Glas methylen mewn ymchwil i strôc a hypoddarlifiad ymenyddol: beth mae tri model yn ei ddangos mewn gwirionedd

Mae rhydweli sydd wedi'i rhwystro, meithriniad celloedd sydd wedi'i amddifadu o faetholion, a llygoden fawr â rhydwelïau gwddf wedi culhau yn swnio fel tri fersiwn o'r un arbrawf. Nid felly y mae. Mae pob un yn gofyn cwestiwn gwahanol, ac mae glas methylen yn rhoi ateb gwahanol ym mhob un. Os cânt eu cymysgu, mae'r llenyddiaeth yn ymddangos yn wrthgyferbyniol. O'u gwahanu, daw patrwm clir i'r amlwg, patrwm sy'n cael ei lywodraethu'n bennaf gan amseru.

Y gwahaniad hwnnw yw holl bwrpas yr adolygiad hwn. Y tri model yw strôc ffocal acíwt, amddifadedd ocsigen a glwcos gydag ailocsigeneiddio mewn celloedd wedi'u meithrin, a hypoddarlifiad ymenyddol cronig dros wythnosau. Mae'r mecanwaith arfaethedig sy'n eu cysylltu yn un mitocondriaidd, ond mae'r canlyniadau'n wahanol oherwydd bod y cyd-destun metabolaidd yn wahanol.

Mae'r tri model yn ateb cwestiynau gwahanol

Fel arfer, cynhyrchir strôc ffocal acíwt mewn llygod mawr drwy gau'r rhydweli ymenyddol ganol, a dalfyrrir yn MCAO. Mae rhwystr tebyg i geulad yn creu craidd isgemig wedi'i amgylchynu gan benwmbra, sef meinwe sydd mewn perygl ond y gellid ei hachub os bydd y llif yn dychwelyd. Y cwestiwn yma yw a yw ymyriad yn arafu twf y cnawdnychiad neu'n cadw gweithrediad o gwmpas adeg ailddarlifiad.

Mae amddifadedd ocsigen a glwcos, a dalfyrrir yn OGD, yn gweithio ar y raddfa gyferbyniol. Rhoddir celloedd ymennydd wedi'u meithrin mewn lefel ocsigen sydd bron yn sero, heb glwcos, ac yna cânt eu dychwelyd i gyfrwng arferol. Nid oes ceulad, cylchrediad cyfochrog, pwysedd gwaed na system imiwnedd. Mae'r cwestiwn yn un cwbl gellog: beth sy'n digwydd i resbiradaeth, ATP a goroesiad pan fydd swbstradau'n diflannu ac yna'n dychwelyd.

Mae hypoddarlifiad ymenyddol cronig yn defnyddio cau parhaol ar y ddwy rydweli garotid mewn llygod mawr, a elwir yn fodel 2VO. Mae llif gwaed i'r blaenymennydd yn gostwng ac yn aros yn isel am wythnosau. Nid oes cnawdnychiad ffocal sydyn nac ailddarlifiad brys. Y cwestiwn yw a yw wythnosau o gymorth metabolaidd yn cadw pibellau gwaed, mitocondria a'r cof yn ystod cyfnod hir o lif isel.

Felly, nid yw gwelliant yn y cof ar ôl un mis o driniaeth yn y model 2VO yn dweud dim yn uniongyrchol am achub ymennydd dynol yn ystod thrombectomi brys. Mae'r gwahaniaeth yn bwysig oherwydd bod y rhan fwyaf o grynodebau optimistaidd yn ei anwybyddu.

