स्ट्रोक और मस्तिष्क में कम रक्त प्रवाह के शोध में मेथिलीन ब्लू: तीन मॉडल वास्तव में क्या दिखाते हैं

एक अवरुद्ध धमनी, पोषक तत्वों से वंचित कोशिका कल्चर और गर्दन की संकरी धमनियों वाला चूहा एक ही प्रयोग के तीन रूप लग सकते हैं। लेकिन ऐसा नहीं है। हर प्रयोग एक अलग सवाल पूछता है, और मेथिलीन ब्लू हर प्रयोग में अलग जवाब देता है। इन्हें एक जैसा समझने पर शोध साहित्य विरोधाभासी लगता है। इन्हें अलग-अलग देखने पर एक स्पष्ट पैटर्न उभरता है, जो मुख्यतः इसे देने के समय पर निर्भर करता है।

इस समीक्षा का पूरा उद्देश्य यही अंतर स्पष्ट करना है। ये तीन मॉडल हैं: तीव्र फोकल स्ट्रोक, कल्चर की गई कोशिकाओं में ऑक्सीजन-ग्लूकोज़ की कमी के बाद दोबारा ऑक्सीजन देना, और कई सप्ताह तक मस्तिष्क में कम रक्त प्रवाह। इन्हें जोड़ने वाली प्रस्तावित क्रियाविधि माइटोकॉन्ड्रिया से संबंधित है, लेकिन चयापचय की परिस्थितियाँ अलग होने के कारण परिणाम भी अलग होते हैं।

तीनों मॉडल अलग-अलग सवालों के जवाब देते हैं

चूहों में तीव्र फोकल स्ट्रोक आमतौर पर मध्य मस्तिष्क धमनी को अवरुद्ध करके उत्पन्न किया जाता है, जिसे संक्षेप में MCAO कहते हैं। थक्के जैसा अवरोध एक इस्कीमिक केंद्र बनाता है, जिसके चारों ओर पेनम्ब्रा होता है। यह ऐसा ऊतक है जो खतरे में है, लेकिन रक्त प्रवाह लौटने पर संभवतः बचाया जा सकता है। यहाँ सवाल यह है कि क्या कोई हस्तक्षेप इन्फार्क्ट का विस्तार धीमा करता है या रक्त प्रवाह बहाल होने के आसपास कार्यक्षमता बनाए रखता है।

ऑक्सीजन-ग्लूकोज़ की कमी, जिसे संक्षेप में OGD कहते हैं, बिल्कुल अलग पैमाने पर काम करती है। कल्चर की गई मस्तिष्क कोशिकाओं को ग्लूकोज़ के बिना लगभग शून्य ऑक्सीजन में रखा जाता है, फिर सामान्य माध्यम में लौटाया जाता है। इसमें न कोई थक्का होता है, न वैकल्पिक रक्त परिसंचरण, न रक्तचाप और न ही प्रतिरक्षा तंत्र। सवाल पूरी तरह कोशिकीय है: जब आवश्यक सब्सट्रेट गायब होते हैं और फिर लौटते हैं, तो कोशिकीय श्वसन, ATP और जीवित रहने पर क्या असर पड़ता है।

मस्तिष्क के दीर्घकालिक हाइपोपरफ्यूज़न में चूहों की दोनों कैरोटिड धमनियों को स्थायी रूप से अवरुद्ध किया जाता है। इसे 2VO मॉडल कहते हैं। अग्रमस्तिष्क का रक्त प्रवाह घट जाता है और कई सप्ताह तक कम रहता है। इसमें न अचानक कोई फोकल इन्फार्क्ट होता है और न आपातकालीन ढंग से रक्त प्रवाह बहाल किया जाता है। सवाल यह है कि क्या कई सप्ताह का चयापचयी समर्थन लंबे समय तक कम रक्त प्रवाह के दौरान रक्त वाहिकाओं, माइटोकॉन्ड्रिया और स्मृति को बनाए रखता है।

