Κυανό του μεθυλενίου και διαβήτης: Εξηγώντας τη μεταφορά γλυκόζης και την έρευνα σε ζώα

Το ερώτημα πίσω από τον υπερβολικό ενθουσιασμό

Αυτό το συμπέρασμα φαίνεται λογικό, αλλά βασίζεται σε ένα λανθασμένο νοητικό μοντέλο. Αντιμετωπίζει τρεις διαφορετικές έννοιες σαν να ήταν μία: την είσοδο γλυκόζης σε ένα μεμονωμένο κύτταρο σε τρυβλίο, τον μεταβολισμό μέσα σε ένα μιτοχόνδριο της καρδιάς και τον έλεγχο της γλυκόζης σε έναν ολόκληρο άνθρωπο. Καθεμία έχει τις δικές της μετρήσεις και τους δικούς της περιορισμούς. Αυτό το άρθρο τις διαχωρίζει.

Η σύντομη απάντηση: το κυανό του μεθυλενίου πράγματι ενεργοποιεί τη μεταφορά γλυκόζης σε μία καλά μελετημένη κυτταρική σειρά και πράγματι μεταβάλλει τη μιτοχονδριακή χημεία και ορισμένες καρδιακές παραμέτρους σε διαβητικούς αρουραίους. Όμως, στη μελέτη με τη μεγαλύτερη διάρκεια σε αρουραίους, δεν άλλαξε τη γλυκόζη νηστείας ή τη γλυκοζυλιωμένη αιμοσφαιρίνη, και κανένα δημοσιευμένο δεδομένο από ανθρώπους δεν δείχνει ότι η συστηματική χορήγηση κυανού του μεθυλενίου βελτιώνει το σάκχαρο στο αίμα, την HbA1c ή την ινσουλίνη στον διαβήτη.

Κύτταρα: ταχύτερη είσοδος γλυκόζης μέσω μεταφορέων που βρίσκονται ήδη στη μεμβράνη

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ινοβλάστες L929, μια κυτταρική σειρά της οποίας η πρόσληψη γλυκόζης εξαρτάται από έναν μόνο μεταφορέα, τον GLUT1. Εφόσον υπάρχει μόνο ένας μεταφορέας, οποιαδήποτε αλλαγή στην πρόσληψη πρέπει να προέρχεται από αυτόν.

Όταν η ομάδα εξέθεσε αυτά τα κύτταρα σε κυανό του μεθυλενίου, η πρόσληψη ιχνηθέτη αυξήθηκε μέσα σε 10 λεπτά και με δοσοεξαρτώμενο τρόπο, φτάνοντας περίπου στο 800 τοις εκατό της αρχικής τιμής σε συγκέντρωση 50 micromolar για 45 λεπτά. Η λεπτομέρεια της κινητικής έχει σημασία: η μέγιστη ταχύτητα (Vmax) αυξήθηκε, ενώ η συγγένεια (Km) και η ποσότητα της πρωτεΐνης GLUT1 παρέμειναν σταθερές. Ο ίδιος αριθμός «θυρών» επέτρεπε τη διέλευση περισσότερης γλυκόζης ανά λεπτό. Η χρωστική ενεργοποίησε μεταφορείς που βρίσκονταν ήδη στη μεμβράνη, αντί να προσθέσει νέους.

Τα πειράματα ελέγχου αποσαφηνίζουν την εικόνα. Η ανηγμένη (άχρωμη) μορφή δεν είχε καμία επίδραση. Ένας εξωκυττάριος οξειδωτικός παράγοντας που εμπόδιζε την είσοδο της χρωστικής απέκλεισε τόσο τη χρώση όσο και τη διέγερση. Οι αναστολείς των οδών της κινάσης AMP και της κινάσης PI δεν άλλαξαν τίποτα, γεγονός που συνηγορεί κατά της συμμετοχής αυτών των δύο γνωστών οδών σηματοδότησης.

