Methylenblåt ved hjerneskade: forstå den prækliniske evidens

Et slag mod hovedet, en blokeret arterie og en langsomt fremadskridende neurodegenerativ sygdom kan alle ende med det samme problem: Hjernen har ikke længere energi til at udføre sit arbejde. Dette fælles slutpunkt er grunden til, at ét stof bliver ved med at dukke op i litteraturen om alle tre. Men et fælles slutpunkt er ikke ensbetydende med, at det samme koncept undersøges. En behandling givet før en skade, en behandling givet i timen efter den og en behandling vurderet måneder senere afprøver forskellige idéer, selv når sprøjten indeholder den samme blå væske.

Denne artikel følger den del af litteraturen, der handler om skader. Den gennemgår, hvad methylenblåt ved hjerneskade betyder i dyreforsøg, skelner mellem traumatisk skade, slagtilfælde og kronisk neurodegeneration og viser, hvorfor tidspunktet for doseringen forklarer de fleste forskelle mellem studierne.

Tre skader, ét energisvigt

Mekanismen, der forbinder disse modeller, findes inde i mitokondrierne. Normalt bevæger elektroner sig gennem elektrontransportkæden for at producere ATP, og en velfungerende kæde holder reaktive iltforbindelser i skak. Efter en skade svigter dele af kæden, ATP-produktionen falder, og produktionen af frie radikaler stiger. Oversigtsartiklen i Molecular Neurobiology fra 2018 beskriver methylenblåt som en alternativ elektronbærer: Det modtager elektroner fra NADH og overfører dem til cytokrom c, hvilket øger aktiviteten i kompleks IV og genopretter ATP-syntesen, selv når den første del af kæden er svækket.

De rapporterede tal er konkrete. I celle- og vævssnitpræparater steg aktiviteten i kompleks IV med 30 til 100 procent, mens iltforbruget steg tilsvarende. Det tyder på, at de ekstra elektroner udførte nyttigt arbejde frem for at slippe ud som radikaler. I en rottemodel for slagtilfælde var ATP-produktionen i det berørte område omkring 30 procent højere 24 timer efter behandling end hos ubehandlede dyr. Oversigtsartiklen i Biochemistry (Moscow) fra 2022 tilføjer de efterfølgende konsekvenser: mindre oxidativt stress, mindre neuroinflammation, mindre apoptose samt virkninger på monoaminoxidase, nitrogenoxidsyntase, mitokondriel biogenese, autofagi og aggregering af fejlfoldede proteiner.

Konceptet er altså enkelt. Skaden hæmmer elektronernes normale vej, og methylenblåt tilbyder en omvej. Alt, der følger, handler om, hvilken skade der undersøges, hvornår stoffet gives, og hvordan effekten måles.

Traumatisk skade er ikke slagtilfælde

I en model for traumatisk hjerneskade rammer kraftpåvirkningen på én gang. Den primære skade er mekanisk: Væv rives over, blodkar brister, og blod-hjerne-barrieren åbner sig inden for få minutter. Det, methylenblåt plausibelt kan påvirke, er den sekundære bølge, der følger over timer og dage, når mitokondrier i overlevende væv svigter, inflammation breder sig, og ødem udvikler sig. Effektmålene i disse studier afspejler dette forløb: læsionsvolumen, hjernens vandindhold, neuronoverlevelse nær slagstedet og senere adfærd såsom motorisk restitution eller indlæring i en labyrint.

I en model for slagtilfælde eller global iskæmi har påvirkningen den modsatte form. Blodgennemstrømningen stopper, energisvigt følger inden for få minutter, og genoprettelsen af blodgennemstrømningen medfører sin egen reperfusionsskade. Her afstemmes doseringen efter hændelsen i blodkarret, ofte inden for få minutter efter okklusion eller reperfusion, og effektmålene kvantificerer vævets akutte skæbne over timer til en dag eller to: infarktstørrelse, blodgennemstrømning og tidlig funktionel restitution. Et mønster i litteraturen om slagtilfælde er forbehandling, hvor dyrene får stoffet før karokklusionen. Det afprøver forebyggelse på en måde, som intet forsøg med hovedtraumer etisk kan efterligne hos mennesker.

