Artikel
Metilen biru dan penglihatan: apa yang ditunjukkan penelitian retina dan di mana batasnya
Seorang pembaca menemukan studi yang menunjukkan bahwa metilen biru melindungi retina, lalu mengajukan pertanyaan yang wajar: apakah zat itu seharusnya dimasukkan ke mata? Penelitian tentang metilen biru dan penglihatan tidak menjawab pertanyaan tersebut, karena tidak ada studi utama yang menguji penggunaan itu. Satu studi menyuntikkan pewarna tersebut ke dalam vitreus tikus bersama dengan toksin. Satu studi menambahkannya ke media yang membasahi sel terisolasi dalam cawan. Satu studi memasukkannya ke air minum tikus mutan. Setiap hasil berlaku sesuai dengan rute pemberian dan modelnya.
Artikel ini membahas tiga studi praklinis, dua jenis sel retina, dan batas antara perlindungan laboratorium serta perawatan mata klinis. Polanya konsisten: metilen biru dapat memodifikasi stres mitokondria pada sel retina dalam kondisi terkontrol, dan temuan tersebut tidak membenarkan penggunaan larutan ritel pada mata.
Dua jenis sel, dua penyakit yang berbeda
Retina memiliki lapisan, dan lapisan tersebut penting. Cahaya pertama kali mengenai fotoreseptor di retina bagian luar. Sinyalnya melewati neuron perantara menuju sel ganglion retina di retina bagian dalam, yang aksonnya keluar melalui saraf optik. Diagram di bawah menunjukkan lapisan-lapisan tersebut secara berurutan.
Sel ganglion retina adalah sel yang berperan dalam glaukoma dan neuropati optik. Ketika pencarian menyebut metilen biru glaukoma, biasanya yang dimaksud adalah lapisan bagian dalam ini dan aksonnya. Fotoreseptor adalah sel yang berperan dalam degenerasi retina luar. Sel tersebut memiliki kebutuhan energi tertinggi di retina dan bekerja mendekati batas respirasi, sehingga memiliki sedikit cadangan ketika kompleks mitokondria I gagal. Hasil pada satu jenis sel tidak dapat dipindahkan ke jenis sel lain, dan tiga studi di bawah ini memisahkannya. Kemampuan umum untuk memisahkan model dari kesimpulan dijelaskan dalam cara membaca penelitian metilen biru.
Sel ganglion pada mata tikus hidup
Dalam studi paling awal dari tiga studi tersebut, peneliti memodelkan neuropati optik dengan menyuntikkan rotenon secara mikro ke dalam vitreus satu mata tikus, menggunakan mata lainnya sebagai kontrol kendaraan. Rotenon menghambat kompleks mitokondria I, titik masuk yang meneruskan elektron dari NADH dan seterusnya. Gangguan kompleks I juga merupakan ciri yang menghubungkan model ini dengan neuropati optik herediter Leber, penyakit pada sel ganglion dan saraf optik.
Dua puluh empat jam kemudian, lapisan sel ganglion pada mata yang diberi rotenon lebih tipis dan memiliki lebih sedikit sel dibandingkan mata kontrol. Ketika metilen biru disuntikkan bersama rotenon, kerusakan tersebut dicegah secara bergantung dosis, dengan dosis tertinggi yang diuji (0,07 mg/kg, jauh di bawah LD50 tikus) mempertahankan ketebalan dan jumlah sel. Pengujian paralel pada homogenat otak menunjukkan dua efek: metilen biru membalikkan stres oksidatif yang disebabkan rotenon dan membalikkan penurunan konsumsi oksigen. Penulis mengusulkan mekanisme eksitotoksik, yaitu rotenon merusak sel amakrin pengatur, sel ganglion menjadi terlalu aktif, dan aktivitas antioksidan menghentikan kerusakan yang terjadi. Kimia yang diusulkan di balik perlindungan tersebut dijelaskan secara rinci dalam mekanisme mitokondria metilen biru.