Η αρχική υπόθεση ήταν η οξειδοαναγωγική κυκλική δράση: η χρωστική μεταφέρει ηλεκτρόνια, προκαλεί ήπια καταπόνηση στο κύτταρο και τα καταπονημένα κύτταρα ανοίγουν τις πύλες εισόδου της γλυκόζης. Μια επακόλουθη μελέτη εξέτασε αυτή την ιδέα. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μεθυλο-βήτα-κυκλοδεξτρίνη, ένα δακτυλιοειδές μόριο που παγιδεύει το κυανό του μεθυλενίου σε ένα σύμπλοκο εγκλεισμού (σταθερά σύνδεσης κοντά στα 310 M-1). Η παγιδευμένη χρωστική ούτε χρωμάτιζε τα κύτταρα ούτε διέγειρε την πρόσληψη, και η απομάκρυνση της χρωστικής με έκπλυση συμβάδιζε στενά με την απώλεια της επίδρασης. Το συμπέρασμά τους ήταν αντίθετο με την οξειδοαναγωγική εξήγηση: η ενεργοποίηση πιθανότατα προκύπτει από άμεση αλληλεπίδραση της χρωστικής με κάποια πρωτεΐνη στην οδό ενεργοποίησης του GLUT1, όχι από γενικευμένο οξειδωτικό στρες.

Το συμπέρασμα για τον μηχανισμό δράσης είναι περιορισμένο. Το κυανό του μεθυλενίου μπορεί να ενεργοποιήσει άμεσα και αναστρέψιμα την πρόσληψη μέσω GLUT1 στα κύτταρα L929, με είσοδο στο κύτταρο και αλληλεπίδραση σε επίπεδο πρωτεΐνης. Αυτό δεν μας λέει τίποτα για την ινσουλίνη, το πάγκρεας ή το σάκχαρο στο αίμα ενός ζωντανού ζώου. Για περισσότερα σχετικά με τη χρωστική ως φορέα ηλεκτρονίων, δείτε πώς το κυανό του μεθυλενίου δρα ως φορέας ηλεκτρονίων. Για οδηγίες σχετικά με την ανάγνωση κυτταρικών μελετών, δείτε πώς να διαβάζετε την έρευνα για το κυανό του μεθυλενίου.

Διαβητικοί αρουραίοι: αλλαγές στην καρδιά, αμετάβλητο σάκχαρο στο αίμα

Η έρευνα σε ζώα στρέφεται σε μια διαφορετική έννοια: τη διαβητική καρδιά. Και οι δύο μελέτες σε αρουραίους χρησιμοποίησαν στρεπτοζοτοκίνη, μια τοξίνη που καταστρέφει τα βήτα κύτταρα που παράγουν ινσουλίνη και δημιουργεί μια κατάσταση παρόμοια με τον διαβήτη τύπου 1. Οι αναγνώστες που αναζητούν πληροφορίες για το κυανό του μεθυλενίου και τον διαβήτη τύπου 2 πρέπει να προσέξουν αυτή την αναντιστοιχία εξαρχής. Αυτά τα ζώα δεν έχουν διαβήτη τύπου 2.

Στη χρόνια μελέτη, αρσενικοί αρουραίοι Lewis έλαβαν 10 mg ανά kg ανά ημέρα στο πόσιμο νερό για 11 εβδομάδες, μαζί με μικρές δόσεις ινσουλίνης για την αποτροπή της απίσχνασης χωρίς ομαλοποίηση της γλυκόζης. Στα καρδιακά μιτοχόνδρια, η χρωστική βοήθησε στην οξείδωση του NADH, αύξησε το NAD+ και ενίσχυσε τη δραστηριότητα αποακετυλάσης της Sirtuin 3. Η πρωτεωμική ανάλυση εντόπισε χαμηλότερη ακετυλίωση σε 83 θέσεις 34 μιτοχονδριακών πρωτεϊνών που συμμετέχουν στην οξείδωση λιπών, στον κύκλο του κιτρικού οξέος και στη μεταφορά ηλεκτρονίων. Η οξείδωση λιπαρών οξέων μακράς αλύσου και η δραστηριότητα της αφυδρογονάσης υδροξυακυλο-CoA μειώθηκαν, κάτι που ερμηνεύτηκε ως άμβλυνση της ανελαστικής υπερεξάρτησης της διαβητικής καρδιάς από τα λίπη. Οι όγκοι και το κλάσμα εξώθησης βελτιώθηκαν και ένας δείκτης υπερτροφίας ομαλοποιήθηκε, αν και οι πιέσεις και η ταχύτητα συστολής παρέμειναν μειωμένες.

