Metüleensinine ja diabeet: mida näitavad raku- ja loomkatsed

Küsimus haibi taga

See järeldus tundub loogiline, kuid põhineb valel mõttemudelil. Selles käsitletakse kolme erinevat nähtust ühe ja samana: glükoosi sisenemist ühte rakku katseanumas, ainevahetust südameraku mitokondris ja glükoositaseme kontrolli inimese organismis tervikuna. Igaühel neist on oma mõõdikud ja piirangud. See artikkel käsitleb neid eraldi.

Lühivastus: metüleensinine tõepoolest aktiveerib glükoositransporti ühes põhjalikult uuritud rakuliinis ning muudab diabeetilistel rottidel mitokondrite keemilisi protsesse ja mõningaid südamenäitajaid. Kuid pikimas rotiuuringus ei muutnud see paastuglükoosi ega glükeeritud hemoglobiini taset ning ükski avaldatud inimestel tehtud uuring ei näita, et süsteemselt manustatud metüleensinine parandaks diabeedi korral veresuhkru, HbA1c või insuliini näitajaid.

Rakud: glükoosi kiirem sisenemine juba membraanis olevate transporterite kaudu

Teadlased kasutasid L929 fibroblaste – rakuliini, mille glükoosi omastamine sõltub ühestainsast transporterist, GLUT1-st. Kui olemas on ainult üks transporter, peab iga muutus glükoosi omastamises tulenema sellest transporterist.

Kui uurimisrühm viis need rakud kokku metüleensinisega, suurenes märgistatud glükoosi omastamine 10 minuti jooksul ja annusest sõltuvalt, ulatudes 50 mikromolaarse kontsentratsiooni juures 45 minutiga ligikaudu 800 protsendini lähtetasemest. Kineetiline üksikasi on oluline: maksimaalne kiirus (Vmax) suurenes, samal ajal kui afiinsus (Km) ja GLUT1 valgu kogus jäid muutumatuks. Sama arv uksi lasi minutis läbi rohkem glükoosi. Värvaine aktiveeris juba membraanis olevad transporterid, mitte ei lisanud uusi.

Kontrollkatsed täpsustavad pilti. Redutseeritud ehk värvitu vorm ei avaldanud mõju. Rakuväline oksüdeerija, mis takistas värvaine sisenemist rakku, blokeeris nii värvumise kui ka stimuleeriva toime. AMP-kinaasi ja PI-kinaasi radade blokeerijad ei muutnud midagi, mis räägib nende kahe tuntud signaaliraja osalemise vastu.

Esimene oletus oli redokstsükkel: värvaine kannab elektrone üle, tekitab rakus kerget stressi ning stressis rakud avavad glükoosiväravad. Järeluuringus kontrolliti seda mõtet. Teadlased kasutasid metüül-beeta-tsüklodekstriini, rõngakujulist molekuli, mis seob metüleensinise inklusioonikompleksi (assotsiatsioonikonstant ligikaudu 310 M-1). Seotud värvaine ei värvinud rakke ega stimuleerinud glükoosi omastamist ning värvaine väljapesemine langes tihedalt kokku toime kadumisega. Nende järeldus oli redoksseletusega vastuolus: aktiveerimine tuleneb tõenäoliselt värvaine otsesest vastastikmõjust mõne GLUT1 aktiveerimisraja valguga, mitte üldisest oksüdatiivsest stressist.

Toimemehhanism on kitsalt piiritletud. Metüleensinine võib L929 rakkudes kiiresti ja pöörduvalt aktiveerida glükoosi omastamist GLUT1 kaudu, sisenedes rakku ja avaldades valgutasandi vastastikmõju. See ei ütle midagi insuliini, kõhunäärme ega elusa looma veresuhkru kohta. Värvaine rolli kohta elektronikandjana loe artiklit kuidas metüleensinine toimib elektronikandjana. Rakukatsete tõlgendamise põhimõtete kohta loe artiklit kuidas lugeda metüleensinise uuringuid.

Diabeetilised rotid: muutunud südamed, muutumatu veresuhkur

Loomkatsetes uuritakse teist nähtust: diabeetilist südant. Mõlemas rotiuuringus kasutati streptosototsiini, toksiini, mis hävitab insuliini tootvad beetarakud ja tekitab 1. tüüpi diabeedi laadse seisundi. Lugejad, kes otsivad teavet metüleensinise ja 2. tüüpi diabeedi kohta, peaksid seda erinevust kohe alguses tähele panema. Need ei ole 2. tüüpi diabeediga loomad.

