Blau de metilè per a les lesions cerebrals: entendre l'evidència preclínica

Un cop al cap, una artèria obstruïda i una malaltia neurodegenerativa de progressió lenta poden acabar amb el mateix problema: el cervell ja no té l'energia necessària per fer la seva feina. Aquest desenllaç compartit explica per què un mateix compost apareix repetidament en la literatura de tots tres àmbits. Però un desenllaç compartit no implica un concepte compartit. Un tractament administrat abans d'una lesió, un tractament administrat durant l'hora posterior i un tractament avaluat mesos més tard posen a prova idees diferents, encara que la xeringa contingui el mateix líquid blau.

Aquest article se centra en la part d'aquesta literatura dedicada a les lesions. Revisa què significa l'ús de blau de metilè per a les lesions cerebrals en experiments amb animals, distingeix la lesió traumàtica de l'ictus i de la neurodegeneració crònica, i mostra per què el moment de l'administració de la dosi explica la majoria de les diferències entre estudis.

Tres lesions, una mateixa fallada energètica

El mecanisme que connecta aquests models es troba dins dels mitocondris. Normalment, els electrons passen per la cadena de transport d'electrons per produir ATP, i una cadena sana manté les espècies reactives d'oxigen sota control. Després d'una lesió, algunes parts de la cadena fallen, la producció d'ATP disminueix i la producció de radicals lliures augmenta. La revisió de 2018 de Molecular Neurobiology descriu el blau de metilè com un transportador alternatiu d'electrons: accepta electrons del NADH i els transfereix al citocrom c, cosa que augmenta l'activitat del complex IV i restableix la síntesi d'ATP fins i tot quan la part inicial de la cadena està afectada.

Les xifres descrites són concretes. En preparacions de cèl·lules i talls de teixit, l'activitat del complex IV va augmentar entre un 30 i un 100 per cent, mentre que el consum d'oxigen augmentava en paral·lel, fet que indica que els electrons addicionals feien feina útil en lloc d'escapar-se en forma de radicals. En un model d'ictus en rates, la producció d'ATP a la regió afectada era aproximadament un 30 per cent superior 24 hores després del tractament que en els animals no tractats. La revisió de 2022 de Biochemistry (Moscow) hi afegeix les conseqüències posteriors: menys estrès oxidatiu, menys neuroinflamació, menys apoptosi, a més d'efectes sobre la monoaminooxidasa, la sintasa d'òxid nítric, la biogènesi mitocondrial, l'autofàgia i l'agregació de proteïnes mal plegades.

Per tant, el concepte és senzill. La lesió obstrueix el recorregut normal dels electrons, i el blau de metilè ofereix una via alternativa. Tot el que ve després depèn de quina lesió es tracta, quan s'administra el compost i com se'n mesuren els efectes.

La lesió traumàtica no és un ictus

En un model de traumatisme cranioencefàlic, la força actua de cop. El dany primari és mecànic: el teixit s'esquinça, els vasos es trenquen i la barrera hematoencefàlica s'obre en qüestió de minuts. Allò sobre què el blau de metilè podria actuar de manera plausible és l'onada secundària que es desenvolupa durant les hores i els dies següents, quan els mitocondris del teixit supervivent fallen, la inflamació s'estén i l'edema augmenta. Les variables de resultat d'aquests estudis reflecteixen aquesta seqüència: volum de la lesió, contingut d'aigua cerebral, supervivència neuronal prop de l'impacte i comportament posterior, com ara la recuperació motora o l'aprenentatge en laberints.

En un model d'ictus o d'isquèmia global, l'agressió té una dinàmica oposada. El flux sanguini s'atura, la fallada energètica es produeix al cap de pocs minuts i el restabliment del flux comporta una lesió de reperfusió pròpia. Aquí, l'administració se sincronitza amb l'esdeveniment vascular, sovint als pocs minuts de l'oclusió o de la reperfusió, i les variables de resultat quantifiquen l'evolució aguda del teixit al llarg d'unes hores o d'un o dos dies: mida de l'infart, flux sanguini i recuperació funcional inicial. Un patró de la literatura sobre ictus és el pretractament: s'administra el compost als animals abans de l'oclusió vascular, cosa que posa a prova la prevenció d'una manera que cap experiment de traumatisme cranial no podria reproduir èticament en humans.

