Azul de metileno para a lesión cerebral: comprender a evidencia preclínica

Un golpe na cabeza, unha arteria obstruída e unha enfermidade neurodexenerativa de evolución lenta poden acabar co mesmo problema: o cerebro xa non ten enerxía para facer o seu traballo. Ese desenlace compartido explica por que un mesmo composto aparece unha e outra vez nas tres liñas de investigación. Pero un desenlace compartido non implica un concepto compartido. Un tratamento administrado antes dunha lesión, outro administrado na hora seguinte e outro avaliado meses despois poñen a proba ideas distintas, aínda que a xiringa conteña o mesmo líquido azul.

Este artigo céntrase na parte desa literatura dedicada ás lesións. Revisa que significa o uso do azul de metileno para a lesión cerebral nos experimentos con animais, distingue a lesión traumática do ictus e da neurodexeneración crónica, e mostra por que o momento de administración da dose explica a maioría das diferenzas entre estudos.

Tres lesións, un mesmo fallo enerxético

O mecanismo que conecta estes modelos está dentro das mitocondrias. Normalmente, os electróns percorren a cadea de transporte de electróns para producir ATP, e unha cadea saudable mantén baixo control as especies reactivas de osíxeno. Tras unha lesión, algunhas partes da cadea fallan, a produción de ATP diminúe e a de radicais libres aumenta. A revisión de 2018 en Molecular Neurobiology describe o azul de metileno como un transportador alternativo de electróns: acepta electróns do NADH e transfíreos ao citocromo c, o que aumenta a actividade do complexo IV e restablece a síntese de ATP mesmo cando a parte inicial da cadea está danada.

As cifras descritas son concretas. En preparacións de células e cortes de tecido, a actividade do complexo IV aumentou entre un 30 e un 100 por cento, mentres que o consumo de osíxeno aumentou en paralelo, o que indica que os electróns adicionais realizaron un traballo útil en lugar de escapar en forma de radicais. Nun modelo de ictus en ratas, a produción de ATP na rexión afectada foi aproximadamente un 30 por cento maior ás 24 horas do tratamento que nos animais non tratados. A revisión de 2022 en Biochemistry (Moscow) engade as consecuencias posteriores: menos estrés oxidativo, menos neuroinflamación e menos apoptose, ademais de efectos sobre a monoaminooxidase, a sintase de óxido nítrico, a bioxénese mitocondrial, a autofaxia e a agregación de proteínas mal pregadas.

Así pois, o concepto é sinxelo. A lesión obstaculiza a vía normal dos electróns, e o azul de metileno ofrece unha ruta alternativa. Todo o que segue depende de que lesión se estuda, cando se administra e como se mide.

A lesión traumática non é un ictus

Nun modelo de traumatismo cranioencefálico, a forza actúa de golpe. O dano primario é mecánico: o tecido esgázase, os vasos rompen e a barreira hematoencefálica ábrese en cuestión de minutos. O que o azul de metileno podería plausiblemente modificar é a onda secundaria que se desenvolve durante as horas e os días seguintes, cando fallan as mitocondrias do tecido supervivente, se estende a inflamación e se acumula edema. As variables avaliadas nestes estudos reflicten esa secuencia: volume da lesión, contido de auga cerebral, supervivencia neuronal preto do impacto e comportamento posterior, como a recuperación motora ou a aprendizaxe en labirintos.

Nun modelo de ictus ou isquemia global, a agresión segue o patrón oposto. O fluxo sanguíneo detense, o fallo enerxético aparece en cuestión de minutos e o restablecemento do fluxo trae consigo a súa propia lesión por reperfusión. Aquí, a administración sincronízase co episodio vascular, a miúdo a poucos minutos da oclusión ou da reperfusión, e as variables avaliadas cuantifican o destino agudo do tecido ao longo de horas ou dun ou dous días: tamaño do infarto, fluxo sanguíneo e recuperación funcional temperá. Un patrón na literatura sobre o ictus é o tratamento previo, no que se administra a substancia aos animais antes da oclusión vascular; isto pon a proba a prevención dun modo que ningún experimento sobre traumatismos na cabeza podería reproducir eticamente en humanos.