इसलिए 2VO मॉडल में एक महीने के उपचार के बाद स्मृति में सुधार, आपातकालीन थ्रोम्बेक्टॉमी के दौरान मानव मस्तिष्क को बचाने के बारे में सीधे तौर पर कुछ नहीं बताता। यह अंतर महत्वपूर्ण है, क्योंकि अधिकांश आशावादी सारांश इसे छोड़ देते हैं।

तीव्र स्ट्रोक: रक्त प्रवाह बहाल होने पर सुरक्षा, उसके बिना केवल देरी

सबसे स्पष्ट तीव्र परिणाम रक्त प्रवाह बहाल किए जाने वाले अस्थायी MCAO से मिलता है। चूहों में 60 मिनट तक धमनी अवरुद्ध रखी गई। फिर रक्त प्रवाह बहाल होते ही शिरा के माध्यम से कम खुराक में मेथिलीन ब्लू देना शुरू किया गया, और 3 घंटे बाद तथा दिन 2 पर अतिरिक्त खुराकें दी गईं। MRI में दिन 2 तक वाहक-द्रव्य वाले समूह के क्षतिग्रस्त क्षेत्र में लगभग 19 प्रतिशत वृद्धि दिखी, जबकि उपचार वाले समूह का क्षतिग्रस्त क्षेत्र लगभग 17 प्रतिशत घटा। अंतिम इन्फार्क्ट लगभग 30 प्रतिशत छोटे थे और दिनों 2 तथा 7 पर न्यूरोलॉजिकल स्कोर बेहतर थे। इमेजिंग में केंद्र और पेनम्ब्रा, दोनों के ऊतकों का जीवित रहना बेहतर दिखा। व्यापक तंत्रिका-सुरक्षा संबंधी शोध साहित्य रक्त प्रवाह बहाल होने के समय मिली इस सुरक्षा को व्यापक इस्कीमिया और चोट संबंधी निष्कर्षों के साथ रखता है।

जब धमनी अवरुद्ध रहती है, तो स्थिति बदल जाती है। स्थायी MCAO के एक प्रयोग में जारी इस्कीमिया के दौरान दिए गए मेथिलीन ब्लू ने डिफ्यूज़न इमेजिंग पर दिखने वाले क्षतिग्रस्त क्षेत्र का विस्तार धीमा किया और परफ्यूज़न-डिफ्यूज़न के बीच असंगति की अवधि थोड़ी देर बढ़ाई। स्थानीय रक्त प्रवाह भी थोड़ा बेहतर था, लेकिन 24 घंटे पर अंतिम इन्फार्क्ट आयतन में कोई सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण अंतर नहीं था। इसने जोखिमग्रस्त ऊतक के इन्फार्क्ट में बदलने में देरी की, लेकिन रक्त वाहिका को दोबारा खोलने की जगह नहीं ली।

एक तीसरा तीव्र अध्ययन क्रियाविधि और खुराक के बारे में अतिरिक्त बारीकियाँ जोड़ता है। अवरोध के तुरंत बाद उदर गुहा में दी गई एकल खुराक से इन्फार्क्ट में सबसे अधिक कमी, लगभग 50 प्रतिशत, मध्यम 5 mg/kg खुराक पर दिखी, न कि 1 या 10 mg/kg पर। साथ ही संवेदी-मोटर स्कोर भी बेहतर थे। लेखकों ने इसे माइटोकॉन्ड्रिया की संरचना सुरक्षित रहने और माइटोफैजी बढ़ने से जोड़ा। माइटोफैजी क्षतिग्रस्त माइटोकॉन्ड्रिया को चुनिंदा रूप से हटाने की प्रक्रिया है। इसलिए खुराक, देने का मार्ग और समय-सारणी महत्वपूर्ण हैं, और चूहों के mg/kg मान मानव स्ट्रोक की खुराकें नहीं हैं।

कोशिका कल्चर: एक ही दवा देने के समय के अनुसार मदद या नुकसान करती है

एस्ट्रोसाइट वाला प्रयोग सबसे अधिक सीख देने वाला है और सबसे अधिक गलत ढंग से उद्धृत भी किया जाता है। चूहों के मस्तिष्क की कॉर्टेक्स से प्राप्त प्राथमिक एस्ट्रोसाइट को ग्लूकोज़, पाइरूवेट और सीरम रहित माध्यम में 0.1 प्रतिशत ऑक्सीजन पर 6 घंटे तक गंभीर अभाव में रखा गया। इसके बाद सब्सट्रेट बहाल करके 24 घंटे तक दोबारा ऑक्सीजन दी गई। लगभग आधी कोशिकाएँ मर गईं, जिससे परीक्षण में प्रभाव दोनों दिशाओं में दिखाई देने की गुंजाइश बनी।