Strôc acíwt: amddiffyniad adeg ailddarlifiad, oedi hebddo

Daw'r canlyniad acíwt cliriaf o MCAO dros dro gydag ailddarlifiad. Bu'r rhydweli wedi'i chau am 60 munud mewn llygod mawr, ac yna cawsant ddos isel o las methylen yn fewnwythiennol gan ddechrau adeg ailddarlifiad, gyda dosau pellach ar ôl 3 awr ac ar ddiwrnod 2. Dangosodd MRI fod y briw yn y grŵp a gafodd y cyfrwng yn tyfu tua 19 y cant erbyn diwrnod 2, tra bod y briw yn y grŵp a gafodd y driniaeth yn crebachu tua 17 y cant, gyda chnawdnychiadau terfynol tua 30 y cant yn llai a sgoriau niwrolegol gwell ar ddiwrnodau 2 a 7. Dangosodd y delweddau well goroesiad i feinwe'r craidd a'r penwmbra. Mae'r llenyddiaeth ehangach ar niwroamddiffyniad yn gosod yr amddiffyniad hwn, wedi'i amseru i gyd-fynd ag ailddarlifiad, ochr yn ochr â chanfyddiadau ar isgemia gyffredinol a thrawma.

Mae'r darlun yn newid pan fydd y rhydweli'n parhau wedi'i rhwystro. Mewn arbrawf MCAO parhaol, roedd glas methylen a roddwyd yn ystod isgemia barhaus yn arafu ehangu'r briw trylediad ac yn ymestyn yn fyr yr anghydweddiad darlifiad-trylediad, gyda llif lleol ychydig yn well, ond nid oedd cyfaint terfynol y cnawdnychiad ar ôl 24 awr yn sylweddol wahanol. Gohiriodd drawsnewidiad meinwe a oedd mewn perygl, heb gymryd lle ailagor y bibell.

Mae trydedd astudiaeth acíwt yn ychwanegu manylion am y mecanwaith a'r dos. Dangosodd un dos mewnberitoneol yn syth ar ôl cau'r rhydweli y gostyngiad mwyaf yn y cnawdnychiad, tua 50 y cant, ar ddos canolradd o 5 mg/kg yn hytrach na 1 neu 10 mg/kg, ynghyd â sgoriau synhwyraidd-modur gwell. Cysylltodd yr awduron hyn â chadw strwythur mitocondriaidd a chynnydd mewn mitoffagi, sef clirio mitocondria wedi'u niweidio yn ddetholus. Felly mae'r dos, y llwybr rhoi a'r amserlen yn bwysig, ac nid dosau strôc i bobl yw gwerthoedd mg/kg llygod mawr.

Meithriniad celloedd: mae'r un cyffur yn helpu neu'n niweidio yn ôl pryd y mae'n cyrraedd

Yr arbrawf astrocytau yw'r mwyaf addysgiadol a'r un sy'n cael ei gamddyfynnu amlaf. Bu astrocytau cortigol cynradd o lygod yn destun 6 awr o amddifadedd difrifol ar 0.1 y cant ocsigen mewn cyfrwng heb glwcos, pyruvad na serwm, ac yna 24 awr o ailocsigeneiddio gyda'r swbstradau wedi'u hadfer. Bu farw tua hanner y celloedd, sy'n rhoi lle i'r prawf ddangos effaith i'r naill gyfeiriad neu'r llall.

Pan oedd glas methylen yn bresennol yn ystod y cyfnod amddifadedd, gwaethygodd goroesiad, yn hytrach na gwella. Pan gafodd ei gyflwyno adeg ailocsigeneiddio yn lle hynny, roedd crynodiadau micromolar isel yn gwella hyfywedd ac yn cynyddu defnydd ocsigen, mewnlifiad glwcos a chynhyrchiant ATP. O dan amodau arferol, roedd yr un crynodiadau yn cynyddu mewnlifiad glwcos tua 89 y cant ar 0.1 micromolar a thua 200 y cant ar 1 micromolar, gyda glycogen a gweithgarwch hecsocinas wedi'u cadw ar ôl anaf a dim cynnydd wedi'i fesur mewn uwchocsid.