Os resultados sobre o ictus son os máis sólidos da literatura sobre lesións, e inclúen tamén o resultado nulo máis claro. As ratas que recibiron azul de metileno no momento da reperfusión tras unha hora de oclusión da arteria cerebral media presentaron infartos un 30 por cento máis pequenos no día 2, cunha maior preservación do núcleo e da penumbra en risco (Shen, 2013). Un estudo de oclusión permanente observou unha progresión máis lenta do tecido en risco cara ao infarto, pero ningunha redución do volume final do infarto ás 24 horas con ningunha das dúas doses probadas (Rodriguez, 2014). Un terceiro estudo de oclusión reduciu o tamaño do infarto aproximadamente á metade coa dose intermedia e documentou directamente a ultraestrutura mitocondrial e a mitofaxia no cerebro isquémico, á vez que describiu o dato contraintuitivo de que a apoptose medida aumentou mentres a necrose diminuíu (Di, 2015). E na isquemia global, unha infusión continua a dose baixa restableceu a actividade da citocromo c oxidase, os niveis de ATP e o potencial da membrana mitocondrial na vulnerable rexión CA1 do hipocampo, preservou esas neuronas e protexeu a memoria espacial (Lu, 2016). Paga a pena deterse nesa medición da CA1: son datos directos sobre o ATP e a cadea respiratoria no interior dun cerebro lesionado, algo que a literatura sobre o traumatismo cranioencefálico infire na súa maior parte, en lugar de medilo.

A neurodexeneración crónica difire de ambos os casos. Os modelos das enfermidades de Alzheimer, Parkinson e Huntington administran a substancia aos animais durante semanas ou meses e miden a agregación de proteínas, o procesamento da dopamina ou o deterioro cognitivo gradual. Esas variables teñen moi pouco en común cunha lesión medida días despois dun impacto. Quen traslada un resultado dunha columna a outra está a levar un achado máis alá dun límite que os experimentos nunca cruzaron. A nosa guía da literatura sobre neurodexeneración mantén eses estudos de longa duración no seu propio marco, e a comparación coa evidencia exclusiva sobre o ictus distingue en detalle os deseños de obstrución vascular dos deseños de impacto.

Que fixeron realmente os modelos de traumatismo cranioencefálico

Non se publicou ningún ensaio en humanos sobre o azul de metileno para o traumatismo cranioencefálico. Toda a evidencia sobre este tipo de lesión procede de traballos con animais, principalmente ratas e ratos, e concéntrase nun pequeno conxunto de experimentos que paga a pena citar, porque os seus detalles difiren de formas que os resumos adoitan borrar.

O primeiro estudo de impacto cortical controlado administrou ás ratas 1 mg/kg por vía intravenosa unha hora despois dun impacto leve, e logo 0.5 mg/kg ás tres horas (Watts, 2014). O volume da lesión medido por resonancia magnética mantívose máis baixo nos animais tratados durante dúas semanas de seguimento. Os erros de apoio das patas nunha proba de marcha diminuíron significativamente nos días 1, 2 e 7, pero non no día 14. Na análise microscópica do día 14, o reconto de neuronas en dexeneración na cortiza lesionada foi de 270 fronte a 368 por campo, e o de tinguidura de Nissl anormal, de 41 fronte a 73. Noutras palabras, houbo protección temperá, pero a vantaxe no comportamento foi desaparecendo na segunda semana.

Un deseño de lesión difusa empregou percusión por fluído na liña media en ratos e unha única dose intravenosa de 2 mg/kg na primeira media hora (Fenn, 2015). Os animais tratados mostraron unha expresión máis moderada dos xenes inflamatorios, menos microglía inflamatoria, menos edema aparente e ausencia de comportamento de tipo depresivo no día 7. Os resultados nulos importan tanto como os positivos: a lesión en si só elevou modestamente a auga cerebral, e o azul de metileno non corrixiu a perda de peso corporal nin o déficit de coordinación motora. Antiinflamatorio non significa plenamente protector.

Dous estudos en ratos empregaron a mesma pauta, 1 mg/kg á hora, 0.5 mg/kg ás seis horas e despois administración diaria durante tres días, e ampliaron a investigación do mecanismo. Nun modelo de impacto cortical, o tratamento reduciu o volume da lesión ás 24 horas, ás 72 horas e no día 14, á vez que preservou as neuronas e aumentou os marcadores de autofaxia (Zhao, 2016). Nun modelo de percusión por fluído, reduciu a apoptose neuronal, diminuíu a permeabilidade dunha barreira hematoencefálica alterada e mellorou as puntuacións neurolóxicas ao longo de dúas semanas (Shen, 2019). Porén, o contido de auga cerebral non mostrou diferenzas ás 72 horas no estudo de Zhao, e o rendemento no rotarod tampouco as mostrou nos días 1 e 3 no estudo de Shen. As variables relativas á lesión e á supervivencia celular cambiaron; as relativas ao inchazo e á función motora temperá non sempre o fixeron.