Το σημαντικότερο αποτέλεσμα είναι το εξής: η γλυκαιμία δεν μεταβλήθηκε. Η γλυκόζη νηστείας και μη νηστείας παρέμεινε υψηλή, ενώ η HbA1c παρέμεινε κοντά στο 5.6 τοις εκατό τόσο στους διαβητικούς αρουραίους που έλαβαν θεραπεία όσο και σε εκείνους που δεν έλαβαν, χωρίς σημαντική επίδραση της θεραπείας. Η χρωστική επίσης δεν αποκατέστησε το έλλειμμα αναπνοής μέσω των συμπλόκων I και II στα απομονωμένα μιτοχόνδρια. Η καρδιακή λειτουργία βελτιώθηκε ως προς ορισμένες παραμέτρους, ενώ ο έλεγχος της γλυκόζης και το βασικό αναπνευστικό έλλειμμα δεν βελτιώθηκαν. Οι διαφορετικές εκβάσεις παρέμειναν διακριτές.

Η δεύτερη μελέτη εξέτασε μικρότερη κλίμακα: μιτοχόνδρια απομονωμένα από υγιείς καρδιές και από καρδιές με διαβήτη διάρκειας δύο μηνών, στα οποία χορηγήθηκε μία χαμηλή δόση 0.1 micromolar κατά τη μέτρηση. Η κατανάλωση οξυγόνου αυξήθηκε τόσο με υποστρώματα του συμπλόκου I όσο και με υποστρώματα του συμπλόκου II. Όμως η απελευθέρωση υπεροξειδίου του υδρογόνου διέφερε ανάλογα με το καύσιμο: αυξήθηκε με γλουταμικό μαζί με μηλικό και μειώθηκε με ηλεκτρικό. Η κατακράτηση ασβεστίου δεν άλλαξε. Πρόκειται για μιτοχονδριακή φαρμακολογία, όχι για δοκιμή καρδιακής λειτουργίας ή γλυκόζης. Το δίδαγμά της είναι ότι η χρωστική δεν αποτελεί αντιοξειδωτικό με ομοιόμορφη δράση. Το αν η απελευθέρωση οξειδωτικών παραγόντων αυξάνεται ή μειώνεται εξαρτάται από το υπόστρωμα που καταναλώνει το μιτοχόνδριο. Για σχετική κάλυψη, δείτε το κυανό του μεθυλενίου στην καρδιαγγειακή έρευνα.

Πίνακας μοντέλων και καταληκτικών σημείων: τι εξετάστηκε, τι άλλαξε και τι όχι

Άνθρωποι: τα δεδομένα για τη γλυκαιμία είναι σχεδόν ανύπαρκτα

Μια δοκιμή μπορεί να μελετά τραύματα σε ανθρώπους με διαβήτη χωρίς να μελετά τον έλεγχο της γλυκόζης, και μια οδοντιατρική παρέμβαση μπορεί να αναφέρει την HbA1c ως δευτερεύουσα μέτρηση χωρίς να εξετάζει θεραπεία του διαβήτη.

