Метыленавы сіні і нейрамедыятары: сератанін, дафамін, GABA і ацэтылхалін

Часта пра метыленавы сіні кажуць, што ён павышае сератанін, павышае дафамін, супакойвае сістэму GABA і ўзмацняе дзеянне ацэтылхаліну — усё адначасова. Такое сцвярджэнне падае чатыры асобныя лабараторныя вынікі як адзін эфект у арганізме чалавека. Даследаванні, на якіх яно грунтуецца, вымяралі розныя мішэні ў розных эксперыментальных сістэмах пры канцэнтрацыях, якія адрозніваюцца прыкладна ў тысячу разоў. Калі разглядаць мішэні паасобку, карціна становіцца і больш цікавай, і больш асцярожнай, чым дазваляе гэтае адзінае сцвярджэнне.

Асноўная ідэя простая. Малекула, якая звязваецца з ферментам у прабірцы, зрабіла толькі адно: звязалася з ферментам у прабірцы. Ці зменіць гэта ўзровень нейрамедыятара ў жывым мозгу, залежыць ад канцэнтрацыі, якая дасягае тканкі, ад хімічнай формы малекулы на момант яе паступлення і ад усіх іншых яе дзеянняў пры той жа канцэнтрацыі. У кожным раздзеле ніжэй гэтыя тры пытанні разглядаюцца разам з адпаведным вынікам.

Сератанін: дзве мішэні, дзве канцэнтрацыі

З чатырох сістэм для сератаніну ёсць найбольш пераканаўчая доказная база. Яна датычыцца дзвюх розных малекулярных мішэняў, якія не варта аб'ядноўваць.

Першая мішэнь — монаамінаксідаза тыпу A, мітахандрыяльны фермент, які расшчапляе сератанін. Метыленавы сіні інгібіруе ачышчаную чалавечую MAO-A як інгібітар з моцным звязваннем і Ki каля 27 нанамоляў, тады як для ўздзеяння на MAO-B патрэбныя значна вышэйшыя канцэнтрацыі. Гэта паказана ў кінетычным даследаванні, якое звязала фарбавальнік з сератанінавай таксічнасцю. У сумежным кірунку даследаванняў такую ж селектыўнасць выявілі ў тканцы эпіфіза пацукоў: блакада MAO-A павялічвала колькасць індолаў, утвораных з сератаніну, зніжала ўзровень метабаліту сератаніну 5-HIAA і змяняла звязаны з сератанінам рэфлекс выпрамлення ў жаб. Пра гэта паведамляецца ў даследаванні акісляльна-аднаўленчых фарбавальнікаў і індолаў эпіфіза. Дзве розныя эксперыментальныя сістэмы, адзін кірунак: менш расшчаплення, больш захаванага сератаніну там, дзе фермент звычайна яго выдаляў бы.

Другая мішэнь — сам транспарцёр сератаніну. У клетках, якія экспрэсуюць чалавечы транспарцёр, метыленавы сіні зніжаў захоп як флуарэсцэнтнага субстрату, так і мечанага сератаніну з IC50 каля 1.4 мікрамоля і прыгнятаў токі, выкліканыя сератанінам, пры рэгістрацыі метадам patch-clamp. Гэта апісана ў непасрэднай характарыстыцы дзеяння метыленавага сіняга на SERT. Аўтары праверылі відавочныя альтэрнатыўныя тлумачэнні і выявілі, што эфект не залежыць ад сігналізацыі cGMP, змен кальцыю і экспрэсіі транспарцёра на паверхні клеткі.

Звярніце ўвагу на розніцу паміж гэтымі двума значэннямі. Інгібіраванне MAO-A адбываецца пры нанамалярных канцэнтрацыях. Для інгібіравання транспарцёра патрэбна прыкладна ў пяцьдзясят разоў больш фарбавальніка. Нізкая экспазіцыя, якая цалкам уздзейнічае на фермент, можа амаль не закранаць транспарцёр. Аб'ядноўваючы гэтыя вынікі ў адно сцвярджэнне пра сератанін, чалавек фактычна зводзіць два розныя дыяпазоны доз да аднаго.

Ці мае якая-небудзь з гэтых мішэняў значэнне для чалавека, які прымае іншыя сератанінергічныя прэпараты, — пытанне лекавай тэрапіі, і яно належыць да кіраўніцтва па лекавых узаемадзеяннях. Гэты артыкул апісвае мішэні; клінічныя рэкамендацыі змяшчаюцца на той старонцы.

Дафамін: найслабейшыя доказы прамога дзеяння

У выпадку дафаміну сумленнасць патрабуе найбольшай стрыманасці. Няма пераканаўча пацверджанага даследавання, якое паказвала б, што метыленавы сіні блакуе транспарцёр дафаміну або непасрэдна звязваецца з дафамінавымі рэцэптарамі. Часта цытаванае значэнне IC50 для транспарцёра — 1.4 мікрамоля — адносіцца да транспарцёра сератаніну, а не да DAT, і яго ніколі не варта прыпісваць іншай мішэні.