Els resultats sobre ictus són els més sòlids de la literatura sobre lesions, i també inclouen el resultat nul més clar. Les rates que van rebre blau de metilè durant la reperfusió després d'una hora d'oclusió de l'artèria cerebral mitjana presentaven infarts un 30 per cent més petits el dia 2, amb una major preservació del nucli i de la penombra en risc (Shen, 2013). Un estudi d'oclusió permanent va trobar una progressió més lenta del teixit en risc cap a l'infart, però cap reducció del volum final de l'infart a les 24 hores amb cap de les dues dosis avaluades (Rodriguez, 2014). Un tercer estudi d'oclusió va reduir la mida de l'infart aproximadament a la meitat amb la dosi intermèdia i va documentar directament la ultraestructura mitocondrial i la mitofàgia al cervell isquèmic, alhora que descrivia el detall contraintuïtiu que l'apoptosi mesurada augmentava mentre la necrosi disminuïa (Di, 2015). I en la isquèmia global, una infusió contínua a dosis baixes va restablir l'activitat de la citocrom c oxidasa, els nivells d'ATP i el potencial de membrana mitocondrial a la vulnerable regió CA1 de l'hipocamp, va preservar aquestes neurones i va protegir la memòria espacial (Lu, 2016). Val la pena aturar-se en aquesta mesura de CA1: són dades directes d'ATP i de la cadena respiratòria obtingudes dins d'un cervell lesionat, que la literatura sobre TBI majoritàriament infereix en lloc de mesurar.

La neurodegeneració crònica és diferent de totes dues. Els models de les malalties d'Alzheimer, Parkinson i Huntington administren dosis als animals durant setmanes o mesos i mesuren l'agregació de proteïnes, el processament de la dopamina o el deteriorament cognitiu gradual. Aquestes variables de resultat no tenen gairebé res en comú amb una lesió mesurada dies després d'un impacte. Els lectors que traslladen un resultat d'un àmbit a un altre estan fent passar una troballa per una frontera que els experiments mai no van travessar. La nostra guia de la literatura sobre neurodegeneració manté aquests estudis de llarga durada dins del seu propi marc, i la comparació amb l'evidència exclusiva sobre ictus distingeix detalladament els dissenys d'obstrucció vascular dels dissenys d'impacte.

Què van fer realment els models de TBI

No s'ha publicat cap assaig en humans sobre blau de metilè en el traumatisme cranioencefàlic. Tota l'evidència sobre TBI prové de treballs amb animals, principalment rates i ratolins, i es concentra en un petit conjunt d'experiments que val la pena identificar, perquè els seus detalls difereixen de maneres que els resums tendeixen a esborrar.

El primer estudi d'impacte cortical controlat va administrar a les rates 1 mg/kg per via intravenosa una hora després d'un impacte lleu, i després 0.5 mg/kg a les tres hores (Watts, 2014). El volum de la lesió mesurat per ressonància magnètica es va mantenir més baix en els animals tractats durant dues setmanes de seguiment. Els errors de col·locació de les potes en una prova de marxa van disminuir significativament els dies 1, 2 i 7, però no el dia 14. En l'observació microscòpica del dia 14, el recompte de neurones en degeneració al còrtex lesionat era de 270 enfront de 368 per camp, i el de tincions de Nissl anormals, de 41 enfront de 73. En altres paraules, protecció inicial, però amb un avantatge conductual que s'esvaïa a la segona setmana.

Un disseny de lesió difusa va utilitzar percussió de fluid a la línia mitjana en ratolins i una única dosi intravenosa de 2 mg/kg durant la primera mitja hora (Fenn, 2015). Els animals tractats van mostrar una expressió menys intensa de gens inflamatoris, menys micròglia inflamatòria, menys edema aparent i cap comportament de tipus depressiu el dia 7. Els resultats nuls són igualment importants: la lesió mateixa només va augmentar modestament el contingut d'aigua cerebral, i el blau de metilè no va revertir la pèrdua de pes corporal ni el dèficit de coordinació motora. Antiinflamatori no vol dir plenament protector.

Dos estudis en ratolins van utilitzar la mateixa pauta, 1 mg/kg a una hora, 0.5 mg/kg a les sis hores i després administració diària durant tres dies, i van ampliar l'estudi del mecanisme. En un model d'impacte cortical, el tractament va reduir el volum de la lesió a les 24 hores, a les 72 hores i el dia 14, alhora que preservava neurones i augmentava els marcadors d'autofàgia (Zhao, 2016). En un model de percussió de fluid, va reduir l'apoptosi neuronal, va reforçar una barrera hematoencefàlica amb permeabilitat augmentada i va millorar les puntuacions neurològiques durant dues setmanes (Shen, 2019). Tanmateix, el contingut d'aigua cerebral no mostrava cap diferència a les 72 hores en l'estudi de Zhao, i el rendiment en la prova del rotarod tampoc no en mostrava els dies 1 i 3 en l'estudi de Shen. Les variables de lesió i supervivència cel·lular van canviar; les d'inflor i funció motora inicial no sempre ho van fer.

