Metyleenisininen ja malaria: historia ja tutkimusnäyttö

Vuonna 1891 kahta malariapotilasta hoidettiin sinisellä tekstiilivärillä. Paul Guttmann ja Paul Ehrlich olivat havainneet, että metyleenisininen värjäsi malarialoisia valikoivasti. He päättelivät, että väriaine, joka löysi loisen riittävän valikoivasti, voisi myös vahingoittaa sitä valikoivasti. Molemmat potilaat toipuivat. Tämän kokeen myötä metyleenisinisestä tuli ensimmäinen synteettinen malarialääke vuosikymmeniä ennen klorokiinin kehittämistä.

Suurimman osan 1900-luvusta väriaine kuitenkin menetti asemiaan. Paremmin siedetyt synteettiset lääkkeet syrjäyttivät sen, ja nykyaikaan tultaessa sitä käytettiin lähinnä laboratorioreagenssina, diagnostisena väriaineena ja erään toisen verihäiriön hätälääkkeenä. Sen paluu malariatutkimukseen Burkina Fasossa ja Malissa ei siis johtunut nostalgiasta. Tutkijoilla oli täsmällinen hypoteesi: sama hapetus-pelkistyskemia, joka mahdollistaa väriaineen toiminnan, saattaisi häiritä loisen omia hapetus-pelkistyspuolustuksia. Lisäksi sen vaikutus loisen tartuntaa välittävään kehitysvaiheeseen saattaisi tehdä jotakin, mihin tavanomaiset lääkkeet pystyvät heikosti. Hypoteesin testaaminen edellytti, että lääkeyhdistelmä, loislaji ja päätetapahtuma määriteltiin joka kerta, sillä minkä tahansa näistä muuttaminen muuttaa johtopäätöstä.

Myyntiluvallisten lääkkeiden ja tutkimuksellisten käyttötarkoitusten välistä laajempaa eroa käsitellään artikkelissa metyleenisininen lääketieteessä. Malaria kuuluu tutkimuksellisiin käyttötarkoituksiin: aine on biologisesti aktiivinen ja sitä on tutkittu yhdistelmähoidoissa, mutta se ei ole hoitosuositusten mukainen vakihoito.

Miksi Ehrlichin väriaine toimi ja miksi siitä luovuttiin

Varhainen aineisto on esimerkki siitä, miten nykyaikaisia tutkimusmenetelmiä edeltävää näyttöä tulisi tulkita. Vuoden 1904 katsauksessa 425 raportoidusta tapauksesta hoitovasteen arvioitiin olevan noin 85 prosenttia. Tapaukset ovat kuitenkin ajalta ennen satunnaistamista, standardoituja päätetapahtumia, loislajin varmistamista ja resistenssiseurantaa. Ne osoittavat, että yhdisteellä oli jatkotutkimuksen arvoista malarianvastaista aktiivisuutta, eivät nykyaikaiseen tutkimukseen verrattavaa paranemisprosenttia.

Käytöstä luopuminen johtui käytännön ongelmista, ei vaikutuksen kumoamisesta. Metyleenisininen värjää virtsan siniseksi tai vihreäksi, värjää kudoksia ja aiheuttaa ruoansulatuskanavan ja virtsateiden oireita, kuten oksentelua ja kivuliasta virtsaamista, tuolloin käytetyillä annoksilla. Uudemmat lääkkeet poistivat loiset värjäämättä potilasta. Historiallinen katsaus metyleenisinisestä klorokiiniin kuvaa tätä syrjäytymistä, kun taas fenotiatsiinipohjaisten malarialääkkeiden katsaus kokoaa mekanismiehdotukset, jotka pitivät tutkijoiden kiinnostusta yllä kliinisen käytön hiivuttua.

