Blau de metilè i neurotransmissors: serotonina, dopamina, GABA i acetilcolina

Una afirmació habitual sobre el blau de metilè diu que augmenta la serotonina, augmenta la dopamina, calma el GABA i potencia l’acetilcolina, tot alhora. Aquesta frase tracta quatre troballes de laboratori independents com si fossin un únic efecte dins d’una persona. Els articles que hi ha al darrere van mesurar dianes diferents, en preparacions diferents, a concentracions que difereixen en un factor d’aproximadament mil. Quan se separen les dianes, el panorama esdevé més interessant i exigeix més prudència del que permet aquella única frase.

La idea que organitza l’article és senzilla. Una molècula que s’uneix a un enzim en un tub d’assaig ha fet una sola cosa: unir-se a un enzim en un tub d’assaig. Que això modifiqui el nivell d’un neurotransmissor en un cervell viu depèn de la concentració que arriba al teixit, de la forma química en què es troba la molècula quan hi arriba i de tot el que fa aquesta molècula a la mateixa concentració. Cada secció següent manté aquestes tres preguntes vinculades a la troballa corresponent.

Serotonina: dues dianes, dues concentracions

La serotonina disposa de les proves més sòlides dels quatre sistemes, i provenen de dues dianes moleculars diferents que no s’han de confondre.

La primera diana és la monoaminooxidasa de tipus A, l’enzim mitocondrial que degrada la serotonina. El blau de metilè inhibeix la MAO-A humana purificada com a inhibidor d’unió forta, amb una Ki propera a 27 nanomolar, mentre que la MAO-B necessita concentracions molt més elevades per resultar afectada, tal com mostra l’estudi cinètic que va relacionar el colorant amb la toxicitat serotoninèrgica. Una línia de recerca paral·lela va trobar la mateixa selectivitat en teixit pineal de rata, on el bloqueig de la MAO-A va augmentar els indoles derivats de la serotonina, va reduir el metabòlit de la serotonina 5-HIAA i va alterar un reflex de redreçament vinculat a la serotonina en granotes, segons l’estudi sobre colorants redox i indoles pineals. Dues preparacions diferents, una mateixa direcció: menys degradació i més serotonina retinguda allà on l’enzim l’hauria eliminada.

La segona diana és el mateix transportador de serotonina. En cèl·lules que expressaven el transportador humà, el blau de metilè va reduir la captació tant d’un substrat fluorescent com de serotonina marcada, amb una IC50 d’aproximadament 1.4 micromolar, i va suprimir els corrents induïts per la serotonina en registres de patch-clamp, segons la caracterització directa del blau de metilè sobre el SERT. Els autors van comprovar les explicacions alternatives més evidents i van trobar que l’efecte era independent de la senyalització del cGMP, dels canvis de calci i de l’expressió del transportador a la superfície cel·lular.

Fixeu-vos en la distància entre les dues xifres. La inhibició de la MAO-A es produeix en el rang nanomolar. La inhibició del transportador necessita aproximadament cinquanta vegades més colorant. Una exposició baixa que actuï plenament sobre l’enzim pot tenir un efecte mínim sobre el transportador. Qui combina aquests resultats en una única afirmació sobre la serotonina està fent una mitjana de dos rangs de dosi diferents.

Si alguna d’aquestes dianes és rellevant en una persona que pren altres fàrmacs serotoninèrgics és una qüestió de medicació, i correspon a la guia d’interaccions farmacològiques. Aquest article traça el mapa de les dianes; aquella pàgina recull les orientacions clíniques.

Dopamina: el cas directe menys sòlid

La dopamina és on l’honestedat exigeix més contenció. No hi ha cap estudi ben consolidat que mostri que el blau de metilè bloqueja el transportador de dopamina o s’uneix directament als receptors de dopamina. La IC50 del transportador de 1.4 micromolar que se cita sovint correspon al transportador de serotonina, no al DAT, i no s’hauria d’atribuir mai a aquest últim.