जब अभाव वाले चरण के दौरान मेथिलीन ब्लू मौजूद था, तो कोशिकाओं का जीवित रहना बेहतर नहीं, बल्कि खराब हुआ। इसके बजाय जब उसे दोबारा ऑक्सीजन देने के समय जोड़ा गया, तो कम micromolar सांद्रताओं ने कोशिकाओं की जीवित रहने की क्षमता सुधारी और ऑक्सीजन की खपत, ग्लूकोज़ का अवशोषण तथा ATP का उत्पादन बढ़ाया। सामान्य परिस्थितियों में इन्हीं सांद्रताओं ने 0.1 micromolar पर ग्लूकोज़ का अवशोषण लगभग 89 प्रतिशत और 1 micromolar पर लगभग 200 प्रतिशत बढ़ाया। चोट के बाद ग्लाइकोजन और हेक्सोकाइनेज़ की गतिविधि बनी रही तथा सुपरऑक्साइड में कोई मापी गई वृद्धि नहीं दिखी।

इस क्रियाविधि को बैकअप जनरेटर की उपमा से समझना आसान है। मेथिलीन ब्लू एक वैकल्पिक इलेक्ट्रॉन वाहक की तरह काम करता है, जो अपचायक समतुल्य स्वीकार करके उन्हें साइटोक्रोम c और कॉम्प्लेक्स IV की ओर पहुँचाता है। इससे इलेक्ट्रॉन प्रवाह और ATP संश्लेषण को समर्थन मिलता है, जबकि इससे पहले के चरणों में इलेक्ट्रॉन का रिसाव घटता है। गंभीर अभाव के दौरान यह उत्तेजना नुकसानदेह बनती है, क्योंकि ऑक्सीजन और ग्लूकोज़ लगभग अनुपस्थित होने पर भी यह चयापचयी माँग बढ़ाती है। इससे अंतिम बचे भंडार अधिक तेजी से समाप्त हो सकते हैं। सब्सट्रेट लौटने के बाद यही गुण लाभकारी हो जाता है, क्योंकि यह क्षतिग्रस्त माइटोकॉन्ड्रिया को बहाल हुई ऑक्सीजन और ग्लूकोज़ का कुशलता से उपयोग करने में मदद करता है। इसी कारण माइटोकॉन्ड्रिया में इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण समझाने वाले लेखों के निष्कर्षों के साथ अभाव की परिस्थितियों का संदर्भ भी देना आवश्यक है।

एक सावधानी: समय से जुड़ा यह नियम उस विशिष्ट एस्ट्रोसाइट प्रयोग-व्यवस्था पर लागू होता है। एक संबंधित कोशिका अध्ययन में अलग कोशिका प्रकार, कम गंभीर अभाव और कम सांद्रता का उपयोग हुआ। उसमें अभाव के दौरान भी मेथिलीन ब्लू के संपर्क से सुरक्षा मिली। कोशिका प्रकार, बची हुई ऑक्सीजन, सांद्रता और प्रयोग की कार्यविधि तय करते हैं कि प्रभाव लाभकारी होगा या हानिकारक।

दीर्घकालिक कम रक्त प्रवाह: कई सप्ताह में स्मृति, साइटोक्रोम ऑक्सिडेज़ और रक्त वाहिकाएँ