Існуючыя даныя замест гэтага датычацца ўскоснага дзеяння. Паколькі ферменты MAO таксама метабалізуюць дафамін, інгібіраванне MAO захоўвае дафамін разам з сератанінам і норадрэналінам. У мітахандрыяльных прэпаратах метыленавы сіні блакаваў апасродкаванае MAO-B ператварэнне нейратаксіну MPTP у рэчыва, таксічнае для дафамінергічнай сістэмы, з сілай дзеяння, супастаўнай з дэпрэнілам — прэпаратам для лячэння хваробы Паркінсана. Гэта апісана ў даследаванні біяактывацыі MPTP і звязаных працах пра MAO-B. Даследаванні на жывёлах дадаюць асобныя фрагменты: прыкладна трохразовае павелічэнне базальнага выдзялення дафаміну са зрэзаў стрыятума пацукоў пры 10 мікрамолях, вывучанае ў кантэксце сігналізацыі аксіду азоту, а не блакады транспарцёра; і неаднастайныя вынікі ў розных участках мозгу пасля сістэмнага ўвядзення, прычым у некаторых даследаваннях сератанін і норадрэналін павышаліся, а дафамін амаль не змяняўся.

Такім чынам, сувязь з дафамінам рэальная, але ўскосная. Яна праходзіць праз фермент, які адначасова апрацоўвае некалькі монаамінаў, а не праз мішэнь, спецыфічную для дафаміну. Любое сцвярджэнне, што метыленавы сіні павышае дафамін у людзей, прапускае этап, на якім гэта трэба было б фактычна паказаць.

GABA: блакаванне тармажэння ў кішэні звязвання

Вынік для GABA дакладны і супярэчыць звыкламу ўяўленню пра гэты фарбавальнік. У клетках, якія экспрэсуюць чалавечыя рэцэптары GABA-A, метыленавы сіні інгібіраваў токі, выкліканыя GABA, пачынаючы прыкладна з 3 мікрамоляў, з IC50 каля 31 мікрамоля для распаўсюджанай канфігурацыі alpha1-beta2-gamma2. Гэта паказана ў электрафізіялагічным даследаванні, якое вызначыла месца дзеяння.

Найбольш каштоўная частка — вызначэнне месца дзеяння. Мутацыі ў пікрата́ксінавым участку не змянялі інгібіравання, а бензадыязепінавы і цынкавы ўчасткі былі выключаныя шляхам параўнання субадзінак. Замест гэтага мутацыі двух амінакіслотных рэшткаў, якія, як вядома, утвараюць саму кішэню звязвання GABA, рэзка зніжалі блакаванне. Гэта характарызуе дзеянне як канкурэнтны антаганізм на ўчастку звязвання аганіста, а не аластэрычную мадуляцыю ў іншым месцы. Эфект захоўваўся пры розных спалучэннях сінаптычных і пазасінаптычных субадзінак і хутка знікаў пры вымыванні.

Гэта стварае сапраўдную супярэчнасць, якую варта назваць адкрыта. Малекула, якую даследуюць для падтрымкі памяці, таксама прыгнятае хуткую тармазную перадачу ў лабараторнай культуры. Ці адбываецца такое прыгнятанне ў жывым мозгу, залежыць ад мясцовай канцэнтрацыі, а 31 мікрамоль — высокая канцэнтрацыя ў параўнанні з большасцю сістэмных экспазіцый, якія разглядаюцца ў заключным раздзеле. Сама супярэчнасць і ёсць вынікам; каб яе вырашыць, патрэбныя эксперыменты, якіх яшчэ ніхто не праводзіў.

Ацэтылхалін: дзве супрацьлеглыя мішэні

Для ацэтылхаліну ёсць два вынікі, якія паказваюць у супрацьлеглыя бакі, і менавіта таму іх трэба падаваць асобна.

З аднаго боку, метыленавы сіні інгібіруе ферменты, якія выдаляюць ацэтылхалін. Ацэтылхалінэстэраза эрытрацытаў каровы канкурэнтна інгібіравалася прыблізна пры 0.57 мікрамоля, фермент буйной рагатай жывёлы — каля 0.42 мікрамоля, а эстэразная актыўнасць плазмы чалавека — каля 1.1 мікрамоля. Бутырылхалінэстэраза інгібіравалася ў дыяпазоне прыкладна ад 0.4 да 5.3 мікрамоля ў залежнасці ад віду і эксперыментальнага прэпарату. Гэтыя даныя абагульнены ў аглядзе дзеянняў метыленавага сіняга ў нервовай сістэме. Запаволенне выдалення пакідае больш медыятара ў сінапсе — той жа прынцып ляжыць у аснове дзеяння некалькіх ухваленых прэпаратаў для лячэння хваробы Альцгеймера.

Але гэтая хімія мае ўмову. Акісленая сіняя форма інгібіруе фермент; адноўленая бясколерная форма — не. Таму працяглыя інкубацыі, падчас якіх фарбавальнік паспявае аднавіцца, паказваюць слабейшае інгібіраванне ўжо з адной гэтай прычыны. Любое колькаснае значэнне ў аналізе халінэстэразы мае нябачную зменную: якая доля фарбавальніка заставалася сіняй на момант вымярэння.