Mekanismiltaan väriainetta on parasta kuvata hapetus-pelkistysaktiiviseksi eikä yhteen kohteeseen vaikuttavaksi. Se estää loisen glutationireduktaasia koeputkessa ja kierrättää samalla elektroneja tavoilla, jotka kuluttavat loisen tarvitsemaa pelkistyskapasiteettia ja synnyttävät oksidatiivista stressiä. Myös hemin haitattomaksi tekemisen häiriintymistä on ehdotettu. On edelleen epävarmaa, mikä näistä mekanismeista on vallitseva potilaassa. Olennainen seuraus ei ole tarkka vaikutuskohde vaan kehitysvaihekohtaisuus: metyleenisininen on poikkeuksellisen aktiivinen gametosyyttejä vastaan. Ne ovat loisen suvullinen kehitysvaihe, jonka hyttysen on saatava veriaterialla, jotta tartuntaketju voi jatkua. Tavanomaiset artemisiniiniyhdistelmät poistavat potilaan sairastuttavat suvuttomat loiset, mutta kypsiä gametosyyttejä voi jäädä jäljelle. Lääke, joka lyhentää gametosyyttien kantajuutta tai tekee niistä tartuntakyvyttömiä, kohdistuu itse tartunnan leviämiseen.

Mitä nykyajan tutkimuksissa testattiin

Jokainen alla oleva nykyajan tutkimustulos koskee yhdistelmähoitoa. Annos, yhdistelmän toinen lääke, loislaji ja päätetapahtuma ovat osa tulosta.

Tutkimus ja tutkittava väestö	Hoito-ohjelma	Päätetapahtuma ja tulos	Rajoitus
Burkina Faso 2005, 226 lasta, ikä 6–59 kuukautta, falciparum-malaria	Klorokiini ja metyleenisininen 4 mg/kg/day 3 päivän ajan verrattuna pelkkään klorokiiniin	Riittävä vaste päivänä 14 noin 56 vastaan 46 prosenttia; ei selvää etua	Pieni väriaineannos klorokiiniresistenssin oloissa; heikko koe nykyaikaisen hoito-ohjelman arvioimiseen
Zoungrana 2008, vaihe 2, 180 lasta, ikä 6–10 vuotta, falciparum-malaria	Metyleenisininen yhdessä artesunaatin tai amodiakiinin kanssa tai tavanomainen artesunaatti-amodiakiini; väriainetta 20 mg/kg/day 3 päivän ajan	Korjattu paranemisprosentti päivänä 28 vastaavasti 62, 95 ja 82; loiset poistuivat nopeimmin artesunaattiyhdistelmällä; molemmat väriaineryhmät vähensivät gametosyyttien kantajuutta päivinä 3, 7 ja 14	Avoin tutkimus, pienet hoitoryhmät; artesunaattiyhdistelmän heikko paranemistulos osoittaa, että toinen lääke ratkaisee lopputuloksen
Coulibaly 2015, vaihe IIb, 193 lasta tehoanalyysissä, falciparum-malaria	Artesunaatti-amodiakiini ja väriainetta 15 mg/kg/day 3 päivän ajan verrattuna samaan yhdistelmään ilman väriainetta	Mikroskopialla todettuja gametosyyttejä päivänä 7: 1.2 vastaan 8.9 prosenttia; suvuttomat loiset poistuivat hieman nopeammin; korjattu paranemisprosentti samankaltainen, noin 80 vastaan 85	Tärkein etu koski gametosyyttien esiintyvyyttä, ei paranemista; väriaineeseen liittyi enemmän oksentelua ja tilapäisesti matalampi hemoglobiini
Mali 2018, vaihe 2, 80 miespuolista osallistujaa, normaali G6PD-toiminta ja oireeton falciparum-infektio, jossa esiintyi gametosyyttejä	Dihydroartemisiniini-piperakiini ja väriainetta 15 mg/kg/day 3 päivän ajan verrattuna pelkkään malarialääkitykseen	Lähtötilanteessa tartuttavilla osallistujilla veren hyttysille aiheuttaman tartuttavuuden vähenemän mediaani päivänä 2 oli väriaineella 100 prosenttia ja ilman sitä käytännössä olematon; vaikutus säilyi päivänä 7	Päävertailussa vain 11 tartuttavaa väriainetta saanutta osallistujaa; vain miespuolisia, vain normaali G6PD-toiminta, oireettomia kantajia; päätetapahtuma koski tartunnan leviämistä, ei paranemista
Burkina Faso 2019, 100 lasta, falciparum-malaria	Artesunaatti-amodiakiini ja väriaine verrattuna yhdistelmään ja kerta-annoksena annettuun primakiiniin	Korjattu paranemisprosentti noin 96 molemmissa ryhmissä; loisten poistuminen päivään 1 mennessä nopeampaa väriaineella; gametosyyttejä päivänä 2: 4 vastaan 31 prosenttia, mutta primakiini annettiin vasta päivänä 2	Pieni ja avoin tutkimus; ajoitus tekee varhaisista gametosyyttivertailuista epäsymmetrisiä; pääpaino oli hematologisessa turvallisuudessa