Tiga batasan melekat pada hasil ini. Pewarna tersebut disuntikkan bersama toksin langsung ke mata, yang merupakan metode pemberian, bukan jadwal pengobatan. Waktu pengamatan hanya 24 jam. Dan pengukuran sitokrom oksidase meningkat pada kedua kelompok yang mengalami cedera, yang ditafsirkan penulis sebagai aktivitas berlebih, bukan bukti pemulihan respirasi pada retina hidup.
Sel ganglion yang diisolasi dalam cawan
Studi kedua menghilangkan mata sepenuhnya. Peneliti mengisolasi sel ganglion retina primer dari tikus muda dan memaparkannya pada rotenon, penginduksi apoptosis staurosporin, atau oksigen rendah selama 72 jam, lalu mengukur kelangsungan hidup dengan pewarna hidup/mati. Metilen biru pada 1 dan 10 mikromolar dalam media kultur meningkatkan kelangsungan hidup terhadap setiap gangguan, sekitar 1,5 hingga 1,9 kali lipat tergantung kondisi. Pengujian pendamping menunjukkan bahwa metilen biru mempertahankan aktivitas sitokrom c oksidase selama tantangan hidrogen peroksida.
Ini adalah farmakologi sel terisolasi. Senyawa tersebut mencapai sel melalui difusi dalam media kultur pada konsentrasi yang ditentukan, tanpa kornea, lapisan air mata, lensa, vitreus, suplai darah, atau sistem imun dalam jalurnya. Kesederhanaan tersebut adalah tujuan model ini: model ini menunjukkan bahwa sel ganglion itu sendiri dapat dilindungi ketika senyawa mencapai sel tersebut. Model ini tidak mengatakan apakah tetesan pada permukaan kornea akan memberikan konsentrasi tertentu ke retina bagian dalam. Konsentrasi di atas 10 mikromolar dihindari karena toksisitas terhadap sel yang sama, sebagai pengingat bahwa respons dosis dalam cawan dapat bergerak ke dua arah.
Fotoreseptor pada tikus mutan dan garis sel
Studi ketiga berkaitan dengan retina bagian luar. Peneliti menggunakan tikus Harlequin, yang memiliki kekurangan apoptosis inducing factor sehingga kompleks I tidak tersusun sepenuhnya, dan memeriksa struktur fotoreseptor, penanda segmen luar, serta integritas mitokondria pada usia 11 bulan. Metilen biru diberikan secara sistemik dalam air minum setelah penyapihan dengan sekitar 10 mg/kg per hari. Tikus mutan yang diberi perlakuan mempertahankan lebih banyak ketebalan retina, lebih banyak penanda rhodopsin dan opsin, serta struktur mitokondria yang lebih sehat dibandingkan tikus mutan yang tidak diberi perlakuan.
Pekerjaan sel pendamping menggunakan sel 661W, yaitu garis sel mirip fotoreseptor tikus yang diabadikan, yang dipaparkan pada rotenon dengan atau tanpa metilen biru selama 24 jam. Kelangsungan hidup meningkat pada 30 mikromolar, dan konsentrasi lebih rendah menormalkan rasio NADH terhadap NAD+ serta mengurangi stres oksidatif. Detail pentingnya adalah apa yang tidak dilakukan metilen biru: zat tersebut tidak memulihkan ATP. Perlindungan berkaitan dengan pengurangan gangguan redoks dan penenangan jalur stres, termasuk respons protein tidak terlipat mitokondria dan penanda mitofagi, bukan pemulihan pasokan energi.
Perbedaan tersebut penting untuk klaim tentang retina metilen biru. Suatu senyawa dapat mempertahankan fotoreseptor yang mengalami stres tanpa memperbaiki kekurangan energinya, yang membatasi cerita terapeutik apa pun pada stres redoks, bukan peremajaan luas.
