מתילן כחול ומוליכים עצביים: סרוטונין, דופמין, GABA ואצטילכולין

טענה נפוצה על מתילן כחול היא שהוא מעלה סרוטונין, מעלה דופמין, מרגיע את מערכת ה־GABA ומחדד את פעילות האצטילכולין, והכול בבת אחת. הטענה הזאת מתייחסת לארבעה ממצאי מעבדה נפרדים כאילו היו השפעה אחת בתוך גוף האדם. המאמרים שעליהם היא מבוססת מדדו מטרות שונות, במערכות ניסוי שונות, ובריכוזים שנבדלים זה מזה בערך פי אלף. כשמפרידים בין המטרות, מתקבלת תמונה מעניינת יותר וגם זהירה יותר מכפי שאותו משפט מאפשר.

הרעיון המארגן פשוט. מולקולה שנקשרת לאנזים במבחנה עשתה דבר אחד: נקשרה לאנזים במבחנה. השאלה אם הדבר משנה את רמתו של מוליך עצבי במוח חי תלויה בריכוז שמגיע לרקמה, בצורה הכימית של המולקולה כשהיא מגיעה, ובכל הפעולות האחרות שלה באותו ריכוז. בכל אחד מהסעיפים הבאים, שלוש השאלות האלה נשארות צמודות לממצא שאליו הן שייכות.

סרוטונין: שתי מטרות, שני ריכוזים

מבין ארבע המערכות, הראיות הנוגעות לסרוטונין הן החזקות ביותר, והן מגיעות משתי מטרות מולקולריות נפרדות שאין לאחד ביניהן.

המטרה הראשונה היא מונואמין אוקסידאז מסוג A, האנזים המיטוכונדריאלי שמפרק סרוטונין. מתילן כחול מעכב MAO-A אנושי מטוהר כמעכב בעל קשירה הדוקה, עם Ki של כ־27 ננומולר, בעוד ש־MAO-B מצריך ריכוזים גבוהים בהרבה לפני שמופיעה השפעה עליו, כפי שהוצג במחקר הקינטי שקישר בין הצבען לרעילות סרוטונין. מחקרים נלווים מצאו את אותה בררנות ברקמת בלוטת האצטרובל של חולדות, שבה חסימת MAO-A העלתה את רמות האינדולים שמקורם בסרוטונין, הורידה את רמתו של מטבוליט הסרוטונין 5-HIAA, ושינתה בצפרדעים רפלקס חזרה לתנוחה זקופה הקשור לסרוטונין, כפי שדווח במחקר על צבעי חמצון־חיזור ואינדולים בבלוטת האצטרובל. שתי מערכות ניסוי שונות, אותו כיוון: פחות פירוק, ויותר סרוטונין שנותר במקום שבו האנזים היה מסלק אותו.

המטרה השנייה היא נשא הסרוטונין עצמו. בתאים המבטאים את הנשא האנושי, מתילן כחול הפחית את הקליטה של מצע פלואורסצנטי ושל סרוטונין מסומן, עם IC50 של כ־1.4 מיקרומולר, ודיכא זרמים שהושרו באמצעות סרוטונין ברישומי פאץ'־קלאמפ, לפי האפיון הישיר של פעילות מתילן כחול ב־SERT. החוקרים בדקו את ההסברים החלופיים המתבקשים ומצאו שההשפעה אינה תלויה באיתות cGMP, בשינויים בסידן או בביטוי הנשא על פני התא.

שימו לב לפער בין שני המספרים. עיכוב MAO-A מתרחש בריכוזים ננומולריים. עיכוב הנשא דורש כמות צבען גדולה בערך פי חמישים. חשיפה נמוכה שמשפיעה באופן מלא על האנזים עשויה להשפיע בקושי על הנשא. מי שמאחד את שני הממצאים לטענה אחת על סרוטונין ממזג למעשה שני טווחי מינון שונים.

השאלה אם לאחת משתי המטרות יש משמעות אצל אדם שנוטל תרופות סרוטונרגיות אחרות היא שאלה הנוגעת לתרופות, ומקומה במדריך לאינטראקציות בין תרופות. המאמר הזה ממפה את המטרות; ההנחיות הקליניות נמצאות באותו עמוד.

דופמין: הראיות הישירות החלשות ביותר

בכל הנוגע לדופמין, הצגה כנה מחייבת את הזהירות הרבה ביותר. אין מחקר מבוסס היטב שמראה כי מתילן כחול חוסם את נשא הדופמין או נקשר ישירות לקולטני דופמין. ערך ה־IC50 של 1.4 מיקרומולר, שמצוטט לעיתים קרובות בהקשר של נשאים, שייך לנשא הסרוטונין ולא ל־DAT, ואין לייחס אותו לאחרון.