Pikaajalises uuringus said isased Lewise rotid joogiveega 10 mg kehakaalu kg kohta päevas 11 nädala jooksul ning väikeseid insuliiniannuseid, et vältida kõhnumist ilma glükoositaset normaliseerimata. Südame mitokondrites aitas värvaine oksüdeerida NADH-d, suurendas NAD+ taset ja sirtuiin 3 deatsetülaasi aktiivsust. Proteoomikaanalüüs tuvastas vähenenud atsetüülimise 83 kohas 34 mitokondriaalsel valgul, mis osalevad rasvade oksüdatsioonis, sidrunhappetsüklis ja elektrontranspordis. Pika ahelaga rasvhapete oksüdatsioon ja hüdroksüatsüül-CoA dehüdrogenaasi aktiivsus vähenesid. Seda tõlgendati diabeetilise südame jäiga, liigselt rasvadele tugineva ainevahetuse leevenemisena. Südame mahud ja väljutusfraktsioon paranesid ning hüpertroofia marker normaliseerus, kuigi rõhud ja kontraktsioonikiirus jäid madalaks.

Kõige olulisem tulemus on järgmine: glükeemia ei muutunud. Paastu- ja mittepaastuglükoos püsisid kõrged ning HbA1c jäi nii ravitud kui ka ravimata diabeetilistel rottidel ligikaudu 5.6 protsendi juurde, ilma olulise ravitoimeta. Samuti ei kõrvaldanud värvaine isoleeritud mitokondrites I ja II kompleksi kaudu toimuva hingamise häiret. Mõnede näitajate järgi südamefunktsioon paranes, kuid glükoositaseme kontroll ja põhiline hingamishäire mitte. Eraldi tulemusnäitajad jäid eraldi.

Teine uuring keskendus väiksemale tasandile: tervete ja kaks kuud diabeeti põdenud rottide südametest isoleeritud mitokondritele, millele anti mõõtmise ajal üks väike annus kontsentratsiooniga 0.1 mikromolaarne. Hapnikutarbimine suurenes nii I kui ka II kompleksi substraatidega. Vesinikperoksiidi vabanemine aga sõltus kütusest: glutamaadi ja malaadi korral see suurenes, suktsinaadi korral vähenes. Kaltsiumi sidumisvõime ei muutunud. See on mitokondrite farmakoloogia, mitte südamefunktsiooni või glükoositaseme uuring. Uuring näitab, et värvaine ei toimi kõigis olukordades ühtmoodi antioksüdandina. See, kas oksüdeerijate vabanemine suureneb või väheneb, sõltub substraadist, mida mitokonder kasutab. Seotud käsitluse leiad metüleensinise kohta südame-veresoonkonna uuringutes.

Mudelite ja tulemusnäitajate tabel: mida katsetati, mis muutus ja mis mitte

Mudel	Metüleensinise toime	Mõõdetud tulemusnäitaja	Tulemus
L929 fibroblastid, ainult GLUT1, märgistatud glükoosi omastamine	Olemasolevate transporterite kiire aktiveerimine, Vmax suurenes, Km jäi muutumatuks, uut GLUT1 valku ei lisandunud	Glükoosi omastamise kiirus katseanumas	Suurenes 50 mikromolaarse kontsentratsiooni juures kuni ~8 korda, väljapesemisel pöörduv
L929 fibroblastid koos tsüklodekstriiniga sidumisega	Värvaine seoti väljaspool rakke, värvumine kadus	Glükoosi omastamise stimuleerimine	Blokeerus koos värvumisega; toetab pigem otsest vastastikmõju valguga kui üldist redoksstressi
STZ-ga tekitatud diabeediga rotid, suukaudselt 10 mg/kg/day, 11 nädalat	NADH oksüdatsioon, kõrgem NAD+ tase, suurem sirtuiin 3 aktiivsus, 83 mitokondriaalse koha deatsetüülimine, pika ahelaga rasvhapete oksüdatsiooni vähenemine	Südame mahud, väljutusfraktsioon, hüpertroofia marker	Osaliselt paranesid (mahud, väljutusfraktsioon, ANP normaliseerus; rõhud ja dP/dt jäid madalaks)
Sama pikaajaline rotiuuring	Sama annustamine	Paastuglükoos, mittepaastuglükoos, HbA1c	Olulist muutust ei olnud; diabeet püsis
Sama pikaajaline rotiuuring, isoleeritud mitokondrid	Pikaajaline suukaudne manustamine, seejärel hingamise mõõtmine ex vivo	I ja II kompleksi toetatud oksüdatiivne fosforüülimine	Häire ei paranenud
Tervete ja diabeetiliste südamete isoleeritud mitokondrid, ühekordne 0.1 mikromolaarne kontsentratsioon	Elektronide ümbersuunamine respiromeetria ajal	Hapnikutarbimine	Suurenes I ja II kompleksi substraatidega
Sama ühekordse manustamisega mitokondriuuring	Sama annustamine	Vesinikperoksiidi vabanemine	Sõltus substraadist: glutamaadi/malaadiga suurenes, suktsinaadiga vähenes
Inimesed, süsteemne manustamine	Puudub avaldatud uuring, mille esmane tulemusnäitaja oleks glükeemiline ja mille tulemused oleksid avalikustatud	HbA1c, paastuglükoos, insuliin	Avaldatud andmetest paranemist ei leitud

