મિથિલીન બ્લૂ અને ન્યુરોટ્રાન્સમીટરો: સેરોટોનિન, ડોપામિન, GABA અને એસિટાઇલકોલિન

મિથિલીન બ્લૂ વિશે એક પ્રચલિત વાક્ય કહે છે કે તે એકસાથે સેરોટોનિન વધારે છે, ડોપામિન વધારે છે, GABAને શાંત કરે છે અને એસિટાઇલકોલિનને વધુ તીક્ષ્ણ બનાવે છે. આ વાક્ય પ્રયોગશાળાનાં ચાર અલગ તારણોને વ્યક્તિની અંદર થતી એક જ અસર તરીકે રજૂ કરે છે. તેની પાછળનાં સંશોધનપત્રોએ અલગ પ્રયોગાત્મક નમૂનાઓમાં, લગભગ હજાર ગણો તફાવત ધરાવતી સાંદ્રતાઓએ, અલગ લક્ષ્યો માપ્યાં હતાં. લક્ષ્યોને અલગ કરીને જોતાં ચિત્ર એ એક વાક્ય દર્શાવે છે તેના કરતાં વધુ રસપ્રદ બને છે અને વધુ સાવચેતી પણ માગે છે.

આ ચર્ચાને ગોઠવતો વિચાર સરળ છે. કસનળીમાં કોઈ એન્ઝાઇમ સાથે બંધાતો અણુ માત્ર એક જ કામ કરે છે: કસનળીમાં એન્ઝાઇમ સાથે બંધાય છે. તેનાથી જીવંત મગજમાં ન્યુરોટ્રાન્સમીટરનું સ્તર બદલાય છે કે નહીં, તેનો આધાર પેશી સુધી પહોંચતી સાંદ્રતા પર, ત્યાં પહોંચે ત્યારે અણુ કયા રાસાયણિક સ્વરૂપમાં હોય છે તેના પર અને એ જ સાંદ્રતાએ અણુ બીજું શું કરે છે તેના પર છે. નીચેનો દરેક વિભાગ આ ત્રણ પ્રશ્નોને સંબંધિત તારણ સાથે જોડીને રાખે છે.

સેરોટોનિન: બે લક્ષ્યો, બે સાંદ્રતાઓ

આ ચાર પ્રણાલીઓમાં સેરોટોનિન માટે સૌથી મજબૂત પુરાવા છે, અને તે બે અલગ આણ્વિક લક્ષ્યોમાંથી આવે છે, જેને એકમાં ભેળવવાં ન જોઈએ.

પહેલું લક્ષ્ય મોનોએમાઇન ઑક્સિડેઝ પ્રકાર A છે, જે સેરોટોનિનનું વિઘટન કરતો માઇટોકોન્ડ્રીયલ એન્ઝાઇમ છે. મિથિલીન બ્લૂ શુદ્ધ કરાયેલા માનવ MAO-Aને મજબૂત રીતે બંધાતા અવરોધક તરીકે અવરોધે છે, જેનું Ki લગભગ 27 nanomolar છે; જ્યારે MAO-B પર અસર થવા માટે ઘણી વધારે સાંદ્રતાઓની જરૂર પડે છે. આ રંગદ્રવ્યને સેરોટોનિન વિષાક્તતા સાથે જોડતા ગતિશાસ્ત્રીય અભ્યાસમાં દર્શાવવામાં આવ્યું છે. સંબંધિત સંશોધનમાં ઉંદરની પિનિયલ પેશીમાં પણ એ જ પસંદગીક્ષમતા જોવા મળી હતી. તેમાં MAO-Aના અવરોધથી સેરોટોનિનમાંથી બનતા ઇન્ડોલ્સ વધ્યા, સેરોટોનિનનો ચયાપચયજન્ય પદાર્થ 5-HIAA ઘટ્યો અને દેડકામાં સેરોટોનિન સાથે સંકળાયેલી પોતાને સીધા કરવાની પ્રતિબિંબ ક્રિયા બદલાઈ હતી, જે રેડૉક્સ રંગદ્રવ્યો અને પિનિયલ ઇન્ડોલ્સના અભ્યાસમાં નોંધાયું છે. બે અલગ પ્રયોગાત્મક નમૂનાઓ, પરંતુ દિશા એક જ: ઓછું વિઘટન અને જ્યાં એન્ઝાઇમ સેરોટોનિનને દૂર કરત, ત્યાં વધુ સેરોટોનિન જળવાઈ રહેવું.