दीर्घकालिक प्रयोगों में कई सप्ताह तक रोज़ कम खुराक दी गई, न कि आपातकाल में एक बार बोलस खुराक। पहले अध्ययन में स्थायी कैरोटिड अवरोध वाले चूहों को एक महीने तक रोज़ 4 mg/kg दिया गया। खुराक प्रत्येक दैनिक प्रशिक्षण सत्र के बाद दी गई, ताकि तत्काल प्रदर्शन के बजाय सीखी हुई जानकारी के स्मृति में स्थिर होने को लक्षित किया जा सके। अवरोध वाले जानवर दृश्य विभेदन से जुड़े कार्य अधिक धीरे सीखते थे और कठिन स्मृति परीक्षण में खराब प्रदर्शन करते थे, जबकि तैरने की क्षमता, मोटर गतिविधि और गंध पहचान अप्रभावित थीं। दैनिक उपचार ने सामान्य मोटर व्यवहार बदले बिना सीखने और स्मृति की कमियों को कम किया।

एक अनुवर्ती अध्ययन ने उसी एक महीने की उपचार-योजना के बाद मस्तिष्क के 44 क्षेत्रों में साइटोक्रोम ऑक्सिडेज़ का मानचित्रण किया। यह एंज़ाइम माइटोकॉन्ड्रिया का कॉम्प्लेक्स IV है। अवरोध ने दृश्य, प्रीफ्रंटल और पेरिराइनल कॉर्टेक्स के साथ-साथ हिप्पोकैम्पस और एमिग्डाला में एंज़ाइम गतिविधि घटाई तथा दृश्य कॉर्टेक्स और हिप्पोकैम्पस के बीच समन्वित गतिविधि कमजोर की। उपचार ने क्षेत्रीय एंज़ाइम गतिविधि बनाए रखी और विभिन्न क्षेत्रों के बीच इन चयापचयी सहसंबंधों को मजबूत किया; बनी हुई गतिविधि बेहतर कार्य-प्रदर्शन से सहसंबद्ध थी। ये सहसंबंध समन्वित चयापचयी एंज़ाइम गतिविधि का वर्णन करते हैं, मानव मस्तिष्क की कार्यात्मक कनेक्टिविटी के प्रत्यक्ष माप का नहीं। मस्तिष्क के ऊर्जा चयापचय की समीक्षाएँ इस अंतर को स्पष्ट रखने में मदद करती हैं।

एक अलग, एक सप्ताह के अध्ययन में रोज़ 2 mg/kg दिया गया और क्रियाविधि की जाँच के लिए एक संकेत-पथ अवरोधक जोड़ा गया। उपचार के साथ मस्तिष्क का रक्त प्रवाह लगभग 60 से बढ़कर लगभग 100 mL प्रति 100 g प्रति मिनट हो गया, और हिप्पोकैम्पस में रक्त वाहिकाओं का घनत्व लगभग 15.1 से बढ़कर 23 प्रतिशत हो गया। PI3K/Akt कोशिका-जीवितता संकेत-पथ को अवरुद्ध करने पर दोनों सुधार आंशिक रूप से उलट गए, और उपचार के साथ फॉस्फोरिलेटेड Akt बढ़ा। रक्त प्रवाह, वाहिका घनत्व, अवरोधक परत और न्यूरॉन्स से जुड़े निष्कर्ष केवल चयापचयी प्रभाव के बजाय PI3K/Akt संकेतों से जुड़ी तंत्रिका-वाहिकीय सुरक्षा की ओर इशारा करते हैं।

इनमें से कोई भी परिणाम आपातकालीन स्ट्रोक देखभाल के बराबर क्यों नहीं है

प्रयोगशाला की नियंत्रित परिस्थितियाँ ही कारण हैं कि ये परिणाम सीधे लागू नहीं किए जा सकते। कल्चर की गई कोशिकाओं में न थ्रोम्बस होता है और न शरीर में दवा के अवशोषण, वितरण, चयापचय और उत्सर्जन की प्रक्रियाएँ। 2VO मॉडल लंबे समय तक पूरे मस्तिष्क में कम रक्त प्रवाह का मॉडल है, न कि अचानक हुए फोकल एम्बोलस का, जिसमें पेनम्ब्रा बने केवल कुछ मिनट हुए हों। यहाँ तक कि चूहों के MCAO में भी युवा, स्वस्थ जानवरों, एनेस्थीसिया, एकसमान अवरोधों और बिल्कुल निर्धारित समय पर खुराकों का उपयोग होता है। यह अलग-अलग प्रकार के थक्कों, एथेरोस्क्लेरोसिस, उच्च रक्तचाप, मधुमेह और लक्षण शुरू होने के अज्ञात समय वाले अधिक उम्र के रोगियों से अलग है।