El que existeix, en canvi, és indirecte. Com que els enzims MAO també metabolitzen la dopamina, la inhibició de la MAO preserva la dopamina juntament amb la serotonina i la noradrenalina. En preparacions mitocondrials, el blau de metilè va bloquejar la conversió de la neurotoxina MPTP en el seu producte tòxic dopaminèrgic, mediada per la MAO-B, amb una potència comparable a la del deprenil, un fàrmac per al Parkinson, tal com descriuen l’estudi de bioactivació de l’MPTP i altres treballs relacionats sobre la MAO-B. Els estudis amb animals hi afegeixen fragments: un augment d’aproximadament tres vegades de l’alliberament basal de dopamina en talls de l’estriat de rata a 10 micromolar, estudiat en un context de senyalització de l’òxid nítric i no com a bloqueig del transportador, i resultats regionals dispars després d’una administració sistèmica, amb alguns estudis que van trobar augments de serotonina i noradrenalina mentre la dopamina gairebé no canviava.

Per tant, el relat sobre la dopamina és real, però indirecte. Passa per un enzim que processa diverses monoamines alhora, no per una diana específica de la dopamina. Qualsevol afirmació que el blau de metilè augmenta la dopamina en persones se salta el pas en què això s’hauria d’haver demostrat.

GABA: bloquejar el fre a la cavitat d’unió

La troballa sobre el GABA és precisa i va a contracorrent de la reputació del colorant. En cèl·lules que expressaven receptors GABA-A humans, el blau de metilè va inhibir els corrents induïts pel GABA a partir d’aproximadament 3 micromolar, amb una IC50 propera a 31 micromolar per a la configuració habitual alpha1-beta2-gamma2, segons l’estudi electrofisiològic que va localitzar el lloc d’acció.

La localització del lloc d’acció és la part valuosa. Les mutacions al lloc de la picrotoxina van deixar la inhibició intacta, i els llocs de les benzodiazepines i del zinc es van descartar mitjançant comparacions entre subunitats. En canvi, les mutacions en dos residus que se sap que formen la mateixa cavitat d’unió del GABA van reduir notablement el bloqueig, cosa que identifica l’acció com un antagonisme competitiu al lloc de l’agonista, i no com una modulació al·lostèrica en un altre lloc. L’efecte es va mantenir en combinacions de subunitats sinàptiques i extrasinàptiques i va desaparèixer ràpidament en retirar el compost.

Això crea una tensió real que val la pena exposar amb claredat. Una molècula investigada com a suport per a la memòria també suprimeix la transmissió inhibitòria ràpida en una preparació de laboratori. Que aquesta supressió es produeixi en un cervell viu depèn de la concentració local, i 31 micromolar és una concentració elevada en relació amb la majoria d’exposicions sistèmiques, qüestió que s’aborda a la secció final. La tensió mateixa és la troballa; resoldre-la requeriria experiments que ningú no ha fet.

Acetilcolina: dues vies d’acció oposades

En el cas de l’acetilcolina, hi ha dues troballes que apunten en direccions oposades, i és precisament per això que s’han de presentar per separat.

D’una banda, el blau de metilè inhibeix els enzims que eliminen l’acetilcolina. L’acetilcolinesterasa dels glòbuls vermells de vaca es va inhibir competitivament al voltant de 0.57 micromolar, l’enzim boví prop de 0.42 micromolar i l’activitat esterasa del plasma humà prop de 1.1 micromolar, amb inhibició de la butirilcolinesterasa en un rang aproximat de 0.4 a 5.3 micromolar segons l’espècie i la preparació, tal com resumeix la revisió de les accions del blau de metilè al sistema nerviós. Alentir l’eliminació deixa més neurotransmissor a la sinapsi, la mateixa lògica que hi ha darrere de diversos fàrmacs aprovats per a l’Alzheimer.

