מתילן כחול במחקרי שבץ ותת־זילוח מוחי: מה שלושה מודלים מראים בפועל

עורק חסום, תרבית תאים מורעבת וחולדה שעורקי הצוואר שלה הוצרו נשמעים כמו שלוש גרסאות של ניסוי אחד. הם לא. כל אחד מהם שואל שאלה אחרת, ומתילן כחול נותן תשובה אחרת בכל אחד מהם. כשמערבבים ביניהם, הספרות נראית סותרת. כשמפרידים ביניהם, מתגלה דפוס ברור, שנקבע בעיקר לפי התזמון.

ההפרדה הזאת היא כל מטרתה של הסקירה. שלושת המודלים הם שבץ מוקדי חריף, חסך בחמצן ובגלוקוז ולאחריו חידוש אספקת החמצן בתאים בתרבית, ותת־זילוח מוחי כרוני הנמשך שבועות. המנגנון המוצע המקשר ביניהם הוא מיטוכונדריאלי, אבל התוצאות שונות משום שההקשר המטבולי שונה.

שלושת המודלים עונים על שאלות שונות

שבץ מוקדי חריף בחולדות נוצר בדרך כלל באמצעות חסימת עורק המוח האמצעי, בקיצור MCAO. חסימה המדמה קריש יוצרת ליבה איסכמית המוקפת בפנומברה — רקמה המצויה בסכנה, אך ייתכן שאפשר להציל אותה אם זרימת הדם מתחדשת. השאלה כאן היא אם התערבות מאטה את התרחבות האוטם או משמרת תפקוד סביב חידוש הזילוח.

חסך בחמצן ובגלוקוז, בקיצור OGD, פועל בקנה המידה ההפוך. תאי מוח בתרבית מוחזקים ברמת חמצן הקרובה לאפס וללא גלוקוז, ואז מוחזרים למצע רגיל. אין קריש, אין זרימת דם קולטרלית, אין לחץ דם ואין מערכת חיסון. השאלה היא תאית בלבד: מה קורה לנשימה, ל־ATP ולהישרדות כשהסובסטרטים נעלמים ואז חוזרים.

במודל של תת־זילוח מוחי כרוני משתמשים בחסימה קבועה דו־צדדית של עורקי התרדמה בחולדות, המכונה מודל 2VO. זרימת הדם למוח הקדמי יורדת ונשארת נמוכה במשך שבועות. אין אוטם מוקדי פתאומי ואין חידוש זילוח דחוף. השאלה היא אם שבועות של תמיכה מטבולית משמרים כלי דם, מיטוכונדריה וזיכרון במהלך זרימה נמוכה ממושכת.

לכן, שיפור בזיכרון לאחר חודש אחד של טיפול במודל 2VO אינו אומר דבר ישיר על הצלת מוח אנושי במהלך הוצאת קריש בחירום. ההבחנה הזאת חשובה משום שרוב הסיכומים האופטימיים מדלגים עליה.

שבץ חריף: הגנה בעת חידוש הזילוח, עיכוב בהיעדרו

התוצאה החריפה הברורה ביותר מגיעה ממודל MCAO זמני עם חידוש הזילוח. חולדות עברו חסימה במשך 60 דקות, ואז קיבלו מתילן כחול במינון נמוך דרך הווריד החל מרגע חידוש הזילוח, עם מנות נוספות לאחר 3 שעות וביום 2. בדימות MRI נראה כי הנגע בקבוצה שקיבלה את הממס בלבד גדל בכ־19 אחוז עד יום 2, בעוד שהנגע בקבוצה המטופלת הצטמצם בכ־17 אחוז. האוטמים הסופיים היו קטנים בכ־30 אחוז, והציונים הנוירולוגיים היו טובים יותר בימים 2 ו־7. בדימות נצפה שיפור בהישרדות הן של רקמת הליבה והן של רקמת הפנומברה. הספרות הרחבה יותר על הגנה עצבית מציבה את ההגנה המתוזמנת לחידוש הזילוח לצד ממצאים מאיסכמיה כללית ומטראומה.

התמונה משתנה כאשר העורק נשאר חסום. בניסוי MCAO קבוע, מתילן כחול שניתן במהלך איסכמיה מתמשכת האט את התרחבות הנגע בדימות דיפוזיה והאריך לזמן קצר את אי־ההתאמה בין ממצאי הזילוח והדיפוזיה, עם זרימה מקומית טובה מעט יותר. אולם נפח האוטם הסופי לאחר 24 שעות לא היה שונה באופן מובהק. הוא עיכב את הפיכת הרקמה שבסיכון לרקמה אוטמת, בלי להחליף את פתיחתו מחדש של כלי הדם.

