Մեթիլեն կապույտը և նեյրոհաղորդիչները՝ սերոտոնին, դոպամին, GABA և ացետիլխոլին

Մեթիլեն կապույտի մասին տարածված մի պնդման համաձայն՝ այն միաժամանակ բարձրացնում է սերոտոնինը, բարձրացնում է դոպամինը, հանգստացնում է GABA-ի միջոցով և սրում է ացետիլխոլինի ազդեցությունը։ Այդ նախադասությունը չորս առանձին լաբորատոր արդյունքները ներկայացնում է որպես մարդու օրգանիզմում տեղի ունեցող մեկ ընդհանուր ազդեցություն։ Դրա հիմքում ընկած հոդվածներում չափվել են տարբեր թիրախներ՝ տարբեր փորձարարական պատրաստուկներում և մոտ հազար անգամ տարբերվող կոնցենտրացիաներում։ Երբ թիրախներն առանձնացնում ենք, պատկերը դառնում է և՛ ավելի հետաքրքիր, և՛ ավելի շատ զգուշություն պահանջող, քան թույլ է տալիս այդ մեկ նախադասությունը։

Հիմնական գաղափարը պարզ է։ Փորձանոթում ֆերմենտի հետ կապվող մոլեկուլը կատարել է միայն մեկ գործողություն՝ փորձանոթում կապվել է ֆերմենտի հետ։ Թե արդյոք դա փոխում է նեյրոհաղորդիչի մակարդակը կենդանի ուղեղում, կախված է հյուսվածք հասնող կոնցենտրացիայից, այնտեղ հասնելու պահին մոլեկուլի քիմիական ձևից և նույն կոնցենտրացիայում մոլեկուլի կատարած մյուս բոլոր գործողություններից։ Ստորև յուրաքանչյուր բաժնում այս երեք հարցերը դիտարկվում են համապատասխան արդյունքի հետ միասին։

Սերոտոնին՝ երկու թիրախ, երկու կոնցենտրացիա

Չորս համակարգերից սերոտոնինին վերաբերող ապացույցներն ամենաուժեղն են, և դրանք առնչվում են երկու տարբեր մոլեկուլային թիրախների, որոնք չպետք է միավորել։

Առաջին թիրախը A տիպի մոնոամինօքսիդազն է՝ միտոքոնդրիալ ֆերմենտը, որը քայքայում է սերոտոնինը։ Մեթիլեն կապույտը մաքրված մարդկային MAO-A-ի ուժեղ կապմամբ արգելակիչ է՝ մոտ 27 նանոմոլար Ki-ով, մինչդեռ MAO-B-ի վրա ազդեցության համար անհրաժեշտ են շատ ավելի բարձր կոնցենտրացիաներ, ինչպես ցույց է տրված ներկանյութը սերոտոնինային թունավորության հետ կապած կինետիկական ուսումնասիրությունում։ Հարակից հետազոտություններում նույն ընտրողականությունը հայտնաբերվել է առնետի էպիֆիզի հյուսվածքում, որտեղ MAO-A-ի արգելակումը բարձրացրել է սերոտոնինից ստացվող ինդոլների մակարդակը, նվազեցրել սերոտոնինի մետաբոլիտ 5-HIAA-ն և գորտերի մոտ փոխել սերոտոնինի հետ կապված ուղղման ռեֆլեքսը, ինչպես հաղորդվում է օքսիդավերականգնման ներկանյութերի և էպիֆիզի ինդոլների ուսումնասիրությունում։ Երկու տարբեր փորձարարական պատրաստուկ, նույն ուղղությունը՝ ավելի քիչ քայքայում և ավելի շատ պահպանված սերոտոնին այնտեղ, որտեղ ֆերմենտը կքայքայեր այն։

Երկրորդ թիրախը հենց սերոտոնինի փոխադրիչն է։ Մարդկային փոխադրիչն արտահայտող բջիջներում մեթիլեն կապույտը նվազեցրել է թե՛ ֆլուորեսցենտային սուբստրատի, թե՛ պիտակավորված սերոտոնինի կլանումը՝ մոտ 1.4 միկրոմոլար IC50-ով, և ճնշել է սերոտոնինով հարուցված հոսանքները պատչ-կլամպ գրանցումներում՝ ըստ SERT-ի վրա մեթիլեն կապույտի ազդեցության ուղղակի բնութագրման։ Հեղինակները ստուգել են ակնհայտ այլընտրանքային բացատրությունները և պարզել, որ ազդեցությունն անկախ է cGMP ազդանշանավորումից, կալցիումի փոփոխություններից և փոխադրիչի՝ բջջի մակերեսին արտահայտման մակարդակից։