બીજું લક્ષ્ય સેરોટોનિન ટ્રાન્સપોર્ટર પોતે છે. માનવ ટ્રાન્સપોર્ટર અભિવ્યક્ત કરતા કોષોમાં મિથિલીન બ્લૂએ ફ્લોરેસન્ટ સબસ્ટ્રેટ અને ચિહ્નિત સેરોટોનિન બંનેનું ગ્રહણ ઘટાડ્યું હતું, જેમાં IC50 લગભગ 1.4 micromolar હતું. પૅચ-ક્લૅમ્પ રેકૉર્ડિંગમાં તેણે સેરોટોનિનથી પ્રેરિત વિદ્યુત પ્રવાહો પણ દબાવ્યા હતા, જેમ કે SERT પર મિથિલીન બ્લૂની સીધી લાક્ષણિકતાઓના અભ્યાસમાં જણાવાયું છે. લેખકોએ સ્પષ્ટ વૈકલ્પિક સમજૂતીઓ તપાસી અને જોયું કે આ અસર cGMP સંકેતપ્રક્રિયા, કેલ્શિયમના ફેરફારો અને કોષની સપાટી પર ટ્રાન્સપોર્ટરની અભિવ્યક્તિથી સ્વતંત્ર હતી.

આ બે આંકડા વચ્ચેનો તફાવત ધ્યાનમાં લો. MAO-Aનું અવરોધન nanomolar સ્તરે થાય છે. ટ્રાન્સપોર્ટરના અવરોધન માટે લગભગ પચાસ ગણું વધુ રંગદ્રવ્ય જોઈએ છે. એન્ઝાઇમ પર પૂરેપૂરી અસર કરતી ઓછી ઉપલબ્ધતા ટ્રાન્સપોર્ટર પર ભાગ્યે જ અસર કરી શકે. સેરોટોનિન વિશેના એક જ દાવામાં આ બંનેને ભેળવનાર વ્યક્તિ બે અલગ માત્રા-શ્રેણીઓને એકમાં સરેરાશ કરી રહી છે.

અન્ય સેરોટોનિન-સંબંધિત દવાઓ લેતી વ્યક્તિમાં આ બેમાંથી કોઈ લક્ષ્યનું મહત્ત્વ છે કે નહીં, તે દવા-સંબંધિત પ્રશ્ન છે અને તેનું સ્થાન દવાઓની પરસ્પર ક્રિયાની માર્ગદર્શિકામાં છે. આ લેખ લક્ષ્યોનો નકશો આપે છે; તે પાનું ક્લિનિકલ સલાહ આપે છે.

ડોપામિન: સીધા પુરાવાનો સૌથી નબળો કિસ્સો

ડોપામિનની બાબતમાં પ્રામાણિકતા માટે સૌથી વધુ સંયમ જરૂરી છે. મિથિલીન બ્લૂ ડોપામિન ટ્રાન્સપોર્ટરને અવરોધે છે અથવા ડોપામિન રિસેપ્ટરો સાથે સીધું બંધાય છે એવું દર્શાવતો કોઈ સુસ્થાપિત અભ્યાસ નથી. વારંવાર ટાંકવામાં આવતું ટ્રાન્સપોર્ટર IC50, 1.4 micromolar, સેરોટોનિન ટ્રાન્સપોર્ટરનું છે, DATનું નહીં, અને તેને ક્યારેય બીજાના નામે રજૂ ન કરવું જોઈએ.