Μία καταχωρισμένη δοκιμή, η NCT05850611, σχεδιάζει τη χορήγηση κυανού του μεθυλενίου από το στόμα (70 mg σε γάλα, τέσσερις εβδομάδες) για έλκος διαβητικού ποδιού, με τη γλυκόζη νηστείας, την ινσουλίνη και την HbA1c μεταξύ των μετρήσεων, αλλά δεν έχει αναρτήσει αποτελέσματα. Μια μικρή δημοσιευμένη πιλοτική μελέτη συνδύασε γέλη πλάσματος πλούσιου σε αιμοπετάλια με χαμηλή δόση της χρωστικής από το στόμα για έλκος ποδιού και ανέφερε αποτελέσματα για το τραύμα και την οξυγόνωση, όχι για τη γλυκαιμία. Οδοντιατρικές δοκιμές που εφάρμοσαν τη χρωστική τοπικά ως φωτοενεργοποιούμενο αντιμικροβιακό σε ασθενείς με περιοδοντίτιδα και διαβήτη δεν διαπίστωσαν σημαντικό πλεονέκτημα ως προς την HbA1c. Η εφαρμογή χρωστικής σε έναν περιοδοντικό θύλακο είναι διαφορετική έννοια από τη συστηματική μεταβολική θεραπεία, επομένως αυτά τα μηδενικά ευρήματα δεν μας λένε τίποτα ούτε για τη χορήγηση από το στόμα.

Η ειλικρινής σύνοψη: κανένα δημοσιευμένο δεδομένο από ανθρώπους δεν δείχνει ότι η συστηματική χορήγηση κυανού του μεθυλενίου βελτιώνει την HbA1c, τη γλυκόζη νηστείας ή την ινσουλίνη στον διαβήτη. Η απουσία στοιχείων δεν αποδεικνύει απουσία επίδρασης, αλλά δεν στηρίζει την εμπορική προώθηση που παρουσιάζει την κυτταρική πρόσληψη ή τα ευρήματα από καρδιές αρουραίων ως απόδειξη ελέγχου της γλυκόζης. Για τους περιορισμούς ασφάλειας πριν από οποιονδήποτε πειραματισμό, συμπεριλαμβανομένου του κινδύνου συνδρόμου σεροτονίνης με κοινά αντικαταθλιπτικά, δείτε ασφάλεια του κυανού του μεθυλενίου και αλληλεπιδράσεις με φάρμακα.

Πώς να αξιοποιείτε αυτά τα στοιχεία χωρίς να παραπλανάτε τον εαυτό σας

Σκεφτείτε τρεις μηχανές. Η πρώτη μηχανή είναι μια πόρτα εισόδου γλυκόζης σε ένα καλλιεργημένο κύτταρο. Η δεύτερη μηχανή είναι ένα μιτοχόνδριο στην καρδιά ενός αρουραίου. Η τρίτη μηχανή είναι ένας άνθρωπος με διαβήτη, με πάγκρεας, ήπαρ, μυς, νεφρούς, φάρμακα και γεύματα. Η χρωστική αποδεδειγμένα επηρεάζει τις μηχανές ένα και δύο. Δεν έχει αποδειχθεί ότι η τρίτη μηχανή ανταποκρίνεται με καλύτερο έλεγχο της γλυκόζης.

Αυτή η διάκριση συνοψίζει το άρθρο σε μία παράγραφο. Ένας ισχυρισμός για το κυανό του μεθυλενίου στη φροντίδα του διαβήτη που παραπέμπει στην ενεργοποίηση μεταφορέων ή στη μιτοχονδριακή ακετυλίωση αντί για ένα γλυκαιμικό καταληκτικό σημείο έχει αλλάξει το θέμα. Τα ευρήματα για τη Sirtuin 3 και την οξείδωση λιπών παραμένουν άξια παρακολούθησης, αλλά το πείραμα που πρέπει να αναζητούμε είναι συγκεκριμένο: μια ελεγχόμενη δοκιμή σε ανθρώπους με διαβήτη, η οποία μετρά την HbA1c, τη γλυκόζη νηστείας ή την ινσουλίνη ως κύρια έκβαση.