Mae'r mecanwaith yn haws ei ddeall drwy gyfatebiaeth â generadur wrth gefn. Mae glas methylen yn gweithredu fel cludydd electronau amgen sy'n derbyn cywerthoedd rhydwytho ac yn eu trosglwyddo tuag at gytochrom c a chymhlyg IV, sy'n cefnogi llif electronau a synthesis ATP gan leihau gollyngiad electronau yn gynharach yn y gadwyn. Yn ystod amddifadedd difrifol, mae'r ysgogiad hwnnw'n anfantais, oherwydd ei fod yn cynyddu'r galw metabolaidd pan fo ocsigen a glwcos bron yn absennol, a gall hynny ddisbyddu'r cronfeydd olaf yn gyflymach. Ar ôl i swbstradau ddychwelyd, mae'r un priodwedd yn dod yn fantais, oherwydd ei bod yn helpu mitocondria wedi'u niweidio i ddefnyddio'r ocsigen a'r glwcos sydd wedi'u hadfer yn effeithlon. Dyna hefyd pam y mae angen cadw cyd-destun yr amddifadedd ynghlwm wrth ganfyddiadau o esboniadau am drosglwyddo electronau mitocondriaidd.

Un cafeat: mae'r rheol amseru hon yn berthnasol i'r paratoad astrocytau hwnnw. Canfu astudiaeth gellog gysylltiedig, â math gwahanol o gell, amddifadedd llai difrifol a chrynodiad is, amddiffyniad hyd yn oed pan oedd y celloedd yn agored i'r cyffur yn ystod amddifadedd. Y math o gell, yr ocsigen sy'n weddill, y crynodiad a'r protocol sy'n pennu a yw'r effaith yn gadarnhaol neu'n negyddol.

Llif isel cronig: y cof, cytochrom ocsidas a phibellau dros wythnosau

Defnyddiodd yr arbrofion cronig driniaeth dos isel bob dydd am wythnosau, nid un bolws brys. Yn yr astudiaeth gyntaf, cafodd llygod mawr â rhydwelïau carotid wedi'u cau'n barhaol 4 mg/kg bob dydd am un mis, wedi'i amseru ar ôl pob sesiwn hyfforddi ddyddiol er mwyn targedu cydgrynhoi yn hytrach na pherfformiad uniongyrchol. Roedd yr anifeiliaid â'r rhydwelïau wedi'u cau yn dysgu tasgau gwahaniaethu gweledol yn arafach ac yn perfformio'n waeth mewn prawf cof anodd, tra nad oedd effaith ar allu nofio, gweithgarwch modur nac adnabod arogleuon. Roedd triniaeth ddyddiol yn lleihau'r diffygion dysgu a chof heb newid ymddygiad modur cyffredinol.

Mapiodd astudiaeth ddilynol gytochrom ocsidas, sef cymhlyg IV mitocondriaidd, ar draws 44 rhanbarth o'r ymennydd ar ôl yr un drefn un mis. Roedd cau'r rhydwelïau yn gostwng gweithgarwch yr ensym yn y cortecs gweledol, blaenffryntol a pherirhinal yn ogystal â'r hipocampws a'r amygdala, ac yn gwanhau gweithgarwch cydgysylltiedig rhwng y cortecs gweledol a'r hipocampws. Roedd y driniaeth yn cadw gweithgarwch ensymau rhanbarthol ac yn cryfhau'r cydberthnasau metabolaidd hynny rhwng rhanbarthau, ac roedd cadw'r gweithgarwch yn cydberthyn â pherfformiad gwell ar dasgau. Mae'r cydberthnasau hyn yn disgrifio gweithgarwch cydgysylltiedig ensymau metabolaidd, nid mesurau uniongyrchol o gysylltedd gweithredol dynol, pwynt y mae adolygiadau o fetaboledd egni'r ymennydd yn helpu i'w egluro.

Defnyddiodd astudiaeth ar wahân dros un wythnos 2 mg/kg bob dydd ac ychwanegu atalydd llwybr i brofi'r mecanwaith. Cododd llif gwaed ymenyddol o tua 60 i tua 100 mL fesul 100 g y funud gyda'r driniaeth, a chododd dwysedd fasgwlaidd yn yr hipocampws o tua 15.1 i 23 y cant. Cafodd y ddau welliant eu gwrthdroi'n rhannol pan ataliwyd llwybr goroesi PI3K/Akt, a chododd Akt wedi'i ffosfforyleiddio gyda'r driniaeth. Mae'r canfyddiadau am lif gwaed, dwysedd fasgwlaidd, y rhwystr a niwronau yn awgrymu amddiffyniad niwrofasgwlaidd sy'n gysylltiedig â signalau PI3K/Akt yn hytrach nag effaith fetabolaidd yn unig.