તેના બદલે જે પુરાવા છે તે પરોક્ષ છે. MAO એન્ઝાઇમો ડોપામિનનું પણ ચયાપચય કરતા હોવાથી, MAOનું અવરોધન સેરોટોનિન અને નોરએડ્રેનાલિનની સાથે ડોપામિનને પણ જાળવે છે. માઇટોકોન્ડ્રીયલ નમૂનાઓમાં મિથિલીન બ્લૂએ MAO-B દ્વારા ન્યુરોટૉક્સિન MPTPનું ડોપામિન પ્રણાલી માટે ઝેરી પદાર્થમાં થતું રૂપાંતર અવરોધ્યું હતું. તેની અવરોધક ક્ષમતા પાર્કિન્સનની દવા ડિપ્રેનિલ સાથે તુલનીય હતી, જેમ કે MPTPના જૈવસક્રિયકરણનો અભ્યાસ અને સંબંધિત MAO-B સંશોધન વર્ણવે છે. પ્રાણી અભ્યાસો કેટલાક છૂટાછવાયા પુરાવા ઉમેરે છે: 10 micromolar પર ઉંદરના સ્ટ્રાઇટમની પેશીના કાપમાંથી ડોપામિનના મૂળભૂત મુક્તિદરમાં લગભગ ત્રણ ગણો વધારો, જે ટ્રાન્સપોર્ટર અવરોધનને બદલે નાઇટ્રિક ઑક્સાઇડ સંકેતપ્રક્રિયાના સંદર્ભમાં અભ્યાસ કરાયો હતો; અને સમગ્ર શરીરને અસર કરતી રીતે માત્રા આપ્યા પછી વિવિધ વિસ્તારોમાં મિશ્ર પરિણામો, જેમાં કેટલાક અભ્યાસોએ સેરોટોનિન અને નોરએડ્રેનાલિન વધતાં જોયાં, જ્યારે ડોપામિનમાં ભાગ્યે જ ફેરફાર થયો.

આથી ડોપામિનની વાત વાસ્તવિક છે, પરંતુ પરોક્ષ છે. તે ડોપામિન-વિશિષ્ટ લક્ષ્યને બદલે એકસાથે અનેક મોનોએમાઇનો પર કાર્ય કરતા એન્ઝાઇમ મારફતે આગળ વધે છે. મિથિલીન બ્લૂ લોકોમાં ડોપામિન વધારે છે એવો કોઈ પણ દાવો એ પગથિયું છોડી દે છે જ્યાં તે હકીકતમાં દર્શાવાયું હોય.

GABA: બંધનસ્થાને બ્રેકને અવરોધવી

GABAનું તારણ ચોક્કસ છે અને આ રંગદ્રવ્યની પ્રચલિત છબીથી વિરુદ્ધ જાય છે. માનવ GABA-A રિસેપ્ટરો અભિવ્યક્ત કરતા કોષોમાં મિથિલીન બ્લૂએ લગભગ 3 micromolarથી GABA દ્વારા પ્રેરિત વિદ્યુત પ્રવાહોને અવરોધવાનું શરૂ કર્યું હતું. સામાન્ય alpha1-beta2-gamma2 ગોઠવણી માટે IC50 લગભગ 31 micromolar હતું, જેમ કે ક્રિયાસ્થાનનો નકશો આપતા ઇલેક્ટ્રોફિઝિયોલૉજી અભ્યાસમાં દર્શાવાયું છે.