Resultaterne fra slagtilfældestudierne er de stærkeste i litteraturen om skader, og de omfatter også det tydeligste nulresultat. Rotter, der fik methylenblåt ved reperfusion efter én times okklusion af den midterste hjernearterie, havde på dag 2 infarkter, der var 30 procent mindre, med mere bevaret væv i den truede kerne og penumbra (Shen, 2013). Et studie med permanent okklusion fandt en langsommere udvikling fra truet væv til infarkt, men ingen reduktion i det endelige infarktvolumen efter 24 timer ved nogen af de to undersøgte doser (Rodriguez, 2014). Et tredje okklusionsstudie reducerede infarktstørrelsen til omtrent det halve ved den mellemste dosis og dokumenterede mitokondriernes ultrastruktur og mitofagi direkte i den iskæmiske hjerne. Samtidig rapporterede det den kontraintuitive detalje, at den målte apoptose steg, mens nekrosen faldt (Di, 2015). Ved global iskæmi genoprettede en kontinuerlig lavdosisinfusion cytokrom c-oxidaseaktivitet, ATP-niveauer og mitokondriernes membranpotentiale i det sårbare CA1-område i hippocampus, bevarede disse neuroner og beskyttede den rumlige hukommelse (Lu, 2016). Denne CA1-måling er værd at dvæle ved: direkte data om ATP og respirationskæden inde fra en skadet hjerne, som TBI-litteraturen for det meste udleder frem for at måle.

Kronisk neurodegeneration adskiller sig fra begge dele. I modeller for Alzheimers, Parkinsons og Huntingtons sygdom får dyrene doser i uger eller måneder, og man måler proteinaggregering, dopaminhåndtering eller gradvis kognitiv tilbagegang. Disse effektmål har næsten intet til fælles med en læsion målt få dage efter et slag. Læsere, der overfører et resultat fra én kategori til en anden, flytter et fund over en grænse, som forsøgene aldrig krydsede. Vores guide til litteraturen om neurodegeneration holder disse studier med lange tidsforløb i deres egen ramme, og sammenligningen med evidens udelukkende om slagtilfælde skelner i detaljer mellem forsøgsdesign med karblokering og forsøgsdesign med slagpåvirkning.

Hvad TBI-modellerne faktisk gjorde

Der er ikke offentliggjort noget forsøg med methylenblåt ved traumatisk hjerneskade hos mennesker. Hele TBI-evidensgrundlaget består af dyreforsøg, hovedsageligt med rotter og mus, og det samler sig om et lille antal forsøg, som er værd at nævne, fordi deres detaljer adskiller sig på måder, der forsvinder i sammenfatninger.

Det tidligste studie med kontrolleret kortikal slagpåvirkning gav rotter 1 mg/kg intravenøst én time efter et mildt slag og derefter 0.5 mg/kg efter tre timer (Watts, 2014). Det MR-målte læsionsvolumen forblev lavere hos de behandlede dyr gennem to ugers opfølgning. Antallet af fejltrin i en gangtest faldt signifikant på dag 1, 2 og 7, men ikke på dag 14. Ved mikroskopi på dag 14 var antallet af degenererende neuroner i den skadede cortex 270 mod 368 pr. synsfelt, og antallet med unormal Nissl-farvning var 41 mod 73. Med andre ord tidlig beskyttelse, men en adfærdsmæssig fordel, der aftog i den anden uge.

Et forsøgsdesign med diffus skade anvendte væskepercussion i midtlinjen hos mus og en enkelt intravenøs dosis på 2 mg/kg inden for en halv time (Fenn, 2015). Behandlede dyr viste mindre udtalt inflammatorisk genekspression, færre inflammatoriske mikroglia, mindre tilsyneladende ødem og ingen depressionslignende adfærd på dag 7. Nulresultaterne er lige så vigtige: Selve skaden øgede kun hjernens vandindhold beskedent, og methylenblåt modvirkede hverken tabet af kropsvægt eller den nedsatte motoriske koordination. Antiinflammatorisk er ikke det samme som fuldt beskyttende.

To musestudier anvendte samme doseringsplan, 1 mg/kg efter én time, 0.5 mg/kg efter seks timer og derefter daglig dosering i tre dage, og udvidede undersøgelsen af mekanismen. I en model med kortikal slagpåvirkning reducerede behandlingen læsionsvolumen efter 24 timer, 72 timer og på dag 14, samtidig med at den bevarede neuroner og øgede autofagimarkører (Zhao, 2016). I en væskepercussionsmodel reducerede den neuronal apoptose, mindskede lækage gennem blod-hjerne-barrieren og forbedrede neurologiske scorer over to uger (Shen, 2019). Hjernens vandindhold viste dog ingen forskel efter 72 timer i Zhao-studiet, og præstationen på rotarod viste ingen forskel på dag 1 og 3 i Shen-studiet. Effektmål for læsioner og celleoverlevelse ændrede sig; hævelse og tidlige motoriske effektmål fulgte ikke altid med.

Det forsøg, der skiller sig ud med hensyn til tidspunkt, er forsøget med forsinket dosering (Watts, 2016). I den samme slagmodel blev den første dosis først givet 24 timer efter skaden. På dag 2 viste gruppen med forsinket behandling læsionsreduktioner, der var sammenlignelige med dem hos dyr behandlet i de første timer, og reduktionen bestod på dag 7 og 14. Det adfærdsmæssige signal var svagere: Forbedringen i antal fejltrin i gruppen med forsinket behandling var en ikke-signifikant tendens. Ét laboratorium, én model, ét tidsvindue på 24 timer. Det er reel evidens for, at tidsvinduet rækker ud over de første timer, og det er samtidig hele evidensgrundlaget for den påstand. Bemærk fælden i ordet forsinket andre steder: En russisk serie med forsinket neurobeskyttelse i titlen doserede efter 30 minutter og brugte forsinket om langvarige resultater, ikke om sen behandlingsstart.