Ուշադրություն դարձրեք երկու թվերի տարբերությանը։ MAO-A-ի արգելակումը տեղի է ունենում նանոմոլար մակարդակում։ Փոխադրիչի արգելակման համար անհրաժեշտ է մոտ հիսուն անգամ ավելի շատ ներկանյութ։ Ցածր ազդեցության մակարդակը, որն ամբողջությամբ ներգործում է ֆերմենտի վրա, կարող է գրեթե չազդել փոխադրիչի վրա։ Սերոտոնինի վերաբերյալ մեկ պնդման մեջ դրանք միավորելը նշանակում է երկու տարբեր դոզային միջակայք միջինացնել և ներկայացնել որպես մեկը։

Թե արդյոք այս թիրախներից որևէ մեկը կարևոր է այլ սերոտոնիներգիկ դեղեր ընդունող մարդու համար, դեղորայքին վերաբերող հարց է և պատկանում է դեղերի փոխազդեցությունների ուղեցույցին։ Այս հոդվածը ներկայացնում է թիրախների քարտեզը, իսկ կլինիկական խորհուրդները տեղ են գտել այդ էջում։

Դոպամին՝ ուղղակի ապացույցների ամենաթույլ հիմքը

Դոպամինի դեպքում ազնվությունը պահանջում է առավելագույն զսպվածություն։ Չկա հաստատված ուսումնասիրություն, որը ցույց է տալիս, որ մեթիլեն կապույտն արգելակում է դոպամինի փոխադրիչը կամ ուղղակիորեն կապվում դոպամինային ընկալիչների հետ։ Հաճախ մեջբերվող 1.4 միկրոմոլար փոխադրիչային IC50-ը վերաբերում է սերոտոնինի փոխադրիչին, ոչ թե DAT-ին, և այն երբեք չպետք է վերագրվի վերջինիս։

Առկա տվյալները, փոխարենը, անուղղակի են։ Քանի որ MAO ֆերմենտները նաև նյութափոխանակում են դոպամինը, MAO-ի արգելակումը սերոտոնինի և նորադրենալինի հետ միասին պահպանում է նաև դոպամինը։ Միտոքոնդրիալ պատրաստուկներում մեթիլեն կապույտն արգելակել է MAO-B-ի միջնորդությամբ նեյրոտոքսին MPTP-ի փոխակերպումը դոպամիներգիկ համակարգը վնասող թույնի՝ Պարկինսոնի հիվանդության համար օգտագործվող դեպրենիլ դեղին համադրելի ուժգնությամբ, ինչպես նկարագրված է MPTP-ի կենսաակտիվացման ուսումնասիրությունում և MAO-B-ին վերաբերող հարակից աշխատանքներում։ Կենդանիների վրա ուսումնասիրությունները լրացուցիչ հատվածական տվյալներ են տալիս՝ առնետի զոլավոր մարմնի կտրվածքներից դոպամինի բազալ արտազատման մոտ եռապատիկ աճ 10 միկրոմոլարի դեպքում, որը ուսումնասիրվել է ազոտի օքսիդի ազդանշանավորման համատեքստում, ոչ թե որպես փոխադրիչի արգելակում, ինչպես նաև համակարգային ներմուծումից հետո տարբեր ուղեղային շրջաններում ոչ միատեսակ արդյունքներ։ Որոշ ուսումնասիրություններում սերոտոնինն ու նորադրենալինն աճել են, մինչդեռ դոպամինը գրեթե չի փոխվել։

Այսպիսով, դոպամինի հետ կապը իրական է, բայց անուղղակի։ Այն անցնում է մի ֆերմենտի միջոցով, որը միաժամանակ մշակում է մի քանի մոնոամին, այլ ոչ թե դոպամինին հատուկ թիրախի միջոցով։ Ցանկացած պնդում, թե մեթիլեն կապույտը մարդկանց մոտ բարձրացնում է դոպամինը, բաց է թողնում այն քայլը, որտեղ դա պետք է փաստացի ցուցադրված լիներ։

GABA՝ արգելակող ազդեցության արգելափակումը կապման գրպանում

GABA-ին վերաբերող արդյունքը հստակ է և հակասում է ներկանյութի տարածված համբավին։ Մարդկային GABA-A ընկալիչներ արտահայտող բջիջներում մեթիլեն կապույտն արգելակել է GABA-ով հարուցված հոսանքները՝ սկսած մոտ 3 միկրոմոլարից, իսկ տարածված alpha1-beta2-gamma2 կազմաձևի համար IC50-ը եղել է մոտ 31 միկրոմոլար՝ ըստ ազդեցության տեղամասը քարտեզագրած էլեկտրոֆիզիոլոգիական ուսումնասիրության։