ક્રિયાસ્થાનની ઓળખ આ અભ્યાસનો મૂલ્યવાન ભાગ છે. પિક્રોટૉક્સિન સ્થાને કરાયેલા મ્યુટેશનો પછી પણ અવરોધન યથાવત્ રહ્યું, અને ઉપએકમોની સરખામણી દ્વારા બેન્ઝોડાયાઝેપિન અને ઝિંક સ્થાનોને બાકાત કરાયા. તેના બદલે, GABAનું બંધનસ્થાન બનાવતા હોવાનું જાણીતું હોય તેવા બે અવશેષોમાં કરાયેલા મ્યુટેશનો દ્વારા અવરોધ તીવ્ર રીતે ઘટ્યો. આ દર્શાવે છે કે ક્રિયા અન્યત્ર થતા એલોસ્ટેરિક નિયમનને બદલે એગોનિસ્ટ સ્થાને સ્પર્ધાત્મક વિરોધી ક્રિયા છે. સિનેપ્સીય અને સિનેપ્સની બહારના ઉપએકમોના સંયોજનોમાં પણ અસર જળવાઈ રહી અને રંગદ્રવ્ય ધોઈને દૂર કરવાથી ઝડપથી સમાપ્ત થઈ.

આથી એક વાસ્તવિક વિરોધાભાસ ઊભો થાય છે, જેને સ્પષ્ટ રીતે જણાવવો જોઈએ. સ્મૃતિને ટેકો આપવા માટે તપાસાતો અણુ પ્રયોગશાળાની ડિશમાં ઝડપી અવરોધક સંકેતપ્રસારને પણ દબાવે છે. આ દમન જીવંત મગજમાં થાય છે કે નહીં, તેનો આધાર સ્થાનિક સાંદ્રતા પર છે. સમગ્ર શરીરમાં સામાન્ય રીતે પ્રાપ્ત થતી મોટાભાગની સાંદ્રતાઓની સરખામણીએ 31 micromolar ઊંચી છે, જેની ચર્ચા અંતિમ વિભાગમાં છે. આ વિરોધાભાસ પોતે જ તારણ છે; તેને ઉકેલવા માટે એવા પ્રયોગો જોઈએ જે હજી કોઈએ કર્યા નથી.

એસિટાઇલકોલિન: બે વિરુદ્ધ કાર્યબિંદુઓ

એસિટાઇલકોલિન અંગે બે તારણો મળે છે જે વિરુદ્ધ દિશામાં જાય છે, અને આ જ કારણસર તેમને અલગથી રજૂ કરવાં જરૂરી છે.

એક તરફ, મિથિલીન બ્લૂ એસિટાઇલકોલિનને દૂર કરતા એન્ઝાઇમોને અવરોધે છે. ગાયના લાલ રક્તકણોના એસિટાઇલકોલિનેસ્ટેરેઝનું લગભગ 0.57 micromolar પર, ગૌવંશીય એન્ઝાઇમનું લગભગ 0.42 micromolar પર અને માનવ પ્લાઝ્માની એસ્ટેરેઝ પ્રવૃત્તિનું લગભગ 1.1 micromolar પર સ્પર્ધાત્મક અવરોધન થયું હતું. પ્રજાતિ અને પ્રયોગાત્મક નમૂનાના આધારે બ્યુટિરાઇલકોલિનેસ્ટેરેઝનું અવરોધન લગભગ 0.4થી 5.3 micromolar વચ્ચે થયું હતું. આનો સારાંશ ચેતાતંત્રમાં મિથિલીન બ્લૂની ક્રિયાઓની સમીક્ષામાં આપવામાં આવ્યો છે. દૂર થવાની પ્રક્રિયા ધીમી પડવાથી સિનેપ્સમાં વધુ ન્યુરોટ્રાન્સમીટર રહે છે; અલ્ઝાઇમરની કેટલીક મંજૂર દવાઓ પાછળ પણ આ જ તર્ક છે.

પરંતુ આ રસાયણિક ક્રિયા સાથે એક શરત જોડાયેલી છે. ઑક્સિડાઇઝ થયેલું વાદળી સ્વરૂપ એન્ઝાઇમને અવરોધે છે; રિડ્યુસ થયેલું રંગહીન સ્વરૂપ અવરોધતું નથી. લાંબા સમયના ઇન્ક્યુબેશન દરમિયાન રંગદ્રવ્યને રિડ્યુસ થવા દેતા પ્રયોગોમાં માત્ર આ જ કારણસર નબળું અવરોધન નોંધાય છે. કોલિનેસ્ટેરેઝ માટેના કોઈ પણ પરીક્ષણના આંકડા સાથે એક અદૃશ્ય ચલ જોડાયેલું છે: માપન વખતે રંગદ્રવ્યનો કેટલો ભાગ હજી વાદળી હતો.

