Azul de metileno e neurotransmisores: serotonina, dopamina, GABA e acetilcolina

Unha afirmación habitual sobre o azul de metileno di que aumenta a serotonina, aumenta a dopamina, calma o GABA e potencia a acetilcolina, todo á vez. Esa frase trata catro achados de laboratorio distintos como se fosen un único efecto dentro dunha persoa. Os artigos que a sustentan mediron dianas diferentes, en preparacións distintas, a concentracións que difiren nun factor de aproximadamente mil. Ao separar as dianas, o panorama resulta máis interesante e require máis cautela do que permite esa única frase.

A idea que organiza este artigo é sinxela. Unha molécula que se une a un encima nun tubo de ensaio fixo unha cousa: unirse a un encima nun tubo de ensaio. Que iso cambie o nivel dun neurotransmisor nun cerebro vivo depende da concentración que chega ao tecido, da forma química na que se atopa a molécula ao chegar e de todo o demais que fai esa molécula á mesma concentración. Cada sección seguinte mantén estas tres cuestións ligadas ao achado correspondente.

Serotonina: dúas dianas, dúas concentracións

A serotonina conta coas probas máis sólidas dos catro sistemas, e estas proceden de dúas dianas moleculares distintas que non se deben mesturar.

A primeira diana é a monoaminooxidase de tipo A, o encima mitocondrial que degrada a serotonina. O azul de metileno actúa como inhibidor de unión estreita da MAO-A humana purificada, cun Ki próximo a 27 nanomolar, mentres que a MAO-B necesita concentracións moito maiores para verse afectada, como mostra o estudo cinético que relacionou o colorante coa toxicidade serotoninérxica. Unha liña de traballo paralela atopou a mesma selectividade no tecido pineal de rata, onde o bloqueo da MAO-A aumentou os indois derivados da serotonina, reduciu o metabolito da serotonina 5-HIAA e alterou un reflexo de endereitamento ligado á serotonina en ras, segundo se recolle en o estudo dos colorantes redox e os indois pineais. Dúas preparacións diferentes, a mesma dirección: menos degradación e máis serotonina retida alí onde o encima a eliminaría.

A segunda diana é o propio transportador de serotonina. En células que expresaban o transportador humano, o azul de metileno reduciu a captación tanto dun substrato fluorescente como de serotonina marcada, cun IC50 de arredor de 1.4 micromolar, e suprimiu as correntes inducidas pola serotonina en rexistros de patch-clamp, segundo a caracterización directa do azul de metileno no SERT. Os autores comprobaron as explicacións alternativas máis evidentes e atoparon que o efecto era independente da sinalización por cGMP, dos cambios no calcio e da expresión do transportador na superficie celular.

Cómpre reparar na diferenza entre as dúas cifras. A inhibición da MAO-A prodúcese no rango nanomolar. A inhibición do transportador necesita aproximadamente cincuenta veces máis colorante. Unha exposición baixa que actúe plenamente sobre o encima pode afectar moi pouco ao transportador. Quen combina estes resultados nunha única afirmación sobre a serotonina está a facer a media de dous rangos de dose diferentes coma se fosen un só.

Se algunha destas dianas ten relevancia nunha persoa que toma outros fármacos serotoninérxicos é unha cuestión relacionada coa medicación, e corresponde á guía de interaccións farmacolóxicas. Este artigo describe as dianas; aquela páxina recolle as recomendacións clínicas.

Dopamina: o caso directo menos sólido

A dopamina é onde a honestidade esixe máis prudencia. Non hai ningún estudo ben establecido que mostre que o azul de metileno bloquea o transportador de dopamina ou se une directamente aos receptores de dopamina. O IC50 de 1.4 micromolar do transportador, citado con frecuencia, corresponde ao transportador de serotonina, non ao DAT, e nunca se lle debe atribuír a este último.

O que existe, en cambio, é indirecto. Como os encimas MAO tamén metabolizan a dopamina, a inhibición da MAO conserva dopamina xunto con serotonina e noradrenalina. En preparacións mitocondriais, o azul de metileno bloqueou a conversión, mediada pola MAO-B, da neurotoxina MPTP no seu produto tóxico dopaminérxico, cunha potencia comparable á do deprenilo, un fármaco para o párkinson, como describen o estudo da bioactivación do MPTP e outros traballos relacionados coa MAO-B. Os estudos en animais achegan datos fragmentarios: un aumento de aproximadamente tres veces na liberación basal de dopamina en cortes de estriado de rata a 10 micromolar, estudado nun contexto de sinalización por óxido nítrico e non como bloqueo do transportador, e resultados rexionais dispares tras a administración sistémica, con algúns estudos que atoparon aumentos de serotonina e noradrenalina mentres a dopamina apenas variaba.

Así pois, a relación coa dopamina é real, pero indirecta. Pasa por un encima que procesa varias monoaminas á vez, non por unha diana específica da dopamina. Calquera afirmación de que o azul de metileno aumenta a dopamina nas persoas omite o paso de demostrar que iso ocorre realmente.

GABA: bloqueo do freo no sitio de unión

O achado sobre o GABA é preciso e vai en contra da reputación do colorante. En células que expresaban receptores GABA-A humanos, o azul de metileno inhibiu as correntes inducidas polo GABA a partir de arredor de 3 micromolar, cun IC50 próximo a 31 micromolar para a configuración habitual alfa1-beta2-gamma2, en o estudo electrofisiolóxico que identificou o sitio de acción.

