Метыленавы сіні і дыябет: што паказваюць даследаванні на клетках і жывёлах

Пытанне за гучнымі заявамі

Такая выснова здаецца лагічнай, але яна абапіраецца на памылковае ўяўленне. Яна атаясамлівае тры розныя паняцці: паступленне глюкозы ў асобную клетку ў лабараторным посудзе, метабалізм у мітахондрыі сэрца і кантроль глюкозы ў арганізме чалавека. Кожнае з іх мае свае паказчыкі і абмежаванні. Гэты артыкул размяжоўвае іх.

Кароткі адказ: метыленавы сіні сапраўды актывуе транспарт глюкозы ў адной добра вывучанай клетачнай лініі і сапраўды змяняе біяхімічныя працэсы ў мітахондрыях і некаторыя паказчыкі працы сэрца ў пацукоў з дыябетам. Але ў самым працяглым даследаванні на пацуках ён не змяніў узровень глюкозы нашча або глікаванага гемаглабіну, і няма апублікаваных доказаў на людзях, што сістэмнае прымяненне метыленавага сіняга паляпшае паказчыкі цукру ў крыві, HbA1c або інсуліну пры дыябеце.

Клеткі: хутчэйшае паступленне глюкозы праз пераносчыкі, якія ўжо ёсць у мембране

Даследчыкі выкарыстоўвалі фібрабласты L929 — клетачную лінію, у якой паглынанне глюкозы залежыць ад адзінага пераносчыка, GLUT1. Калі прысутнічае толькі адзін пераносчык, любая змена паглынання павінна быць звязаная менавіта з ім.

Калі даследчыкі падзейнічалі на гэтыя клеткі метыленавым сінім, паглынанне мечанай глюкозы ўзрасло на працягу 10 хвілін і залежала ад дозы, дасягаючы прыкладна 800 працэнтаў ад зыходнага ўзроўню пры канцэнтрацыі 50 micromolar за 45 хвілін. Важная кінетычная дэталь: максімальная хуткасць (Vmax) павялічылася, а сроднасць (Km) і колькасць бялку GLUT1 засталіся нязменнымі. Тая ж колькасць дзвярэй прапускала больш глюкозы за хвіліну. Фарбавальнік актываваў пераносчыкі, якія ўжо былі ў мембране, а не дадаваў новыя.

Кантрольныя эксперыменты ўдакладняюць карціну. Адноўленая (бясколерная) форма не давала ніякага эфекту. Пазаклетачны акісляльнік, які перашкаджаў пранікненню фарбавальніка ў клеткі, блакаваў і афарбоўванне, і стымуляцыю. Блакатары сігнальных шляхоў АМФ-кіназы і PI-кіназы нічога не змянілі, што сведчыць супраць удзелу гэтых двух вядомых сігнальных механізмаў.

Першай гіпотэзай быў акісляльна-аднаўленчы цыкл: фарбавальнік пераносіць электроны, выклікае лёгкі стрэс у клетцы, а клеткі ў стане стрэсу адкрываюць вароты для глюкозы. Наступнае даследаванне праверыла гэтую ідэю. Даследчыкі выкарысталі метыл-бэта-цыкладэкстрын — малекулу ў форме кольца, якая захоплівае метыленавы сіні ў комплекс уключэння (канстанта асацыяцыі каля 310 M-1). Захоплены фарбавальнік не афарбоўваў клеткі і не стымуляваў паглынанне, а яго вымыванне цесна карэлявала са знікненнем эфекту. Выснова даследчыкаў супярэчыла гіпотэзе пра акісляльна-аднаўленчы механізм: актывацыя, верагодна, вынікае з прамога ўзаемадзеяння фарбавальніка з нейкім бялком у шляху актывацыі GLUT1, а не з агульнага акісляльнага стрэсу.

Механізм дзеяння мае вузкія межы. Метыленавы сіні можа хутка і зварачальна актываваць паглынанне праз GLUT1 у клетках L929 дзякуючы пранікненню ў клетку і ўзаемадзеянню на ўзроўні бялку. Гэта нічога не кажа пра інсулін, падстраўнікавую залозу або цукар у крыві жывой жывёлы. Каб даведацца больш пра фарбавальнік як пераносчык электронаў, глядзіце як метыленавы сіні дзейнічае як пераносчык электронаў. Пра правілы інтэрпрэтацыі клетачных даследаванняў глядзіце як чытаць даследаванні метыленавага сіняга.

Пацукі з дыябетам: змены ў сэрцы, нязменны цукар у крыві

Даследаванні на жывёлах пераходзяць да іншага паняцця: сэрца пры дыябеце. У абодвух даследаваннях на пацуках выкарыстоўвалі стрэптазатацын — таксін, які разбурае бэта-клеткі, што выпрацоўваюць інсулін, і стварае стан, падобны да дыябету 1 тыпу. Чытачам, якія шукаюць інфармацыю пра метыленавы сіні і дыябет 2 тыпу, варта адразу ўлічыць гэтую неадпаведнасць. Гэта не жывёлы з дыябетам 2 тыпу.