બીજી તરફ, મિથિલીન બ્લૂ alpha7 નિકોટિનિક રિસેપ્ટરને અવરોધે છે, જે એસિટાઇલકોલિન કાર્ય કરે છે તેવા રિસેપ્ટરો પૈકીનો એક છે. દેડકાના અંડકોષોમાં અભિવ્યક્ત કરાયેલા માનવ alpha7 રિસેપ્ટરોનું લગભગ 3.4 micromolarના IC50 સાથે અવરોધન થયું હતું. તે બિનસ્પર્ધાત્મક, વોલ્ટેજથી સ્વતંત્ર વિરોધી ક્રિયા હતી, જેમાં એગોનિસ્ટની કાર્યક્ષમતામાં ફેરફાર થયો નહોતો. 3 micromolarએ ઉંદરના હિપોકૅમ્પસની પેશીના કાપમાં કોલિનથી પ્રેરિત સિનેપ્સીય પ્રતિભાવો સંપૂર્ણપણે બંધ કર્યા હતા, જેમ કે alpha7 રિસેપ્ટર અભ્યાસ જણાવે છે. એટલે સમાન નીચી micromolar સાંદ્રતાઓએ રંગદ્રવ્ય ન્યુરોટ્રાન્સમીટરને જાળવે પણ છે અને તેના એક રિસેપ્ટરને મંદ પણ કરે છે. કોલિનર્જિક સંકેતપ્રક્રિયા પરની ચોખ્ખી અસર આ બેમાંથી કોઈ એક તારણ પરથી જાણી શકાતી નથી. આ અસ્પષ્ટતા અલ્ઝાઇમર અંગેના વ્યાપક સંશોધન સાહિત્ય અને જ્ઞાનાત્મક કાર્ય તથા રોગ-સંશોધનની સંબંધિત ચર્ચા સાથે જોડાય છે, પરંતુ અહીં તેનો ઉકેલ મળતો નથી.

સરખામણી, એક જ જગ્યાએ

સૌથી વધુ સંવેદનશીલ અને સૌથી ઓછા સંવેદનશીલ લક્ષ્ય વચ્ચે સાંદ્રતામાં દસની ત્રણ ઘાત જેટલો તફાવત છે. આ સમગ્ર લેખનો સાર એ એક કોષ્ટકમાં રહેલા વ્યાપમાં છે.

શું આ સાંદ્રતાઓ મગજ સુધી પહોંચે છે?

કસનળીના આંકડાની બાજુમાં શરીરમાં પહોંચતી સાંદ્રતાનો આંકડો ન હોય તો તેનો કોઈ અર્થ નથી. લગભગ 1.4 mg પ્રતિ kgના શિરામાર્ગીય બોલસ પછી માનવ પ્લાઝ્મામાં સરેરાશ લગભગ 5 micromolar સ્તર નોંધાયું છે, જ્યારે એ જ સંશોધન સાહિત્યમાં 100 mgની મૌખિક માત્રાથી સમગ્ર રક્તમાં લગભગ 0.08 micromolar સ્તર નોંધાયું હતું. ઉંદરોમાં વિતરણ અંગેના સંશોધનમાં મગજનાં સ્તરો પરિભ્રમણ કરતા રક્તનાં સ્તરોથી લગભગ દસથી વીસ ગણાં જોવા મળે છે. જોકે તે એકરૂપ કરાયેલી પેશીમાં કુલ રંગદ્રવ્ય છે, સિનેપ્સ પરનું મુક્ત ઑક્સિડાઇઝ થયેલું રંગદ્રવ્ય નથી. પ્લાઝ્મા પ્રોટીન સાથે લગભગ 94 ટકા બંધન અને રક્તકણોમાં વિભાજન મુક્ત અંશને વધુ ઓછો કરે છે.