Tiga studi secara berdampingan
Perbandingan di bawah memberi label setiap studi berdasarkan model dan rute, karena dua kolom tersebut menentukan apa yang dapat didukung oleh hasil.
| Study | Model | Route of methylene blue | What was preserved |
|---|---|---|---|
| Zhang and colleagues, mouse optic neuropathy | Living mouse retina injured by rotenone | Co-injected into the vitreous with the toxin | Ganglion cell layer thickness and cell counts at 24 hours |
| Daudt and colleagues, primary rat ganglion cells | Isolated ganglion cells in culture | Dissolved in culture medium at 1 to 10 micromolar | Cell survival against rotenone, staurosporine, and hypoxia |
| Mekala and colleagues, Harlequin mice and 661W cells | Genetic complex I defect plus photoreceptor-like cells | Drinking water at 10 mg/kg per day; 30 micromolar in cell medium | Photoreceptor structure and mitochondrial integrity, without ATP restoration |
Semua baris adalah praklinis. Tidak ada baris yang melibatkan pasien, mengukur penglihatan, atau menguji formulasi oftalmik.
Mengapa ini bukan pengobatan glaukoma
Perawatan glaukoma menurunkan tekanan intraokular. Neuroproteksi mencoba hal yang berbeda: mempertahankan sel ganglion dan aksonnya agar tetap hidup saat mengalami stres. Studi di atas termasuk dalam proyek kedua, bukan yang pertama. Tidak ada yang menurunkan tekanan, dan tidak ada yang membandingkan metilen biru dengan perawatan penurun tekanan. Karena itu, pendekatan yang telah ada untuk glaukoma dan pengendalian tekanan tetap menjadi pertanyaan terpisah dari neuroproteksi redoks, dan hasil kelangsungan hidup sel tidak dapat dibaca sebagai penglihatan yang terselamatkan.
Perbedaan rute memperkuat poin tersebut. Ko-injeksi intravitreal menempatkan jumlah yang diketahui di dekat retina pada saat cedera. Pemberian melalui air minum mengekspos seluruh hewan selama berbulan-bulan dengan konsentrasi retina yang tidak diketahui. Media kultur secara langsung mengekspos sel tanpa lapisan penghalang. Tidak satu pun dari hal tersebut memprediksi berapa bagian dosis topikal yang akan melewati kornea, bertahan dari pembersihan air mata, melewati lensa dan vitreus, serta mencapai salah satu lapisan retina pada konsentrasi yang membantu. Masalah distribusi tersebut merupakan bagian dari pertanyaan yang lebih luas tentang rute dan distribusi metilen biru, di mana setiap rute memerlukan pengukuran konsentrasinya sendiri.
Perbedaan jaringan menambah hambatan kedua. Pewarna yang mencapai bagian depan mata belum tentu mencapai bagian belakangnya, dan konsentrasi yang membantu satu lapisan dapat merusak lapisan lain. Larutan ritel tidak diproduksi, disterilkan, diberi penyangga, atau diawetkan sebagai sediaan oftalmik, dan kemurnian, pH, osmolalitas, serta eksipien semuanya penting untuk paparan kornea dan intraokular. Tidak ada temuan retina ini yang memvalidasi penggunaan larutan tersebut ke dalam atau pada mata. Pertanyaan mengenai standar pembuatan termasuk dalam keamanan dan penanganan metilen biru.
Di mana bukti berhenti
Jika dibaca bersama, ketiga makalah tersebut mendukung klaim yang sempit: dalam kondisi terkontrol, metilen biru dapat mengurangi stres redoks mitokondria pada neuron retina dan mempertahankan strukturnya. Klaim tersebut berhenti ketika kondisi tersebut berhenti. Model toksin dan kompleks I genetik bukanlah glaukoma, drusen, atau penyakit diabetes. Jangka waktu singkat dan titik akhir struktural bukanlah penglihatan berkelanjutan. Dan konsentrasi perlindungan dalam satu kompartemen bukanlah dosis untuk kompartemen lain.
Kasus yang lebih kuat akan memerlukan bagian yang terpisah: paparan retina yang ditentukan setelah rute yang dapat digunakan secara klinis, titik akhir fungsi penglihatan pada hewan, manfaat yang tidak bergantung pada tekanan dalam model yang relevan dengan glaukoma, lalu data keamanan dan efektivitas manusia. Hingga hal tersebut tersedia, metilen biru dan penglihatan tetap merupakan hipotesis penelitian dengan batas yang jelas: farmakologi mitokondria yang masuk akal pada retina, yang hanya ditunjukkan pada sel dan hewan, tanpa jalur dari studi ini menuju pengobatan mata.