הראיות הקיימות הן עקיפות. מכיוון שאנזימי MAO מפרקים גם דופמין, עיכוב MAO משמר דופמין לצד סרוטונין ונוראדרנלין. בתכשירים מיטוכונדריאליים, מתילן כחול חסם את ההמרה בתיווך MAO-B של הרעלן העצבי MPTP לרעלן הפוגע במערכת הדופמינרגית, בעוצמה דומה לזו של התרופה לפרקינסון דפרניל, כפי שמתואר במחקר על השפעול הביולוגי של MPTP ובמחקרים קשורים על MAO-B. מחקרים בבעלי חיים מוסיפים חלקי מידע: עלייה של בערך פי שלושה בשחרור הבסיסי של דופמין מחתכי סטריאטום של חולדות בריכוז של 10 מיקרומולר, שנחקרה בהקשר של איתות באמצעות חנקן חד־חמצני ולא כחסימת נשא, ותוצאות לא אחידות בין אזורים לאחר מתן מערכתי, כאשר בחלק מהמחקרים נמצאה עלייה בסרוטונין ובנוראדרנלין בעוד שהדופמין כמעט לא השתנה.

לכן, יש בסיס לסיפור על דופמין, אך הוא עקיף. הוא עובר דרך אנזים שמטפל בכמה מונואמינים בבת אחת, ולא דרך מטרה ייחודית לדופמין. כל טענה שמתילן כחול מעלה דופמין בבני אדם מדלגת על השלב שבו הדבר אכן הודגם.

GABA: חסימת הבלם בכיס הקישור

הממצא הנוגע ל־GABA מדויק, ואינו מתיישב עם המוניטין של הצבען. בתאים המבטאים קולטני GABA-A אנושיים, מתילן כחול עיכב זרמים שהושרו באמצעות GABA החל מריכוז של כ־3 מיקרומולר, עם IC50 של כ־31 מיקרומולר עבור ההרכב הנפוץ alpha1-beta2-gamma2, לפי המחקר האלקטרופיזיולוגי שמיפה את אתר הפעולה.

מיפוי האתר הוא החלק החשוב. מוטציות באתר הפיקרוטוקסין לא שינו את העיכוב, ואתרי הבנזודיאזפינים והאבץ נשללו באמצעות השוואות בין תת־יחידות. לעומת זאת, מוטציות בשתי שיירי חומצות אמינו הידועים כמרכיבים של כיס הקישור ל־GABA עצמו הפחיתו בחדות את החסימה. הדבר מצביע על אנטגוניזם תחרותי באתר האגוניסט, ולא על ויסות אלוסטרי באתר אחר. ההשפעה נשמרה בהרכבים של תת־יחידות סינפטיות וחוץ־סינפטיות, ונעלמה במהירות עם שטיפת החומר.

נוצר כאן מתח אמיתי שראוי לומר במפורש. מולקולה שנחקרת לתמיכה בזיכרון מדכאת גם העברה עצבית מעכבת מהירה במערכת מעבדה. השאלה אם הדיכוי הזה מתרחש במוח חי תלויה בריכוז המקומי, ו־31 מיקרומולר הוא ריכוז גבוה ביחס לרוב החשיפות המערכתיות, כפי שיידון בסעיף האחרון. המתח עצמו הוא הממצא; כדי ליישב אותו נדרשים ניסויים שטרם נערכו.

אצטילכולין: שתי נקודות פעולה מנוגדות

בכל הנוגע לאצטילכולין יש שני ממצאים שמושכים לכיוונים מנוגדים, וזו בדיוק הסיבה שיש להציג אותם בנפרד.

מצד אחד, מתילן כחול מעכב את האנזימים שמסלקים אצטילכולין. אצטילכולין אסטראז מתאי דם אדומים של פרות עוכב באופן תחרותי סביב 0.57 מיקרומולר, אנזים ממקור בקר סביב 0.42 מיקרומולר, ופעילות אסטראז בפלזמה אנושית סביב 1.1 מיקרומולר. בוטירילכולין אסטראז עוכב בטווח של כ־0.4 עד 5.3 מיקרומולר, בהתאם למין ולמערכת הניסוי, כפי שסוכם בסקירה על פעולות מתילן כחול במערכת העצבים. האטת הסילוק משאירה יותר מוליך עצבי בסינפסה, אותו היגיון שעומד מאחורי כמה תרופות מאושרות לאלצהיימר.

אבל לכימיה הזאת יש תנאי. הצורה המחומצנת הכחולה מעכבת את האנזים; הצורה המחוזרת חסרת הצבע אינה מעכבת אותו. בהדגרות ממושכות שמאפשרות לצבען לעבור חיזור, מדווח על עיכוב חלש יותר מסיבה זו בלבד. כל ערך שנמדד בבדיקת כולין אסטראז מלווה במשתנה סמוי: כמה מהצבען עדיין היה כחול בזמן המדידה.