કોષ્ટક સાથે સરખાવતાં, આ પેટર્ન માત્ર હા કે ના સ્વરૂપે નહીં, પરંતુ સ્તર પ્રમાણે દેખાય છે. MAO-Aનું અવરોધન સામાન્ય શિરામાર્ગીય ઉપલબ્ધતા કરતાં ઘણી નીચી સાંદ્રતાએ થાય છે, અને જ્યારે પણ રંગદ્રવ્ય એ રીતે આપવામાં આવે ત્યારે તે ઔષધશાસ્ત્રીય રીતે સંભવિત છે. કોલિનેસ્ટેરેઝ અને alpha7ની અસરો નીચી micromolar શ્રેણીમાં છે, જ્યાં શિરામાર્ગીય ટોચનાં સ્તરો પહોંચી શકે છે, પરંતુ સામાન્ય મૌખિક માત્રાઓ કદાચ ન પહોંચે. GABA-Aનું 31 micromolarનું IC50 સમગ્ર શરીરમાં સંભવિત રીતે પ્રાપ્ત થતી મોટાભાગની સાંદ્રતાઓ કરતાં ઊંચું છે, તેથી આખી વ્યક્તિમાં આ ચોક્કસ અવરોધ લાગુ પડે છે એવું માનવું સૌથી મુશ્કેલ છે. આ સરખામણીની દરેક પંક્તિ માટે એક જ સાવચેતી જરૂરી છે: સંબંધિત સાંદ્રતા એટલે લક્ષ્ય પરનું મુક્ત, ઑક્સિડાઇઝ થયેલું, કોષબાહ્ય રંગદ્રવ્ય; કોઈ પણ રક્તનમૂનો આ જથ્થાને સીધો માપતો નથી.

કયા નિષ્કર્ષો ન કાઢવા

કોષ્ટકની કોઈ પણ પંક્તિ એ સ્થાપિત કરતી નથી કે મિથિલીન બ્લૂ કોઈ વ્યક્તિમાં કોઈ પણ ન્યુરોટ્રાન્સમીટરનું સ્તર અનુમાન કરી શકાય તેવી રીતે વધારે કે ઘટાડે છે. શુદ્ધ કરાયેલા નમૂનામાં એન્ઝાઇમનું અવરોધન, કોષવંશમાં ટ્રાન્સપોર્ટરનો અવરોધ અને પેશીના કાપમાં રિસેપ્ટરની વિરોધી ક્રિયા—દરેક સિનેપ્સીય વાસ્તવિકતાથી એક નિયંત્રિત પગથિયું દૂર છે. કોલિનર્જિક વિભાગ બતાવે છે કે કેવી રીતે બે સાચાં તારણો એકબીજાની અસરને વિરોધ કરતાં અનિશ્ચિતતા ઊભી કરે છે. આ પાનાનો જવાબદાર ઉપયોગ એવા કાર્યબિંદુઓના નકશા તરીકે છે, જેના પર આ અણુ કાર્ય કરતો હોવાનું દર્શાવાયું છે, અને સાથે તેની પકડની તાકાત પણ દર્શાવાઈ છે, જેથી કાર્યપદ્ધતિઓની ચર્ચા ખરેખર શું માપવામાં આવ્યું હતું તેના પર આધારિત રહે. આ કાર્યબિંદુઓ પ્રિસ્ક્રાઇબ કરેલી દવાઓ સાથે કેવી રીતે પરસ્પર ક્રિયા કરે છે તે માટે પરસ્પર ક્રિયાની માર્ગદર્શિકા એ જવાબદારી સંભાળતું પાનું છે; ઔષધશાસ્ત્રના પાયાના વિષયો અને કાર્યપદ્ધતિ સમજાવતા સાથી લેખમાં વધુ સંદર્ભ મળે છે.