O experimento que destaca polo momento da administración é o de administración tardía (Watts, 2016). Co mesmo modelo de impacto, a primeira dose non se administrou ata 24 horas despois da lesión. No día 2, o grupo de administración tardía mostrou reducións da lesión comparables ás dos animais tratados nas primeiras horas, e a redución persistiu nos días 7 e 14. O sinal no comportamento foi máis débil: a mellora dos erros de apoio das patas no grupo de administración tardía foi unha tendencia non significativa. Un laboratorio, un modelo, unha xanela de 24 horas. Iso é evidencia real de que a xanela se estende máis alá das primeiras horas, pero tamén é toda a evidencia existente para esa afirmación. Cómpre advertir a trampa da palabra «tardía» noutros traballos: unha serie rusa cuxo título aludía á neuroprotección tardía administrou a substancia aos 30 minutos e empregou «tardía» para referirse a resultados duradeiros, non a un inicio tardío.

Un estudo máis pequeno de lesión focal en ratas completa o panorama temporal desde a dirección contraria: tanto a administración inmediatamente antes da lesión como a realizada 30 minutos despois reduciron a disfunción das extremidades (Stelmashook, 2019). O tratamento previo funciona no laboratorio precisamente porque o laboratorio programa a lesión.

O rigor coa dose importa aquí. As revisións describen que as doses baixas estimulan a respiración mitocondrial e as altas a inhiben, o mesmo patrón bifásico que se observa na farmacoloxía do azul de metileno. Por iso, os resultados non poden interpretarse como «máis azul, máis recuperación». Cada estudo pon a proba un punto dunha curva. A explicación da relación dose-resposta segue esa curva nos distintos modelos, e o perfil de seguridade e efectos secundarios explica o que fan, en cambio, as doses máis altas.

Lea a táboa por filas: o mesmo composto, tres reloxos distintos. A prevención corresponde á fila central, o tratamento inmediato ás dúas primeiras e os resultados tardíos á primeira e á terceira.

Prevención, tratamento inmediato, resultados tardíos

A prevención é a afirmación que máis facilmente se malinterpreta. Nos modelos de isquemia, os animais que reciben a substancia antes da oclusión vascular evolucionan mellor, e ese resultado ás veces cítase como se o azul de metileno protexese calquera cerebro fronte a calquera agresión futura. Non demostra tal cousa. Demostra que as mitocondrias preparadas cunha vía alternativa para os electróns toleran mellor unha perda programada de fluxo sanguíneo. Ninguén programa unha lesión na cabeza.

No tratamento inmediato é onde se concentra a evidencia sobre o traumatismo cranioencefálico. A administración nas horas seguintes ao impacto diríxese á cascada de lesión secundaria mentres aínda se está a desenvolver: fallo enerxético, estrés oxidativo, inflamación e inchazo. As melloras nas variables de lesión e edema son efectos reais do tratamento, pero supoñen tratar un proceso, non reverter o esgazamento do tecido.

Os resultados tardíos son o terceiro concepto. O comportamento medido semanas despois da lesión, ou o procesamento das proteínas medido tras meses nun modelo dexenerativo, permite responder se a protección temperá persistiu ou se os procesos lentos cambiaron de rumbo. Unha lesión máis pequena ás 24 horas, unha tendencia non significativa no comportamento tras unha primeira dose atrasada 24 horas e unha mellora no labirinto tras meses de administración crónica son tres afirmacións distintas con tres esixencias de proba distintas, e só a primeira cumpre actualmente ese requisito máis dunha vez.

Que non pode demostrar esta evidencia

Todos os resultados anteriores comparten o mesmo límite. As mitocondrias dos roedores responden ao azul de metileno de formas que as mitocondrias humanas poden compartir, pero unha rata que recibe unha dose intravenosa minutos despois dun impacto calibrado non é unha persoa que chega a urxencias horas despois dunha caída. A anestesia, a gravidade controlada da lesión, os animais novos e sans e o seguimento curto limitan o que se pode extrapolar. Non existe ningún estudo do azul de metileno en lesións por explosión, polo que o tipo de lesión máis relevante para os lectores do ámbito militar é o que conta con menos evidencia.

Tampouco se ofrece unha extrapolación das doses. A literatura con animais emprega as vías intravenosa e intraperitoneal con doses escollidas para o control experimental, non as gotas orais de venda ao público. Nada nestes estudos establece unha pauta para humanos, e ningún deles proba o azul de metileno xunto coa atención habitual das lesións na cabeza.

Así pois, o resumo honesto cabe nun parágrafo. Nos roedores, o azul de metileno administrado arredor do momento dunha lesión cerebral traumática ou isquémica preserva a produción de enerxía mitocondrial, e esa preservación vai seguida de lesións máis pequenas e mellores puntuacións de recuperación. Un estudo de impacto mantivo parte do efecto sobre a lesión cunha primeira dose atrasada 24 horas. Non se comprobou se algo disto ocorre en cerebros humanos lesionados, e a literatura sobre traumatismos cranioencefálicos e a do ictus poñen a proba momentos de administración distintos con variables de avaliación distintas. Quen venda certeza a partir desta evidencia está a engadir un ingrediente que os experimentos nunca contiveron.