Näistä tutkimuksista nousee esiin kaksi johdonmukaista havaintoa. Ensinnäkin väriaine on aidosti aktiivinen Plasmodium falciparum -loista vastaan, mutta yksinään se poistaa loisia liian hitaasti ja sallii infektion uusiutumisen jäljelle jääneistä loisista. Pienessä aikuistutkimuksessa pääteltiin, että se tulisi yhdistää nopeasti vaikuttavaan lääkkeeseen. Toiseksi sen toistettavin lisäarvo asianmukaisesti valittuun nykyaikaiseen yhdistelmähoitoon nähden liittyy gametosyyttejä ja tartunnan leviämistä koskeviin päätetapahtumiin eikä suureen parannukseen tavanomaisessa paranemistuloksessa. Malissa tehty suora kalvoruokintatutkimus on selkein osoitus jälkimmäisestä havainnosta, sillä osallistujien verellä ruokittujen hyttysten todennäköisyys saada tartunta pieneni huomattavasti.

Loislajien väliset rajat ovat yhtä tärkeitä kuin lääkeyhdistelmien väliset erot. Käytännössä kaikki vakuuttava nykyajan kliininen näyttö koskee falciparum-malariaa. Vivax-malarian osalta aineisto koostuu historiallisista havainnoista sekä nykyajan koeputki- ja hyttysruokintatutkimuksista. Näihin kuuluvat Thaimaan ja Myanmarin alueelta peräisin olevien isolaattien herkkyys väriaineelle pieninä nanomolaarisina pitoisuuksina sekä voimakas tartunnan estyminen vuoden 2024 ruokintatutkimuksessa. Mikään näistä ei osoita vivax-loisen verivaiheiden kliinistä paranemista, eikä mikään käsittele maksassa olevia hypnotsoiitteja, jotka aiheuttavat vivax-malarian relapsin ja edellyttävät omia lajikohtaisia hoitopäätöksiään. Falciparum-loisen tartunnan leviämistä koskevan tuloksen yleistäminen kaikkia loisia koskevaksi väitteeksi toistaa tämän kirjallisuuden vanhimman virheen. Tutkimuskirjasto pitää ihmisillä tehtyjen tutkimusten ja kokeellisten tutkimusten tulokset erillisissä sarakkeissa juuri tästä syystä.

Turvallisuus liittyy aina hoito-ohjelmaan

Kolme riskiä on käsiteltävä erikseen, sillä ne ratkaisevat, keiden ei pidä kokeilla ainetta.