L'experiment que destaca pel moment de l'administració és el de dosificació tardana (Watts, 2016). Amb el mateix model d'impacte, la primera dosi no es va administrar fins a 24 hores després de la lesió. El dia 2, el grup d'administració tardana mostrava reduccions de la lesió comparables a les dels animals tractats durant les primeres hores, i la reducció persistia els dies 7 i 14. El senyal conductual era més feble: la millora dels errors de col·locació de les potes en el grup d'administració tardana era una tendència no significativa. Un laboratori, un model, una finestra de 24 hores. Això és evidència real que la finestra s'estén més enllà de les primeres hores, però també és tota l'evidència disponible per a aquesta afirmació. Cal tenir present el parany de la paraula «tardana» en altres treballs: una sèrie russa amb un títol centrat en la neuroprotecció diferida administrava la dosi als 30 minuts i feia servir «diferida» per referir-se a resultats duradors, no a un inici tardà.

Un estudi més petit de lesió focal en rates completa la perspectiva temporal des de l'altra direcció: tant l'administració immediatament abans de la lesió com l'administració 30 minuts després van reduir la disfunció de les extremitats (Stelmashook, 2019). El pretractament funciona al laboratori precisament perquè el laboratori programa la lesió.

El rigor amb les dosis és important aquí. Les revisions descriuen les dosis baixes com a estimuladores de la respiració mitocondrial i les dosis altes com a inhibidores, el mateix patró bifàsic que s'observa en la farmacologia del blau de metilè. Per això els resultats no es poden interpretar com «més blau, més recuperació». Cada estudi avalua un punt d'una corba. L'explicació de la relació dosi-resposta ressegueix aquesta corba en diversos models, i el perfil de seguretat i efectes secundaris aborda què fan, en canvi, les dosis més altes.

Llegiu la taula en conjunt: el mateix compost, tres rellotges diferents. La prevenció correspon a la fila central, el tractament immediat a les dues primeres i els resultats tardans a la primera i la tercera.

Prevenció, tractament immediat, resultats tardans

La prevenció és l'afirmació més fàcil de malinterpretar. En els models d'isquèmia, els animals que reben la dosi abans de l'oclusió vascular evolucionen millor, i aquest resultat de vegades se cita com si el blau de metilè protegís qualsevol cervell contra qualsevol agressió futura. No demostra res d'això. Demostra que uns mitocondris preparats amb una via alternativa per als electrons toleren millor una pèrdua programada de flux sanguini. Ningú no programa un traumatisme cranial.

El tractament immediat és on es concentra l'evidència sobre TBI. L'administració durant les hores posteriors a l'impacte actua sobre la cascada de lesió secundària mentre encara s'està desenvolupant: fallada energètica, estrès oxidatiu, inflamació i inflor. Les millores en les variables de lesió i edema són efectes reals del tractament, però corresponen al tractament d'un procés, no a la reversió del teixit esquinçat.

Els resultats tardans són el tercer concepte. El comportament mesurat setmanes després de la lesió, o el processament de proteïnes mesurat després de mesos en un model degeneratiu, respon a si la protecció inicial va persistir o si els processos lents van canviar de curs. Una lesió més petita a les 24 hores, una tendència conductual no significativa després d'una primera dosi retardada 24 hores i una millora en un laberint després de mesos d'administració crònica són tres afirmacions diferents amb tres exigències de prova diferents, i actualment només la primera supera el seu llindar més d'una vegada.

Què no pot demostrar aquesta evidència

Tots els resultats anteriors tenen el mateix límit. Els mitocondris dels rosegadors responen al blau de metilè de maneres que els mitocondris humans podrien compartir, però una rata que rep una dosi intravenosa minuts després d'un impacte calibrat no és una persona que arriba a urgències hores després d'una caiguda. L'anestèsia, la gravetat controlada de la lesió, els animals joves i sans i el seguiment breu limiten allò que es pot extrapolar. No existeix cap estudi sobre blau de metilè en lesions per explosió, de manera que el tipus de lesió més rellevant per als lectors de l'àmbit militar és el que té menys evidència.

Tampoc no s'ofereix cap extrapolació de dosis. La literatura amb animals utilitza les vies intravenosa i intraperitoneal amb dosis escollides per al control experimental, no les gotes orals de venda al detall. Res d'aquests estudis no estableix una pauta per a humans, i cap d'ells no avalua el blau de metilè juntament amb l'atenció habitual del traumatisme cranial.

Per tant, el resum honest cap en un paràgraf. En rosegadors, el blau de metilè administrat al voltant del moment d'una lesió cerebral traumàtica o isquèmica preserva la producció energètica mitocondrial, i aquesta preservació va seguida de lesions més petites i millors puntuacions de recuperació. Un estudi d'impacte va mantenir part de l'efecte sobre la lesió amb una primera dosi retardada 24 hores. No s'ha avaluat si res d'això passa en cervells humans lesionats, i la literatura sobre TBI i la d'ictus posen a prova moments d'administració diferents amb variables de resultat diferents. Qui vengui certeses a partir d'aquesta evidència hi està afegint un ingredient que els experiments mai no van contenir.