मनुष्यों में किसी प्रकाशित यादृच्छिकीकृत परीक्षण ने मेथिलीन ब्लू को तीव्र इस्कीमिक स्ट्रोक के आपातकालीन उपचार के रूप में स्थापित नहीं किया है। कभी-कभी उद्धृत किए जाने वाले एक मानव इमेजिंग अध्ययन में 26 स्वस्थ वयस्क शामिल थे, स्ट्रोक रोगी नहीं। मुँह से दी गई एकल खुराक ने कार्य-संबंधी मस्तिष्क संकेतों को बदला और याद की गई जानकारी को पुनः प्राप्त करने में थोड़ा सुधार दिखाया। यह केंद्रीय तंत्रिका तंत्र पर गतिविधि दिखाता है, स्ट्रोक में प्रभावशीलता नहीं। इसके विपरीत, वर्तमान आपातकालीन मार्गदर्शन पात्र रोगियों में शिरा के माध्यम से थ्रोम्बोलाइसिस और उपयुक्त बड़ी रक्त वाहिकाओं के अवरोध में थ्रोम्बेक्टॉमी से तेजी से रक्त प्रवाह बहाल करने पर केंद्रित है। मानक आपातकालीन स्ट्रोक देखभाल प्रक्रियाएँ ही एकमात्र प्रमाणित मार्ग हैं। स्ट्रोक का संदेह होने पर मेथिलीन ब्लू देने के लिए देखभाल में कभी देरी नहीं करनी चाहिए। पूर्व-नैदानिक खुराकों से निष्कर्ष निकालने की व्यावहारिक सीमाएँ भी स्पष्ट करती हैं कि चूहों की खुराक-सारणी को नैदानिक उपचार-योजना क्यों नहीं माना जा सकता।

सुरक्षा का संदर्भ इस सीमा को और स्पष्ट करता है। शिरा के माध्यम से दिए जाने वाले मेथिलीन ब्लू पर गंभीर या घातक सेरोटोनिन सिंड्रोम की बॉक्सयुक्त चेतावनी है, जब इसे SSRIs, SNRIs और MAO अवरोधकों सहित सेरोटोनिन-संबंधी दवाओं के साथ दिया जाता है। स्ट्रोक होने की सामान्य आयु के कई रोगी ये दवाएँ लेते हैं। हीमोलाइसिस के जोखिम के कारण G6PD की कमी में इसका उपयोग वर्जित है। यह नाइट्रिक ऑक्साइड संकेतों को भी बाधित करता है, जिससे कुछ परिस्थितियों में रक्त वाहिकाओं का प्रतिरोध और दबाव बढ़ता है। इसलिए इसे केवल मस्तिष्क का रक्त प्रवाह बढ़ाने वाली दवा नहीं बताना चाहिए। अर्जित मेथीमोग्लोबिनेमिया के लिए अनुमोदित 1 mg/kg की शिरा के माध्यम से दी जाने वाली उपचार-योजना स्ट्रोक की उपचार-योजना नहीं है।

ईमानदार सारांश सीमित है, लेकिन वास्तविक है। अस्थायी फोकल इस्कीमिया में रक्त प्रवाह बहाल होने के आसपास कम खुराक वाले मेथिलीन ब्लू ने चूहों में क्षतिग्रस्त क्षेत्र के बढ़ने को कम किया। स्थायी अवरोध में इसने इन्फार्क्शन में देरी की, लेकिन उसे रोका नहीं। एस्ट्रोसाइट में इसने गंभीर अभाव के दौरान नुकसान पहुँचाया और दोबारा ऑक्सीजन देने पर मदद की। दीर्घकालिक हाइपोपरफ्यूज़न में इसने कई सप्ताह तक साइटोक्रोम ऑक्सिडेज़, रक्त वाहिकाओं और स्मृति को बनाए रखा। एक इलेक्ट्रॉन वाहक, तीन परिस्थितियाँ, तीन जवाब।