Արժեքավոր մասը տեղամասի քարտեզագրումն է։ Պիկրոտոքսինի տեղամասի մուտացիաները չեն վերացրել արգելակումը, իսկ բենզոդիազեպինի և ցինկի տեղամասերը բացառվել են ենթամիավորների համեմատությունների միջոցով։ Փոխարենը՝ երկու ամինաթթվային մնացորդների մուտացիաները, որոնք, ինչպես հայտնի է, կազմում են հենց GABA-ի կապման գրպանը, կտրուկ նվազեցրել են արգելափակումը։ Սա ազդեցությունը բնորոշում է որպես մրցակցային անտագոնիզմ ագոնիստի տեղամասում, այլ ոչ թե այլ տեղամասում ալոստերիկ կարգավորում։ Ազդեցությունը պահպանվել է սինապսային և արտասինապսային ենթամիավորների տարբեր համակցություններում և արագ վերացել է նյութը լվանալով հեռացնելուց հետո։

Սա իրական հակասություն է ստեղծում, որն արժե հստակ նշել։ Հիշողության աջակցման համար ուսումնասիրվող մոլեկուլը նաև ճնշում է արագ արգելակող հաղորդումը լաբորատոր տարայում։ Թե արդյոք այդ ճնշումը տեղի է ունենում կենդանի ուղեղում, կախված է տեղային կոնցենտրացիայից, իսկ 31 միկրոմոլարը բարձր է համակարգային ազդեցության մակարդակների մեծ մասի համեմատ, ինչին անդրադառնում է վերջին բաժինը։ Հենց այս հակասությունն է արդյունքը. այն լուծելու համար անհրաժեշտ կլինեն փորձեր, որոնք դեռ ոչ ոք չի կատարել։

Ացետիլխոլին՝ երկու հակադիր թիրախ

Ացետիլխոլինին վերաբերող երկու արդյունքներն ուղղված են հակառակ կողմեր, և հենց այդ պատճառով դրանք պետք է ներկայացնել առանձին։

Մի կողմից՝ մեթիլեն կապույտն արգելակում է ացետիլխոլինը հեռացնող ֆերմենտները։ Կովի էրիթրոցիտների ացետիլխոլինէսթերազը մրցակցային կերպով արգելակվել է մոտ 0.57 միկրոմոլարի դեպքում, տավարի ֆերմենտը՝ մոտ 0.42 միկրոմոլարի, իսկ մարդու պլազմայի էսթերազային ակտիվությունը՝ մոտ 1.1 միկրոմոլարի դեպքում։ Բուտիրիլխոլինէսթերազն արգելակվել է մոտ 0.4-ից 5.3 միկրոմոլար միջակայքում՝ կախված տեսակից և պատրաստուկից, ինչպես ամփոփված է նյարդային համակարգում մեթիլեն կապույտի ազդեցությունների ակնարկում։ Հեռացման դանդաղեցումն ավելի շատ նեյրոհաղորդիչ է թողնում սինապսում. նույն տրամաբանությունն է ընկած Ալցհեյմերի հիվանդության համար հաստատված մի շարք դեղերի հիմքում։

Սակայն այս քիմիական գործընթացը մի պայման ունի։ Օքսիդացված կապույտ ձևն արգելակում է ֆերմենտը, իսկ վերականգնված անգույն ձևը՝ ոչ։ Երկարատև ինկուբացիաների ընթացքում, որոնք թույլ են տալիս ներկանյութին վերականգնվել, ավելի թույլ արգելակում է գրանցվում միայն այդ պատճառով։ Խոլինէսթերազի ցանկացած փորձարարական ցուցանիշ ունի մի չերևացող փոփոխական՝ չափման պահին ներկանյութի որ մասն էր դեռ կապույտ։

Մյուս կողմից՝ մեթիլեն կապույտն արգելափակում է alpha7 նիկոտինային ընկալիչը՝ այն ընկալիչներից մեկը, որոնց վրա ազդում է ացետիլխոլինը։ Գորտի ձվաբջիջներում արտահայտված մարդկային alpha7 ընկալիչներն արգելակվել են մոտ 3.4 միկրոմոլար IC50-ով՝ ոչ մրցակցային, լարումից անկախ անտագոնիզմի միջոցով, որը չի փոխել ագոնիստի ազդեցության ուժգնությունը։ Իսկ 3 միկրոմոլարը վերացրել է խոլինով հարուցված սինապսային պատասխանները առնետի հիպոկամպի կտրվածքներում, ինչպես հաղորդվում է alpha7 ընկալիչի ուսումնասիրությունում։ Այսպիսով, ցածր միկրոմոլարային նման կոնցենտրացիաներում ներկանյութը և՛ պահպանում է նեյրոհաղորդիչը, և՛ թուլացնում դրա ընկալիչներից մեկի պատասխանը։ Խոլիներգիկ ազդանշանավորման վրա ընդհանուր ազդեցությունը հնարավոր չէ որոշել այս արդյունքներից միայն մեկի հիման վրա։ Այս անորոշությունը կապվում է Ալցհեյմերի հիվանդությանը վերաբերող ավելի լայն գրականության և ճանաչողական գործառույթների ու հիվանդությունների հետազոտության հարակից քննարկման հետ՝ այստեղ չստանալով լուծում։