Però la química hi imposa una condició. La forma blava oxidada inhibeix l’enzim; la forma incolora reduïda no ho fa, i les incubacions llargues que permeten que el colorant es redueixi donen una inhibició més feble només per aquest motiu. Qualsevol valor d’un assaig de colinesterasa porta associada una variable invisible: quina proporció del colorant encara era blava quan es va mesurar.

D’altra banda, el blau de metilè bloqueja el receptor nicotínic alpha7, un dels receptors sobre els quals actua l’acetilcolina. Els receptors alpha7 humans expressats en oòcits de granota es van inhibir amb una IC50 propera a 3.4 micromolar mitjançant un antagonisme no competitiu i independent del voltatge que no modificava la potència de l’agonista, i 3 micromolar van abolir les respostes sinàptiques induïdes per la colina en talls de l’hipocamp de rata, segons l’estudi del receptor alpha7. Així, a concentracions similars en el rang micromolar baix, el colorant preserva el neurotransmissor i alhora atenua l’activitat d’un dels seus receptors. L’efecte net sobre la senyalització colinèrgica no es pot deduir de cap de les dues troballes per separat. Aquesta ambigüitat connecta amb la literatura més àmplia sobre l’Alzheimer i amb el debat relacionat sobre la recerca cognitiva i de malalties, però aquí no queda resolta.

La comparació, en un sol lloc

Tres ordres de magnitud separen la diana més sensible de la menys sensible. Aquesta amplitud resumeix l’article en una sola taula.

Aquestes concentracions arriben al cervell?

Una xifra obtinguda en un tub d’assaig no significa res sense una xifra d’exposició al costat. Després d’un bol intravenós d’aproximadament 1.4 mg per kg, s’han descrit nivells plasmàtics mitjans en humans d’uns 5 micromolar, mentre que una dosi oral de 100 mg va produir nivells en sang total propers a 0.08 micromolar en la mateixa línia de literatura científica. Els estudis de distribució en rates troben nivells cerebrals aproximadament entre deu i vint vegades superiors als nivells circulants, tot i que es tracta del colorant total en teixit homogeneïtzat, no del colorant oxidat lliure en una sinapsi; a més, una unió a les proteïnes plasmàtiques propera al 94 per cent i la distribució entre les cèl·lules sanguínies redueixen encara més la fracció lliure.

Si es compara amb la taula, el patró és gradual, no binari. La inhibició de la MAO-A se situa molt per sota de les exposicions intravenoses habituals i és farmacològicament plausible sempre que el colorant s’administri per aquesta via. Els efectes sobre la colinesterasa i l’alpha7 se situen en el rang micromolar baix, amb el qual se superposen els pics intravenosos, però al qual potser no arriben les dosis orals habituals. La IC50 del GABA-A de 31 micromolar se situa per sobre de la majoria d’exposicions sistèmiques plausibles, cosa que fa que aquest bloqueig concret sigui el més difícil d’invocar en una persona. Cada fila d’aquesta comparació necessita la mateixa reserva: la concentració rellevant és la del colorant lliure, oxidat i extracel·lular a la diana, una quantitat que cap extracció de sang mesura directament.

Què no s’ha de concloure

Cap fila de la taula estableix que el blau de metilè augmenti o redueixi de manera predictible cap neurotransmissor en una persona. La inhibició enzimàtica en una preparació purificada, el bloqueig d’un transportador en una línia cel·lular i l’antagonisme d’un receptor en un tall de teixit es troben, cadascun, a un pas experimental controlat de distància de la realitat sinàptica, i la secció colinèrgica mostra com dues troballes certes es contraresten i deixen un resultat incert. L’ús responsable d’aquesta pàgina és com a mapa de les dianes a les quals s’ha demostrat que la molècula pot actuar, amb la intensitat de l’acció indicada, perquè el debat sobre els mecanismes es mantingui ancorat en allò que realment es va mesurar. Pel que fa a com aquestes vies d’acció interactuen amb la medicació prescrita, la guia d’interaccions és la pàgina que assumeix aquesta responsabilitat, juntament amb més context als fonaments de farmacologia i a l’article complementari que explica els mecanismes.