A identificación do sitio é a parte máis valiosa. As mutacións no sitio da picrotoxina deixaron intacta a inhibición, e os sitios das benzodiazepinas e do zinc descartáronse mediante comparacións entre subunidades. Pola contra, as mutacións en dous residuos que se sabe que forman o propio sitio de unión do GABA reduciron notablemente o bloqueo, o que identifica a acción como antagonismo competitivo no sitio do agonista, en lugar de modulación alostérica noutro lugar. O efecto mantívose en combinacións de subunidades sinápticas e extrasinápticas e desapareceu rapidamente ao retirar o composto.

Isto crea unha tensión real que paga a pena expoñer con claridade. Unha molécula investigada polo seu posible apoio á memoria tamén suprime a transmisión inhibidora rápida nunha placa de laboratorio. Que esa supresión se produza nun cerebro vivo depende da concentración local, e 31 micromolar é unha concentración alta en relación coa maioría das exposicións sistémicas, unha cuestión que se aborda na última sección. A propia tensión é o achado; resolvela requiriría experimentos que ninguén realizou.

Acetilcolina: dúas vías de acción opostas

Para a acetilcolina hai dous achados que apuntan en direccións opostas, e precisamente por iso deben presentarse por separado.

Por unha banda, o azul de metileno inhibe os encimas que eliminan a acetilcolina. A acetilcolinesterase dos glóbulos vermellos de vaca inhibiuse de forma competitiva arredor de 0.57 micromolar, o encima bovino preto de 0.42 micromolar e a actividade esterásica do plasma humano preto de 1.1 micromolar, mentres que a butirilcolinesterase se inhibiu entre aproximadamente 0.4 e 5.3 micromolar segundo a especie e a preparación, como se resume en a revisión das accións do azul de metileno no sistema nervioso. Retardar a eliminación deixa máis neurotransmisor na sinapse, a mesma lóxica que sustenta varios fármacos aprobados para o alzhéimer.

Pero esta química ten unha condición. A forma oxidada azul inhibe o encima; a forma reducida incolora non o fai, e as incubacións longas que permiten que o colorante se reduza mostran unha inhibición máis débil só por ese motivo. Calquera cifra dun ensaio de colinesterase leva asociada unha variable invisible: canto colorante seguía azul no momento da medición.

Por outra banda, o azul de metileno bloquea o receptor nicotínico alfa7, un dos receptores sobre os que actúa a acetilcolina. Os receptores alfa7 humanos expresados en ovocitos de ra inhibíronse cun IC50 próximo a 3.4 micromolar mediante un antagonismo non competitivo e independente da voltaxe que non alterou a potencia do agonista, e 3 micromolar aboliu as respostas sinápticas inducidas pola colina en cortes de hipocampo de rata, segundo o estudo do receptor alfa7. Así, a concentracións similares no rango micromolar baixo, o colorante conserva o neurotransmisor e, ao mesmo tempo, reduce a resposta dun dos seus receptores. O efecto neto sobre a sinalización colinérxica non se pode deducir de ningún dos achados por separado. Esta ambigüidade conecta coa literatura máis ampla sobre o alzhéimer e coa análise relacionada da investigación cognitiva e das enfermidades, sen quedar resolta aquí.

A comparación nun só lugar

Tres ordes de magnitude separan a diana máis sensible da menos sensible. Esa amplitude resume o artigo nunha táboa.

Chegan estas concentracións ao cerebro?

Unha cifra dun tubo de ensaio non significa nada sen unha cifra de exposición ao seu lado. Tras un bolo intravenoso próximo a 1.4 mg por kg, notificáronse niveis medios no plasma humano de arredor de 5 micromolar, mentres que unha dose oral de 100 mg produciu niveis en sangue total próximos a 0.08 micromolar na mesma liña de literatura científica. Os estudos de distribución en ratas atopan niveis cerebrais aproximadamente entre dez e vinte veces superiores aos circulantes, aínda que se trata do colorante total en tecido homoxeneizado, non do colorante oxidado libre nunha sinapse, e unha unión ás proteínas plasmáticas próxima ao 94 por cento, xunto coa distribución cara ás células sanguíneas, reduce aínda máis a fracción libre.

Ao contrastalo coa táboa, o patrón é gradual, non binario. A inhibición da MAO-A sitúase moi por debaixo das exposicións intravenosas habituais e é farmacoloxicamente plausible sempre que o colorante se administre por esa vía. Os efectos sobre a colinesterase e o alfa7 sitúanse na franxa micromolar baixa, coa que se solapan os picos intravenosos, pero que as doses orais habituais poden non alcanzar. O IC50 do GABA-A de 31 micromolar sitúase por riba da maioría das exposicións sistémicas plausibles, o que fai que ese bloqueo concreto sexa o máis difícil de invocar nunha persoa no seu conxunto. Todas as filas desta comparación necesitan a mesma advertencia: a concentración relevante é a do colorante libre, oxidado e extracelular na diana, unha cantidade que ningunha extracción de sangue mide directamente.

Que non se debe concluír

Ningunha fila da táboa establece que o azul de metileno aumente ou reduza de forma previsible ningún neurotransmisor nunha persoa. A inhibición dun encima nunha preparación purificada, o bloqueo dun transportador nunha liña celular e o antagonismo dun receptor nun corte de tecido están, cada un, a un paso experimental controlado de distancia da realidade sináptica, e a sección colinérxica mostra como dous achados certos se contrarrestan e dan lugar á incerteza. O uso responsable desta páxina é como mapa das dianas sobre as que se demostrou que actúa a molécula, coa intensidade desa acción indicada, para que a discusión dos mecanismos permaneza ancorada no que realmente se mediu. Para saber como interactúan estas dianas coa medicación prescrita, a guía de interaccións é a páxina que aborda esa cuestión, xunto co contexto adicional dos fundamentos da farmacoloxía e do artigo complementario que explica os mecanismos.