מחקר חריף שלישי מוסיף פרטים על המנגנון ועל המינון. מנה יחידה שניתנה לתוך חלל הצפק מיד לאחר החסימה הראתה את ההפחתה הגדולה ביותר באוטם, כ־50 אחוז, במינון ביניים של 5 mg/kg ולא ב־1 או ב־10 mg/kg, לצד ציונים סנסו־מוטוריים טובים יותר. המחברים קישרו זאת לשימור המבנה המיטוכונדריאלי ולהגברת מיטופגיה, הסילוק הבררני של מיטוכונדריה פגומות. לכן המינון, דרך המתן ולוח הזמנים חשובים, וערכי mg/kg בחולדות אינם מינוני טיפול בשבץ בבני אדם.

תרבית תאים: אותה תרופה מסייעת או מזיקה בהתאם למועד שבו היא ניתנת

הניסוי באסטרוציטים הוא המלמד ביותר, וגם זה שמצוטט באופן שגוי יותר מכול. אסטרוציטים ראשוניים מקליפת המוח של עכברים עברו 6 שעות של חסך חמור ברמת חמצן של 0.1 אחוז, במצע ללא גלוקוז, פירובט או נסיוב. לאחר מכן עברו 24 שעות של חידוש אספקת החמצן תוך השבת הסובסטרטים. כמחצית מהתאים מתו, כך שהבדיקה אפשרה לזהות השפעה בכל אחד משני הכיוונים.

כאשר מתילן כחול היה נוכח בשלב החסך, ההישרדות הורעה ולא השתפרה. כאשר הוא הוסף דווקא בעת חידוש אספקת החמצן, ריכוזים מיקרומולריים נמוכים שיפרו את חיוניות התאים והעלו את צריכת החמצן, קליטת הגלוקוז וייצור ה־ATP. בתנאים רגילים, אותם ריכוזים הגבירו את קליטת הגלוקוז בכ־89 אחוז בריכוז של 0.1 מיקרומולר ובכ־200 אחוז בריכוז של 1 מיקרומולר, עם שימור הגליקוגן ופעילות ההקסוקינאז לאחר הפגיעה וללא עלייה מדודה בסופראוקסיד.

קל יותר להבין את המנגנון באמצעות השוואה לגנרטור גיבוי. מתילן כחול פועל כנשא אלקטרונים חלופי המקבל אקוויוולנטים מחזרים ומעביר אותם לכיוון ציטוכרום c וקומפלקס IV. כך הוא תומך בזרימת האלקטרונים ובסינתזת ATP, תוך הפחתת דליפת אלקטרונים בשלבים מוקדמים יותר בשרשרת. במהלך חסך חמור, הגירוי הזה הוא חיסרון, משום שהוא מעלה את הדרישה המטבולית כאשר חמצן וגלוקוז כמעט אינם זמינים, וכך עלול למצות מהר יותר את העתודות האחרונות. לאחר שהסובסטרטים חוזרים, אותה תכונה הופכת ליתרון, משום שהיא עוזרת למיטוכונדריה פגומות להשתמש ביעילות בחמצן ובגלוקוז ששבו להיות זמינים. זו גם הסיבה שיש להצמיד לממצאים המופיעים בהסברים על העברת אלקטרונים מיטוכונדריאלית את הקשר החסך.

הסתייגות אחת: כלל התזמון הזה חל על מערך האסטרוציטים המסוים הזה. מחקר תאי נלווה, שבו נעשה שימוש בסוג תאים אחר, בחסך מתון יותר ובריכוז נמוך יותר, מצא הגנה גם כאשר החשיפה התרחשה במהלך החסך. סוג התא, החמצן שנותר, הריכוז והפרוטוקול קובעים את כיוון ההשפעה.

זרימה נמוכה כרונית: זיכרון, ציטוכרום אוקסידאז וכלי דם לאורך שבועות

בניסויים הכרוניים נעשה שימוש בטיפול יומי במינון נמוך במשך שבועות, ולא במנת בולוס יחידה בחירום. במחקר הראשון, חולדות עם חסימה קבועה של עורקי התרדמה קיבלו 4 mg/kg מדי יום במשך חודש אחד. הטיפול ניתן לאחר כל אימון יומי כדי להתמקד בגיבוש הזיכרון ולא בביצוע המיידי. בעלי החיים עם החסימה למדו משימות הבחנה חזותית לאט יותר והציגו ביצועים גרועים יותר במבחן זיכרון קשה, בעוד שיכולת השחייה, הפעילות המוטורית וזיהוי הריחות לא הושפעו. טיפול יומי מיתן את הליקויים בלמידה ובזיכרון בלי לשנות את ההתנהגות המוטורית הכללית.

מחקר המשך מיפה את ציטוכרום אוקסידאז, שהוא קומפלקס IV המיטוכונדריאלי, ב־44 אזורי מוח לאחר אותו משטר טיפול של חודש אחד. החסימה הפחיתה את פעילות האנזים בקליפת המוח החזותית, הקדם־מצחית והפרירינלית, וכן בהיפוקמפוס ובאמיגדלה, והחלישה את התיאום בפעילות בין קליפת המוח החזותית להיפוקמפוס. הטיפול שימר את פעילות האנזים האזורית וחיזק את המתאמים המטבוליים האלה בין האזורים, והפעילות שנשמרה הייתה במתאם עם ביצועים טובים יותר במשימות. המתאמים האלה מתארים פעילות מתואמת של אנזים מטבולי, ולא מדידות ישירות של קישוריות תפקודית בבני אדם — הבחנה שסקירות על מטבוליזם האנרגיה במוח עוזרות לשמור עליה.