У даследаванні працяглага прымянення самцы пацукоў лініі Lewis атрымлівалі 10 mg на kg у дзень з пітной вадой на працягу 11 тыдняў, а таксама невялікія дозы інсуліну, каб прадухіліць знясіленне без нармалізацыі глюкозы. У мітахондрыях сэрца фарбавальнік спрыяў акісленню NADH, павышаў узровень NAD+ і ўзмацняў дэацэтылазную актыўнасць Sirtuin 3. Пратэомны аналіз выявіў зніжэнне ацэтылявання ў 83 участках 34 мітахандрыяльных бялкоў, звязаных з акісленнем тлушчаў, цыклам цытрынавай кіслаты і транспартам электронаў. Акісленне доўгаланцуговых тлушчаў і актыўнасць гідраксіацыл-КоА-дэгідрагеназы знізіліся; гэта інтэрпрэтавалі як змяншэнне празмернай і негнуткай залежнасці сэрца пры дыябеце ад тлушчаў. Паказчыкі аб'ёмаў і фракцыі выкіду палепшыліся, а маркер гіпертрафіі нармалізаваўся, хоць ціск і хуткасць скарачэння заставаліся зніжанымі.

Вось самы важны вынік: глікемія не змянілася. Узровень глюкозы нашча і не нашча заставаўся высокім, а HbA1c — каля 5.6 працэнта як у пацукоў з дыябетам, якія атрымлівалі рэчыва, так і ў тых, якія яго не атрымлівалі; значнага эфекту ўмяшання не было. Фарбавальнік таксама не выправіў дэфект дыхання з удзелам комплексаў I і II у ізаляваных мітахондрыях. Некаторыя паказчыкі працы сэрца палепшыліся, а кантроль глюкозы і асноўны дэфект дыхання — не. Розныя вынікі засталіся рознымі.

Другое даследаванне праводзілася на больш дробным узроўні: мітахондрыі, ізаляваныя з сэрцаў здаровых пацукоў і пацукоў з дыябетам працягласцю два месяцы, падчас вымярэння атрымлівалі адну нізкую дозу 0.1 micromolar. Спажыванне кіслароду павялічылася як з субстратамі комплексу I, так і з субстратамі комплексу II. Але выдзяленне перакісу вадароду залежала ад паліва: павялічвалася з глутаматам і малатам, зніжалася з сукцынатам. Утрыманне кальцыю не змянілася. Гэта мітахандрыяльная фармакалогія, а не выпрабаванне функцыі сэрца або кантролю глюкозы. Яго ўрок у тым, што фарбавальнік не з'яўляецца антыаксідантам з аднастайным дзеяннем. Павелічэнне або зніжэнне выдзялення акісляльнікаў залежыць ад таго, які субстрат выкарыстоўвае мітахондрыя. Па сумежнай тэме глядзіце матэрыял пра метыленавы сіні ў сардэчна-сасудзістых даследаваннях.

Табліца мадэляў і канчатковых паказчыкаў: што правяралі, што змянілася, а што не

Мадэль	Што рабіў метыленавы сіні	Вымераны канчатковы паказчык	Вынік
Фібрабласты L929, толькі GLUT1, паглынанне мечанай глюкозы	Хуткая актывацыя наяўных пераносчыкаў, Vmax павялічылася, Km не змянілася, новага бялку GLUT1 не з'явілася	Хуткасць паглынання глюкозы ў лабараторным посудзе	Павелічэнне да ~8 разоў пры 50 micromolar, зварачальнае пасля вымывання
Фібрабласты L929 з цыкладэкстрынавай пасткай	Фарбавальнік звязваўся па-за клеткамі, афарбоўванне знікала	Стымуляцыя паглынання	Блакавалася разам з афарбоўваннем; гэта падтрымлівае гіпотэзу прамога ўзаемадзеяння з бялком, а не агульнага акісляльна-аднаўленчага стрэсу
Пацукі з STZ-індукаваным дыябетам, 10 mg/kg/day пероральна, 11 тыдняў	Акісленне NADH, павышэнне NAD+, павышэнне актыўнасці Sirtuin 3, дэацэтыляванне 83 мітахандрыяльных участкаў, зніжэнне акіслення доўгаланцуговых тлушчаў	Аб'ёмы сэрца, фракцыя выкіду, маркер гіпертрафіі	Часткова палепшыліся (аб'ёмы, фракцыя выкіду, ANP нармалізаваліся; ціск і dP/dt заставаліся зніжанымі)
Тое ж даследаванне працяглага прымянення на пацуках	Той жа рэжым увядзення	Глюкоза нашча, глюкоза не нашча, HbA1c	Значных змен не было; дыябет заставаўся дыябетам
Тое ж даследаванне працяглага прымянення на пацуках, ізаляваныя мітахондрыі	Працяглае пероральнае ўвядзенне, затым вымярэнне дыхання ex vivo	Акісляльнае фасфарыляванне з удзелам комплексаў I і II	Дэфект не выпраўлены
Ізаляваныя мітахондрыі сэрца здаровых пацукоў і пацукоў з дыябетам, аднаразовае ўздзеянне 0.1 micromolar	Перанакіраванне электронаў падчас рэспіраметрыі	Спажыванне кіслароду	Павялічылася з субстратамі комплексаў I і II
Тое ж даследаванне аднаразовага ўздзеяння на мітахондрыі	Той жа рэжым увядзення	Выдзяленне перакісу вадароду	Залежала ад субстрату: павялічвалася з глутаматам/малатам, зніжалася з сукцынатам
Людзі, сістэмнае ўвядзенне	Няма апублікаванага выпрабавання з асноўным глікемічным паказчыкам і апублікаванымі вынікамі	HbA1c, глюкоза нашча, інсулін	Апублікаваных дадзеных пра паляпшэнне не знойдзена