З іншага боку, метыленавы сіні блакуе нікацінавы рэцэптар alpha7 — адзін з рэцэптараў, на якія дзейнічае ацэтылхалін. Чалавечыя рэцэптары alpha7, экспрэсаваныя ў аацытах жаб, інгібіраваліся з IC50 каля 3.4 мікрамоля праз неканкурэнтны, незалежны ад напружання антаганізм, які не змяняў сілу дзеяння аганіста. А 3 мікрамолі цалкам ліквідавалі сінаптычныя адказы, выкліканыя халінам, у зрэзах гіпакампа пацукоў, як паведамляе даследаванне рэцэптара alpha7. Такім чынам, пры падобных нізкіх мікрамалярных канцэнтрацыях фарбавальнік адначасова захоўвае медыятар і аслабляе дзеянне аднаго з яго рэцэптараў. Сумарны эфект на халінергічную сігналізацыю нельга вызначыць ні па адным з гэтых вынікаў асобна. Гэтая неадназначнасць звязаная з шырэйшай літаратурай пра хваробу Альцгеймера і з адпаведным абмеркаваннем даследаванняў кагнітыўных функцый і захворванняў, але тут яна застаецца нявырашанай.

Параўнанне ў адным месцы

Найбольш адчувальную мішэнь ад найменш адчувальнай аддзяляюць тры парадкі велічыні. Гэты дыяпазон — увесь артыкул у адной табліцы.

Ці дасягаюць гэтыя канцэнтрацыі мозгу?

Значэнне з прабіркі нічога не азначае без значэння экспазіцыі побач. Паведамлялася, што пасля ўнутрывеннага болюснага ўвядзення прыкладна 1.4 мг на кг сярэдні ўзровень у плазме чалавека складаў каля 5 мікрамоляў, тады як у той жа даследчай літаратуры пероральная доза 100 мг давала ўзровень у суцэльнай крыві каля 0.08 мікрамоля. Даследаванні размеркавання ў пацукоў выяўляюць узроўні ў мозгу прыкладна ў дзесяць–дваццаць разоў вышэйшыя за ўзроўні ў кровазвароце. Аднак гэта агульная колькасць фарбавальніка ў гамагенізаванай тканцы, а не свабодны акіслены фарбавальнік у сінапсе. Звязванне з бялкамі плазмы каля 94 працэнтаў і размеркаванне ў клеткі крыві дадаткова зніжаюць свабодную долю.

У параўнанні з табліцай карціна выглядае паступовай, а не бінарнай. Інгібіраванне MAO-A адбываецца значна ніжэй за тыповыя ўнутрывенныя экспазіцыі і фармакалагічна праўдападобнае пры такім спосабе ўвядзення фарбавальніка. Эфекты на халінэстэразу і alpha7 знаходзяцца ў нізкім мікрамалярным дыяпазоне, з якім перакрываюцца пікі пасля ўнутрывеннага ўвядзення, але якога звычайныя пероральныя дозы могуць не дасягаць. IC50 для GABA-A, роўная 31 мікрамолю, знаходзіцца вышэй за большасць праўдападобных сістэмных экспазіцый, таму менавіта гэтае блакаванне найцяжэй абгрунтаваць для цэлага арганізма чалавека. Кожны радок гэтага параўнання патрабуе аднаго і таго ж удакладнення: значэнне мае канцэнтрацыя свабоднага, акісленага, пазаклеткавага фарбавальніка каля мішэні — велічыня, якую ніводны аналіз крыві не вымярае непасрэдна.

Якіх высноў рабіць не варта

Ніводны радок табліцы не даказвае, што метыленавы сіні прадказальна павышае або зніжае ўзровень якога-небудзь нейрамедыятара ў чалавека. Інгібіраванне фермента ў ачышчаным прэпараце, блакаванне транспарцёра ў клетачнай лініі і антаганізм рэцэптара ў зрэзе — кожны з гэтых вынікаў аддзелены ад рэальнай сінаптычнай дзейнасці адным кантраляваным эксперыментальным этапам. А раздзел пра халінергічную сістэму паказвае, як два сапраўдныя вынікі, дзейнічаючы ў супрацьлеглых кірунках, пакідаюць нявызначанасць. Адказнае выкарыстанне гэтай старонкі — успрымаць яе як карту мішэняў, з якімі, як было паказана, узаемадзейнічае малекула, з пазначанай сілай гэтага ўзаемадзеяння, каб абмеркаванне механізмаў заставалася прывязаным да таго, што фактычна вымяралі. За тое, як гэтыя ўзаемадзеянні спалучаюцца з прызначанымі лекамі, адказвае кіраўніцтва па ўзаемадзеяннях, а дадатковы кантэкст даюць матэрыялы пра асновы фармакалогіі і спадарожнае тлумачэнне механізмаў.