Inimesed: glükeemiat käsitlevaid andmeid peaaegu pole

Uuring võib käsitleda diabeediga inimeste haavu, uurimata glükoositaseme kontrolli, ning hambaraviprotseduuri uuring võib esitada HbA1c teisese näitajana, katsetamata diabeediravi.

Ühes registreeritud uuringus, NCT05850611, kavandatakse diabeetilise jalahaavandi korral suukaudset metüleensinist (70 mg piimas, neli nädalat) ning mõõdikute hulgas on paastuglükoos, insuliin ja HbA1c, kuid tulemusi pole avalikustatud. Väikeses avaldatud pilootuuringus kombineeriti jalahaavandi korral trombotsüütiderikast plasmageeli ja väikeses annuses suukaudset värvainet ning esitati haava ja hapnikuga varustatuse tulemused, mitte glükeemilised näitajad. Hambaraviuuringutes, kus värvainet kasutati periodontiidi ja diabeediga patsientidel paikselt valgusega aktiveeritava antimikroobse ainena, ei leitud HbA1c osas olulist eelist. Igemetaskusse kantud värvaine kasutamine erineb süsteemsest ainevahetusravist, mistõttu ei ütle ka need negatiivsed tulemused midagi suukaudse manustamise kohta.

Aus kokkuvõte: puuduvad avaldatud inimestel tehtud uuringute tõendid, et süsteemne metüleensinine parandaks diabeedi korral HbA1c, paastuglükoosi või insuliini näitajaid. Tõendite puudumine ei tõesta toime puudumist, kuid ei toeta turundust, mis esitab glükoosi omastamist rakkudes või rottide südameuuringute tulemusi glükoositaseme kontrolli tõendina. Enne mis tahes katsetamist loe ohutuspiirangute, sealhulgas levinud antidepressantidega kaasneva serotoniinisündroomi riski kohta artiklist metüleensinise ohutus ja koostoimed ravimitega.

Kuidas neid tõendeid kasutada ennast petmata

Kujutle kolme masinat. Esimene masin on glükoosiuks ühes kultiveeritud rakus. Teine masin on mitokonder roti südames. Kolmas masin on diabeediga inimene koos kõhunäärme, maksa, lihaste, neerude, ravimite ja toidukordadega. Värvaine mõjutab tõendatult esimest ja teist masinat. Kolmanda masina puhul pole näidatud, et see reageeriks parema glükoositaseme kontrolliga.

See eristus võtab artikli kokku ühes lõigus. Väide metüleensinise kasutamise kohta diabeedi ravis, mis viitab glükeemilise tulemusnäitaja asemel transporterite aktiveerimisele või mitokondriaalsele atsetüülimisele, on teemat vahetanud. Sirtuiin 3 ja rasvade oksüdatsiooni puudutavad leiud väärivad endiselt jälgimist, kuid uuring, mida oodata, on konkreetne: kontrollitud uuring diabeediga inimestel, kus esmase tulemusnäitajana mõõdetakse HbA1c-d, paastuglükoosi või insuliini.