Համեմատությունը՝ մեկ տեղում

Ամենազգայուն և ամենաքիչ զգայուն թիրախները բաժանված են մեծության երեք կարգով։ Այդ լայն միջակայքն ամբողջ հոդվածն է՝ մեկ աղյուսակում։

Արդյոք այս կոնցենտրացիաները հասնո՞ւմ են ուղեղ

Փորձանոթում ստացված թիվը ոչինչ չի նշանակում, եթե կողքին չկա օրգանիզմում ազդեցության մակարդակը ցույց տվող թիվ։ Մոտ 1.4 mg՝ յուրաքանչյուր kg-ի հաշվով ներերակային բոլյուսից հետո հաղորդվել են մարդու պլազմայում միջինում մոտ 5 միկրոմոլար մակարդակներ, մինչդեռ նույն գրականության տվյալներով՝ բերանով ընդունված 100 mg դոզան ամբողջական արյան մեջ առաջացրել է մոտ 0.08 միկրոմոլար մակարդակ։ Առնետների մոտ բաշխման ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ ուղեղում մակարդակները մոտ տասից քսան անգամ բարձր են շրջանառվող մակարդակներից։ Սակայն դա համասեռացված հյուսվածքում ներկանյութի ընդհանուր քանակն է, ոչ թե սինապսում ազատ օքսիդացված ներկանյութը։ Բացի այդ, պլազմայի սպիտակուցների հետ մոտ 94 տոկոս կապումը և արյան բջիջների միջև բաշխումն էլ ավելի են նվազեցնում ազատ բաժինը։

Աղյուսակի համատեքստում պատկերը աստիճանական է, ոչ թե «կա կամ չկա» սկզբունքով։ MAO-A-ի արգելակման համար անհրաժեշտ մակարդակը շատ ավելի ցածր է ներերակային ներմուծման սովորական ազդեցության մակարդակներից և դեղաբանական առումով հավանական է, երբ ներկանյութը տրվում է այդ ճանապարհով։ Խոլինէսթերազի և alpha7-ի ազդեցությունները գտնվում են ցածր միկրոմոլարային միջակայքում, որին ներերակային առավելագույն մակարդակները հասնում են, իսկ սովորական բերանային դոզաները կարող են չհասնել։ GABA-A-ի 31 միկրոմոլար IC50-ը բարձր է համակարգային ազդեցության հավանական մակարդակների մեծ մասից, ինչն այս կոնկրետ արգելափակումն ամենադժվարն է դարձնում ամբողջական մարդու օրգանիզմին վերագրելու համար։ Այս համեմատության յուրաքանչյուր տողի համար անհրաժեշտ է նույն վերապահումը՝ կարևոր կոնցենտրացիան թիրախի մոտ ազատ, օքսիդացված, արտաբջջային ներկանյութի կոնցենտրացիան է, մի մեծություն, որը արյան ոչ մի նմուշառում ուղղակիորեն չի չափում։

Ինչ եզրակացություններ չանել

Աղյուսակի ոչ մի տող չի հաստատում, որ մեթիլեն կապույտը մարդու մոտ կանխատեսելիորեն բարձրացնում կամ նվազեցնում է որևէ նեյրոհաղորդիչ։ Մաքրված պատրաստուկում ֆերմենտի արգելակումը, բջջային գծում փոխադրիչի արգելափակումը և հյուսվածքի կտրվածքում ընկալիչի անտագոնիզմը վերահսկվող փորձարարական մեկ քայլով հեռու են իրական սինապսային գործընթացներից։ Իսկ խոլիներգիկ համակարգի բաժինը ցույց է տալիս, թե ինչպես երկու իրական արդյունք, հակազդելով միմյանց, հանգեցնում են անորոշության։ Այս էջի պատասխանատու կիրառությունն այն դիտարկելն է որպես թիրախների քարտեզ, որոնց հետ մոլեկուլի փոխազդեցությունը ցուցադրվել է՝ նշված փոխազդեցության ուժգնությամբ, որպեսզի մեխանիզմների քննարկումը հիմնված մնա փաստացի չափվածի վրա։ Թե ինչպես են այս թիրախների վրա ազդեցությունները փոխազդում նշանակված դեղորայքի հետ, ներկայացված է փոխազդեցությունների ուղեցույցում։ Լրացուցիչ համատեքստ կարելի է գտնել դեղաբանության հիմքերին և մեխանիզմների բացատրությանը նվիրված ուղեկից նյութերում։