Людзі: дадзеных пра глікемію амаль няма

Выпрабаванне можа вывучаць раны ў людзей з дыябетам, не даследуючы кантроль глюкозы, а даследаванне стаматалагічнай працэдуры можа паведамляць HbA1c як дадатковы паказчык, не правяраючы лячэнне дыябету.

Адно зарэгістраванае выпрабаванне, NCT05850611, плануе пероральнае прымяненне метыленавага сіняга (70 mg у малацэ, чатыры тыдні) пры язве дыябетычнай ступні з вымярэннем, сярод іншага, глюкозы нашча, інсуліну і HbA1c, але вынікі не апублікаваныя. Невялікае апублікаванае пілотнае даследаванне спалучала гель з плазмы, узбагачанай трамбацытамі, з нізкай пероральнай дозай фарбавальніка пры язве ступні і паведамляла вынікі, звязаныя з ранай і аксігенацыяй, а не з глікеміяй. Стаматалагічныя выпрабаванні, у якіх фарбавальнік прымянялі мясцова як антымікробны сродак, актываваны святлом, у пацыентаў з парадантытам і дыябетам, не выявілі значнай перавагі паводле HbA1c. Фарбавальнік у парадантальнай кішэні — гэта іншая канцэпцыя, чым сістэмная метабалічная тэрапія, таму гэтыя нулявыя вынікі таксама нічога не кажуць пра пероральнае ўвядзенне.

Сумленнае падсумаванне: няма апублікаваных доказаў на людзях, што сістэмнае прымяненне метыленавага сіняга паляпшае HbA1c, глюкозу нашча або інсулін пры дыябеце. Адсутнасць доказаў не даказвае адсутнасці эфекту, але не дазваляе прымаць маркетынгавыя заявы, якія падаюць паглынанне клеткамі або вынікі даследаванняў сэрца пацукоў як доказ кантролю глюкозы. Пра абмежаванні бяспекі, якія варта ведаць перад любымі эксперыментамі, у тым ліку пра рызыку серотонінавага сіндрому пры спалучэнні з распаўсюджанымі антыдэпрэсантамі, глядзіце бяспека метыленавага сіняга і ўзаемадзеянні з лекамі.

Як выкарыстоўваць гэтыя доказы, не падманваючы сябе

Уявіце тры механізмы. Першы — гэта дзверы для глюкозы ў адной клетцы, вырашчанай у культуры. Другі — мітахондрыя ў сэрцы пацука. Трэці — чалавек з дыябетам, з падстраўнікавай залозай, печанню, мышцамі, ныркамі, лекамі і прыёмамі ежы. Даказана, што фарбавальнік уздзейнічае на першы і другі механізмы. Для трэцяга не паказана, што ён адказвае паляпшэннем кантролю глюкозы.

У гэтым адрозненні — увесь артыкул у адным абзацы. Заява пра выкарыстанне метыленавага сіняга ў лячэнні дыябету, якая спасылаецца на актывацыю пераносчыкаў або мітахандрыяльнае ацэтыляванне замест глікемічнага паказчыка, падмяняе тэму. Вынікі адносна Sirtuin 3 і акіслення тлушчаў па-ранейшаму вартыя ўвагі, але эксперымент, за якім трэба сачыць, цалкам канкрэтны: кантраляванае выпрабаванне на людзях з дыябетам, дзе HbA1c, глюкоза нашча або інсулін вымяраюцца як асноўны канчатковы паказчык.