מצד שני, מתילן כחול חוסם את הקולטן הניקוטיני alpha7, אחד הקולטנים שעליהם פועל אצטילכולין. קולטני alpha7 אנושיים שבוטאו בביציות של צפרדעים עוכבו עם IC50 של כ־3.4 מיקרומולר באמצעות אנטגוניזם לא־תחרותי ובלתי תלוי במתח, שלא שינה את עוצמת האגוניסט. ריכוז של 3 מיקרומולר ביטל תגובות סינפטיות שהושרו באמצעות כולין בחתכי היפוקמפוס של חולדות, כפי שמדווח במחקר על קולטן alpha7. כלומר, בריכוזים נמוכים ודומים בתחום המיקרומולרי, הצבען גם משמר את המוליך העצבי וגם מחליש אחד מקולטניו. אי אפשר להסיק את ההשפעה הכוללת על האיתות הכולינרגי מאחד הממצאים לבדו. העמימות הזאת מתחברת לספרות הרחבה יותר על אלצהיימר ולדיון הקשור במחקר על קוגניציה ומחלות, אך אינה נפתרת כאן.

ההשוואה, במקום אחד

שלושה סדרי גודל מפרידים בין המטרה הרגישה ביותר למטרה הרגישה פחות מכול. הפער הזה הוא המאמר כולו בטבלה אחת.

האם הריכוזים האלה מגיעים למוח?

מספר ממבחנה חסר משמעות בלי נתון חשיפה לצידו. לאחר בולוס תוך־ורידי של כ־1.4 mg לכל kg, דווח על רמות ממוצעות בפלזמה אנושית של כ־5 מיקרומולר, בעוד שמנה פומית של 100 mg הניבה רמות בדם מלא של כ־0.08 מיקרומולר באותה ספרות מחקרית. מחקרי פיזור בחולדות מצאו רמות במוח הגבוהות בערך פי עשרה עד עשרים מהרמות במחזור הדם. עם זאת, מדובר בכמות הצבען הכוללת ברקמה שעברה הומוגניזציה, ולא בצבען חופשי ומחומצן בסינפסה. קשירה לחלבוני פלזמה בשיעור של כ־94 אחוז, לצד חלוקה לתוך תאי הדם, מפחיתה עוד יותר את השיעור החופשי.

בהשוואה לטבלה, מתקבל דפוס מדורג ולא בינארי. עיכוב MAO-A מתרחש בריכוזים נמוכים בהרבה מחשיפות תוך־ורידיות טיפוסיות, ולכן הוא סביר מבחינה פרמקולוגית כאשר הצבען ניתן בדרך זו. ההשפעות על כולין אסטראז ועל alpha7 נמצאות בתחום המיקרומולרי הנמוך, שחופף לריכוזי השיא במתן תוך־ורידי, אך ייתכן שמנות פומיות רגילות אינן מגיעות אליו. ה־IC50 של GABA-A, שהוא 31 מיקרומולר, נמצא מעל רוב רמות החשיפה המערכתית הסבירות, ולכן קשה יותר לייחס את החסימה המסוימת הזאת לאדם שלם. כל שורה בהשוואה הזאת מחייבת אותה הסתייגות: הריכוז הרלוונטי הוא של צבען חופשי, מחומצן וחוץ־תאי באתר המטרה, כמות ששום דגימת דם אינה מודדת ישירות.

מה אין להסיק

אף שורה בטבלה אינה מוכיחה שמתילן כחול מעלה או מוריד באופן צפוי את רמתו של מוליך עצבי כלשהו באדם. עיכוב אנזים בתכשיר מטוהר, חסימת נשא בקו תאים ואנטגוניזם של קולטן בחתך רקמה נמצאים כל אחד במרחק של שלב ניסויי מבוקר אחד מהמציאות הסינפטית. הסעיף על אצטילכולין מראה כיצד שני ממצאים נכונים מותירים יחד אי־ודאות. השימוש האחראי בעמוד הזה הוא כמפה של מטרות שהוכח כי המולקולה פועלת עליהן, עם ציון עוצמת הפעולה, כדי שהדיון במנגנונים יישאר מעוגן במה שנמדד בפועל. להסבר על האופן שבו נקודות הפעולה האלה מתקשרות עם תרופות מרשם, המדריך לאינטראקציות הוא העמוד שנושא באחריות הזאת, לצד הקשר נוסף בעמוד יסודות הפרמקולוגיה ובהסבר המשלים על המנגנון.