Et mindre studie af fokal skade hos rotter supplerer billedet af tidspunktets betydning fra den anden retning: Dosering umiddelbart før skaden og dosering 30 minutter efter den reducerede begge funktionsnedsættelsen i lemmerne (Stelmashook, 2019). Forbehandling virker i laboratoriet netop, fordi laboratoriet planlægger skaden.

Præcision omkring dosis er vigtig her. Oversigtsartiklerne beskriver lave doser som stimulerende for mitokondriel respiration og høje doser som hæmmende, det samme tofasede mønster, der ses på tværs af methylenblåts farmakologi. Derfor kan resultaterne ikke læses som mere blåt, bedre restitution. Hvert studie afprøver ét punkt på en kurve. Forklaringen af dosis-respons-forholdet følger denne kurve på tværs af modeller, og sikkerheds- og bivirkningsprofilen beskriver, hvad højere doser gør i stedet.

Læs på tværs af tabellen: Det samme stof, tre forskellige tidsforløb. Forebyggelse hører til i den midterste række, umiddelbar behandling i de første to og sene resultater i den første og tredje.

Forebyggelse, umiddelbar behandling, sene resultater

Forebyggelse er den påstand, der lettest misforstås. I iskæmimodeller klarer dyr, der får stoffet før karokklusion, sig bedre, og dette resultat citeres nogle gange, som om methylenblåt beskytter enhver hjerne mod enhver fremtidig påvirkning. Det viser det ikke. Det viser, at mitokondrier, der på forhånd har fået en alternativ elektronvej, bedre tåler et planlagt tab af blodgennemstrømning. Ingen planlægger en hovedskade.

Umiddelbar behandling er det område, hvor TBI-evidensen er koncentreret. Dosering i timerne efter slaget retter sig mod den sekundære skadekaskade, mens den stadig udvikler sig: energisvigt, oxidativt stress, inflammation og hævelse. Forbedringer i effektmål for læsioner og ødem her er reelle behandlingseffekter, men de er behandling af en proces, ikke en genoprettelse af overrevet væv.

Sene resultater er det tredje koncept. Adfærd målt uger efter skaden eller proteinhåndtering målt måneder inde i en degenerativ model besvarer, om den tidlige beskyttelse holdt ved, eller om langsomme processer ændrede forløb. En mindre læsion efter 24 timer, en ikke-signifikant adfærdsmæssig tendens efter en dosis forsinket med 24 timer og en forbedring i en labyrinttest måneder inde i kronisk dosering er tre forskellige påstande med tre forskellige krav til dokumentation, og kun den første opfylder i øjeblikket sit krav mere end én gang.

Hvad denne evidens ikke kan vise

Alle resultaterne ovenfor har den samme begrænsning. Gnaveres mitokondrier reagerer på methylenblåt på måder, som menneskers mitokondrier måske deler, men en rotte, der får en intravenøs dosis få minutter efter et kalibreret slag, er ikke et menneske, der ankommer til en akutmodtagelse flere timer efter et fald. Bedøvelse, kontrolleret skadesgrad, unge raske dyr og kort opfølgning begrænser alle, hvad der kan overføres. Der findes slet ikke noget studie af methylenblåt ved eksplosionsskader, så den skadetype, der er mest relevant for militære læsere, er den med mindst evidens.

Der tilbydes heller ingen omregning af doser til mennesker. Dyreforsøgene anvender intravenøse og intraperitoneale administrationsveje med doser valgt af hensyn til eksperimentel kontrol, ikke de orale dråber, der sælges i detailhandlen. Intet i disse studier fastlægger et doseringsregime til mennesker, og intet her afprøver methylenblåt sammen med standardbehandling af hovedskader.

Den ærlige sammenfatning kan derfor rummes i ét afsnit. Hos gnavere bevarer methylenblåt givet omkring tidspunktet for en traumatisk eller iskæmisk hjerneskade mitokondriernes energiproduktion, og denne bevarelse efterfølges af mindre læsioner og bedre restitutionsscorer. Ét studie med slagpåvirkning bevarede en del af effekten på læsionen med en første dosis forsinket med 24 timer. Om noget af dette sker i skadede menneskehjerner, er ikke undersøgt, og litteraturen om TBI og slagtilfælde afprøver forskellige tidspunkter med forskellige effektmål. Enhver, der sælger sikkerhed oven på denne evidens, tilføjer en ingrediens, som forsøgene aldrig indeholdt.