Pam nad yw hyn yn gyfystyr â gofal strôc brys

Rheolaeth labordy yw'r rheswm nad yw'r canlyniadau hyn yn trosglwyddo'n uniongyrchol. Nid oes gan gelloedd wedi'u meithrin thrombws na ffarmacocineteg. Mae'r model 2VO yn cynrychioli llif isel cyffredinol hirfaith, nid embolws ffocal sydyn â phenwmbra sydd ond ychydig funudau oed. Mae hyd yn oed MCAO mewn llygod mawr yn defnyddio anifeiliaid ifanc iach, anesthesia, cau unffurf ar rydwelïau, a dosio wedi'i amseru'n fanwl, yn wahanol i gleifion hŷn â cheuladau amrywiol, atherosglerosis, gorbwysedd, diabetes ac amseroedd cychwyn anhysbys.

Nid oes unrhyw dreial ar hap cyhoeddedig mewn pobl wedi sefydlu glas methylen fel triniaeth frys ar gyfer strôc isgemig acíwt. Recriwtiodd astudiaeth ddelweddu mewn pobl, a ddyfynnir weithiau, 26 oedolyn iach, nid cleifion strôc, a newidiodd un dos drwy'r geg signalau ymennydd cysylltiedig â thasgau, gyda gwelliant bach mewn adalw. Mae hynny'n dangos gweithgarwch yn y system nerfol ganolog, nid effeithiolrwydd mewn strôc. Yn hytrach, mae'r canllawiau brys presennol yn canolbwyntio ar ailddarlifiad cyflym drwy thrombolysis mewnwythiennol mewn cleifion cymwys a thrombectomi ar gyfer achosion priodol o gau pibellau mawr, ac mae llwybrau strôc brys safonol yn parhau i fod yr unig lwybr sydd wedi'i brofi. Ni ddylid byth oedi gofal am strôc a amheuir er mwyn rhoi glas methylen, ac mae cyfyngiadau ymarferol allosod dosio cyn-glinigol yn esbonio pam na ellir dehongli amserlenni llygod mawr fel trefnau clinigol.

Mae'r cyd-destun diogelwch yn atgyfnerthu'r ffin. Mae glas methylen mewnwythiennol yn cario rhybudd mewn blwch am syndrom serotonin difrifol neu angheuol pan gaiff ei gyfuno â chyffuriau serotonergig, gan gynnwys SSRIs, SNRIs ac atalyddion MAO, y mae llawer o gleifion o'r oedran lle mae strôc yn gyffredin yn eu cymryd. Mae wedi'i wrtharwyddo mewn diffyg G6PD oherwydd y risg o hemolysis. Mae hefyd yn atal signalau ocsid nitrig, sy'n cynyddu gwrthiant fasgwlaidd a phwysedd mewn rhai amgylchiadau, felly ni ddylid ei ddisgrifio'n syml fel cyffur sy'n cynyddu llif gwaed i'r ymennydd. Nid trefn strôc yw'r drefn fewnwythiennol 1 mg/kg sydd wedi'i chymeradwyo ar gyfer methemoglobinemia caffaeledig.

Mae'r crynodeb gonest yn gyfyngedig ond yn wir. O gwmpas adeg ailddarlifiad mewn isgemia ffocal dros dro, roedd glas methylen dos isel yn lleihau datblygiad briwiau mewn llygod mawr. Pan oedd y rhydweli wedi'i chau'n barhaol, roedd yn gohirio cnawdnychiad ond nid yn ei atal. Mewn astrocytau, roedd yn niweidio yn ystod amddifadedd difrifol ac yn helpu adeg ailocsigeneiddio. Yn ystod hypoddarlifiad cronig, roedd yn cadw cytochrom ocsidas, pibellau a'r cof dros wythnosau. Un cludydd, tri chyd-destun, tri ateb.