Glukoosi-6-fosfaattidehydrogenaasin puutos aiheuttaa hemolyysiriskin. Neljän Burkina Fasossa tehdyn lapsitutkimuksen yhdistetyssä analyysissä, joka kattoi 1,005 lasta, väriainealtistukseen liittyi hieman suurempi hemoglobiinin lasku osallistujilla, joilla oli täydellinen puutos. Väriainetta saaneilla lapsilla, joilla oli puutos tai jotka olivat heterotsygoottisia, esiintyi kaksi hemolyysitapahtumaa. Yhdysvaltojen injektoitavan metyleenisinisen valmisteinformaatiossa G6PD-puutos on käytön vasta-aihe, koska vaikeaa hemolyysiä voi esiintyä. Suun kautta annettavat malarian hoito-ohjelmat eroavat laskimoon annettavasta hätähoitoannoksesta, joten valmisteinformaatiosta ei voi johtaa numeerista malarian annosrajaa. Biologinen riski on kuitenkin samansuuntainen. Seulonta ja valvonta kuuluvat kaikkeen asianmukaiseen käyttöön.

Serotonergiset yhteisvaikutukset ovat yhtä olennaisia. Systeemisesti käytetty metyleenisininen estää monoamiinioksidaasia ja voi laukaista serotoniinioireyhtymän yhdessä selektiivisten serotoniinin takaisinoton estäjien, serotoniinin ja noradrenaliinin takaisinoton estäjien, monoamiinioksidaasin estäjien sekä joidenkin opioidien ja yskänlääkkeiden kanssa. Kuolemaan johtaneita tapauksia on raportoitu. Yhteisvaikutusta, vasta-aiheita ja seurantaa käsitellään tarkemmin artikkelissa haittavaikutukset, vasta-aiheet ja turvallisuus.

Siedettävyys on vähemmän huomiota saava este. Sinivihreä virtsa on odotettu ja vaaraton ilmiö, mutta niin silmiinpistävä, että se on heikentänyt hoidon hyväksyttävyyttä 1890-luvulta lähtien. Oksentelu riippuu annoksesta ja lääkemuodosta, ja se johti hoidon keskeyttämisiin lapsitutkimuksissa. Eräässä myöhemmässä vertailussa sitä esiintyi 40 prosentilla väriainetta saaneista ja 14 prosentilla primakiinia saaneista. Lääke, jonka lapset oksentavat ulos, on näille lapsille tehokas vain paperilla.

Miksi tämä näyttö ei tue itsehoitoa

Nykyiset malarian hoitosuositukset edellyttävät loisen varmistamista, ja hoito valitaan loislajin, taudin vaikeusasteen, alueellisen resistenssin, iän ja painon, raskauden sekä G6PD-tilan perusteella. Artemisiniiniyhdistelmät ovat falciparum-malarian vakihoito. Mikään väriainetta koskevassa kirjallisuudessa ei korvaa tätä päätöksentekoa. Yhden lääkkeen hoito on liian hidas, yhdistelmän toisen lääkkeen valinta ratkaisee paranemisen, vivax-hypnotsoiitit tarvitsevat erillisen hoidon, G6PD-tila rajoittaa käyttöä ja samanaikaiset serotonergiset lääkkeet aiheuttavat vaarallisen yhteisvaikutuksen. Virheellinen hoito voi jättää jäljelle uusiutuvan falciparum-infektion, jättää vivax-relapsin huomioimatta, laukaista hemolyysin ja kohdistaa loisiin heikon lääkevalintapaineen, joka suosii resistenssiä.

Rehellinen yhteenveto on rajatumpi kuin innokkaat kannattajat tai aineen torjuvat tahot toivoisivat. 1800-luvun väriaineella on todellisia farmakologisia vaikutuksia myös 2000-luvulla. Sen selkein nykyinen hyöty liittyy falciparum-tartunnan leviämisen estämiseen, kun sitä lisätään asianmukaiseen yhdistelmähoitoon valvotussa tutkimuksessa. Tämä on havainto leviämisen katkaisemisesta tutkituissa väestöissä, ei ohje itsensä hoitamiseen.