במחקר נפרד שנמשך שבוע אחד נעשה שימוש ב־2 mg/kg מדי יום, ונוסף מעכב של מסלול איתות כדי לבחון את המנגנון. עם הטיפול, זרימת הדם המוחית עלתה מכ־60 לכ־100 mL לכל 100 g לדקה, וצפיפות כלי הדם בהיפוקמפוס עלתה מכ־15.1 ל־23 אחוז. שתי העליות נסוגו חלקית כאשר מסלול ההישרדות PI3K/Akt נחסם, ורמת Akt המזורחן עלתה עם הטיפול. הממצאים בנוגע לזרימת הדם, צפיפות כלי הדם, המחסום והנוירונים מצביעים על הגנה עצבית־וסקולרית הקשורה לאיתות PI3K/Akt, ולא על השפעה מטבולית בלבד.

מדוע כל זה אינו שקול לטיפול חירום בשבץ

השליטה בתנאי המעבדה היא הסיבה לכך שהתוצאות האלה אינן ניתנות להשלכה ישירה. בתאים בתרבית אין קריש דם ואין פרמקוקינטיקה. מודל 2VO הוא זרימה נמוכה כללית וממושכת, ולא תסחיף מוקדי פתאומי עם פנומברה שנוצרה לפני דקות ספורות. אפילו במודל MCAO בחולדות נעשה שימוש בבעלי חיים צעירים ובריאים, בהרדמה, בחסימות אחידות ובמתן מנות בתזמון מדויק, בניגוד למטופלים מבוגרים יותר עם קרישים מגוונים, טרשת עורקים, יתר לחץ דם, סוכרת וזמני הופעה לא ידועים.

שום ניסוי אקראי שפורסם בבני אדם לא ביסס את מתילן כחול כטיפול חירום בשבץ איסכמי חריף. מחקר דימות בבני אדם שמצוטט לעיתים כלל 26 מבוגרים בריאים, ולא חולי שבץ, ובו מנה יחידה דרך הפה שינתה אותות מוחיים הקשורים למשימה, עם שיפור קטן בשליפת מידע מהזיכרון. הדבר מראה פעילות במערכת העצבים המרכזית, ולא יעילות בשבץ. הנחיות החירום הנוכחיות מתמקדות במקום זאת בחידוש זילוח מהיר באמצעות המסת קריש תוך־ורידית במטופלים מתאימים, ובהוצאת קריש בחסימות מתאימות של כלי דם גדולים. מסלולי הטיפול המקובלים בשבץ במצב חירום נותרו הדרך המוכחת היחידה. אין לעכב לעולם טיפול בחשד לשבץ כדי לתת מתילן כחול, והמגבלות המעשיות של השלכת מינונים ממחקרים פרה־קליניים מסבירות מדוע אי אפשר לפרש לוחות טיפול בחולדות כמשטרי טיפול קליניים.

היבטי הבטיחות מחזקים את הגבול הזה. מתילן כחול תוך־ורידי נושא אזהרה במסגרת על תסמונת סרוטונין חמורה או קטלנית כאשר הוא משולב עם תרופות סרוטונרגיות, ובהן תרופות מסוג SSRI, תרופות מסוג SNRI ומעכבי MAO, שרבים מהמטופלים בקבוצות הגיל שבהן מתרחש שבץ נוטלים. קיימת התוויית נגד לשימוש בו בחסר G6PD בשל הסיכון להמוליזה. הוא גם מעכב איתות של חנקן חד־חמצני, דבר שמעלה את התנגודת בכלי הדם ואת לחץ הדם במצבים מסוימים, ולכן אין לתאר אותו בפשטות כתרופה שמגבירה את זרימת הדם למוח. משטר המתן התוך־ורידי המאושר של 1 mg/kg למתהמוגלובינמיה נרכשת אינו משטר טיפול בשבץ.

הסיכום המדויק מצומצם, אך מבוסס. סביב חידוש הזילוח באיסכמיה מוקדית זמנית, מתילן כחול במינון נמוך צמצם את התפתחות הנגע בחולדות. בחסימה קבועה הוא עיכב את האוטם, אך לא מנע אותו. באסטרוציטים הוא הזיק במהלך חסך חמור וסייע בעת חידוש אספקת החמצן. במהלך תת־זילוח כרוני הוא שימר ציטוכרום אוקסידאז, כלי דם וזיכרון לאורך שבועות. נשא אחד, שלושה הקשרים, שלוש תשובות.