. Die spanning self is die bevinding; om dit op te klaar, sou eksperimente verg wat niemand nog uitgevoer het nie.

Asetielcholien: twee teenoorgestelde aangrypingspunte

Vir asetielcholien is daar twee bevindinge wat in teenoorgestelde rigtings trek, en juis daarom moet hulle afsonderlik gerapporteer word.

Aan die een kant inhibeer metileenblou die ensieme wat asetielcholien verwyder. Asetielcholienesterase uit beesrooibloedselle is mededingend geïnhibeer by ongeveer 0.57 mikromolêr, beesensiem by ongeveer 0.42 mikromolêr en menslike plasma-esteraseaktiwiteit by ongeveer 1.1 mikromolêr. Butirielcholienesterase is oor ongeveer 0.4 tot 5.3 mikromolêr geïnhibeer, afhangend van die spesie en preparaat, soos saamgevat in die oorsig oor metileenblou se werking in die senuweestelsel. Stadiger verwydering laat meer neurotransmitter in die sinaps agter, dieselfde beginsel waarop verskeie goedgekeurde Alzheimer-middels berus.

Maar die chemie het ’n voorwaarde. Die geoksideerde blou vorm inhibeer die ensiem; die gereduseerde kleurlose vorm doen dit nie. Lang inkubasies waartydens die kleurstof kan reduseer, lewer om dié rede alleen swakker inhibisie op. Enige toetswaarde vir cholienesterase gaan met ’n onsigbare veranderlike gepaard: hoeveel van die kleurstof nog blou was toe dit gemeet is.

Aan die ander kant blokkeer metileenblou die alfa7-nikotiniese reseptor, een van die ontvangers waarop asetielcholien inwerk. Menslike alfa7-reseptore wat in paddaoösiete uitgedruk is, is geïnhibeer met ’n IC50 van ongeveer 3.4 mikromolêr deur niemededingende, spanningsonafhanklike antagonisme wat die agonispotensie onveranderd gelaat het. Verder het 3 mikromolêr choliengedrewe sinaptiese response in rotte se hippokampale snitte uitgeskakel, soos die alfa7-reseptorstudie rapporteer. By soortgelyke lae mikromolêre konsentrasies behou die kleurstof dus die neurotransmitter én demp dit een van sy reseptore. Die netto uitwerking op cholinergiese seinwerking kan nie uit enigeen van die bevindinge alleen afgelei word nie. Dié onsekerheid sluit aan by die breër Alzheimer-literatuur en die verwante bespreking van kognitiewe en siektenavorsing, sonder dat dit hier opgelos word.

Die vergelyking, op een plek

Drie grootteordes skei die sensitiefste teiken van die mins sensitiewe. Daardie verspreiding is die artikel in een tabel.

Bereik hierdie konsentrasies die brein?

’n Proefbuiswaarde beteken niks sonder ’n blootstellingswaarde langsaan nie. Ná ’n binneaarse bolus van ongeveer 1.4 mg per kg is gemiddelde menslike plasmavlakke van ongeveer 5 mikromolêr gerapporteer, terwyl ’n orale dosis van 100 mg volbloedvlakke van ongeveer 0.08 mikromolêr opgelewer het in dieselfde literatuurtradisie. Verspreidingstudies by rotte vind breinvlakke van ongeveer tien tot twintig keer die sirkulerende vlakke. Dit is egter die totale kleurstof in gehomogeniseerde weefsel, nie vrye geoksideerde kleurstof by ’n sinaps nie, en plasmaproteïenbinding van ongeveer 94 persent saam met verdeling na bloedselle verlaag die vrye fraksie verder.

Teen die tabel gelees, is die patroon gegradeer eerder as binêr. MAO-A-inhibisie vind ver onder tipiese binneaarse blootstellings plaas en is farmakologies aanneemlik wanneer die kleurstof so toegedien word. Cholienesterase- en alfa7-uitwerkings lê in die lae mikromolêre gebied waarmee binneaarse pieke oorvleuel, maar wat gewone orale dosisse moontlik nie bereik nie. Die GABA-A-IC50 van 31 mikromolêr lê bo die meeste aanneemlike sistemiese blootstellings, wat dié spesifieke blokkade die moeilikste maak om by ’n mens as geheel aan te voer. Elke ry in hierdie vergelyking vereis dieselfde voorbehoud: die relevante konsentrasie is dié van vrye, geoksideerde, ekstrasellulêre kleurstof by die teiken, ’n hoeveelheid wat geen bloedmonster direk meet nie.

Wat nie afgelei moet word nie

Geen ry in die tabel bewys dat metileenblou enige neurotransmitter by ’n mens voorspelbaar verhoog of verlaag nie. Ensieminhibisie in ’n gesuiwerde preparaat, transporterblokkade in ’n sellyn en reseptorantagonisme in ’n snit is elk een beheerde stap van die sinaptiese werklikheid verwyder. Die cholinergiese afdeling toon ook hoe twee geldige bevindinge mekaar teenwerk en onsekerheid laat. Die verantwoordelike gebruik van hierdie bladsy is as ’n kaart van aangrypingspunte waaraan die molekule aantoonbaar bind, met die bindingssterkte aangedui, sodat besprekings van meganismes geanker bly in wat werklik gemeet is. Vir hoe hierdie aangrypingspunte met voorgeskrewe medikasie wisselwerk, is die interaksiegids die bladsy wat daardie verantwoordelikheid dra, met verdere konteks in die grondbeginsels van farmakologie en die aanvullende verduideliking van die meganismes.