Grein
Ljóshrifameðferð með metýlenbláu: hvernig meðferðin er rannsökuð
Ljóshrifameðferð með metýlenbláu hljómar eins og tvö skref. Bera á blátt litarefni og lýsa með rauðu ljósi. Sú hugmynd er röng og veldur mestum misskilningi um þessa meðferð. Aðferðin sem er rannsökuð hefur þrjá þætti sem verða að vera til staðar á sama stað og á sama tíma: ljósnæmandi efni í ljósgleypandi formi, ljóseindir með viðeigandi bylgjulengd í mældum skammti og sameindasúrefni til að taka við orkunni sem er flutt. Ef einhver þessara þátta er fjarlægður er enginn verkunarháttur til staðar fyrir áhrifin sem haldið er fram.
Þessi grein útskýrir hvernig rannsakendur lýsa þessu þríþætta kerfi, hvaða breytum þeir stjórna og hvers vegna ekki er hægt að breyta birtri bylgjulengd og orkutölu í heimameðferð. Niðurstöður varðandi krabbamein eiga heima í sérstakri yfirferð yfir metýlenblátt og krabbameinsrannsóknir og notkun í tannlækningum er tekin saman í umfjöllun um ljóshrifarannsóknir á munni og tönnum. Hvorugt er endurtekið hér.
Litarefnið er ljósnæmandi efni, ekki aðeins litunarefni
Metýlenblátt gleypir rautt ljós sterkt, með gleypnihámark einliðu nálægt 664 til 666 nm og mjög háan mólgleypnistuðul. Þetta gleypnisvið skýrir hvers vegna rannsóknir á ljóshrifameðferð með metýlenbláu nota rauða ljósgjafa, yfirleitt á bilinu um 630 til 680 nm. Lampi utan þess sviðs getur virst bjartur en veitt nánast enga nýtanlega örvun. Lögmálin um bylgjulengd sem liggja að baki þessu vali eru útskýrð í hvernig metýlenblátt gleypir rautt ljós.
Gleypni er aðeins fyrsta skrefið. Örvað litarefnið færist yfir í langlífara þrílettástand og þaðan eru tvær ljósefnafræðilegar leiðir mögulegar. Í efnahvörfum af gerð I skiptir örvað litarefnið á rafeindum eða vetnisatómum við nærliggjandi hvarfefni og myndar stakeindir, þar á meðal súperoxíð í síðari hvörfum. Í efnahvörfum af gerð II flytur litarefnið í þrílettástandi orku beint til súrefnis í grunnástandi og myndar súrefni í singlettástandi. Við súrefnisríkar aðstæður verkar metýlenblátt aðallega sem næmingarefni fyrir myndun singlett-súrefnis, með skammtanýtni sem hefur verið mæld nálægt 0.5 í vatni, en framlag hvarfa af gerð I eykst eða minnkar eftir staðbundnum aðstæðum. Yfirlitsgreinin frá 1993 um ljósefnafræði metýlenblás með líffræðilegum hvarfefnum lýsir báðum leiðunum og sýnir hvers vegna ekki er hægt að lesa hlutfall þeirra af merkimiða litarefnisins.
Sama yfirlitsgrein tilgreinir helsta skotmarkið meðal kjarnsýra. Gúanín hefur lægstu oxunarspennu DNA-basanna, svo singlett-súrefni oxar það fremur en hina og myndar afurðir eins og 8-oxo-deoxýgúanósín. Ekki þarf að skjóta litarefninu inn á milli basa í DNA til að þessi skemmd verði. Yfirlitsgreinin varar þó einnig við því að líta á DNA sem alla söguna. Metýlenblátt oxar prótein, lípíð og himnur, og skotmarkið sem veldur dauða í tiltekinni tilraun fer eftir því hvar litarefnið safnast fyrir. Styrkur í lausninni sem umlykur sýnið er því veik vísbending um skammtinn við skotmarkið. Lesendur sem bera þessa ljósdrifnu efnafræði saman við hlutverk litarefnisins í oxunar- og afoxunarhvörfum án ljóss ættu að halda þessu tvennu aðgreindu, eins og lýst er í umfjöllun um hvernig metýlenblátt verkar í frumum.
Leiðandi efnasamband, ekki fullbetrumbætt lyf
Önnur meginheimildin er yfirlitsgreinin frá 2005 um þróun ljósnæmandi fenóþíasíníumefna, þar sem litið er á metýlenblátt sem leiðandi grunnbyggingu með þekkta veikleika fremur en fullbúið ljósnæmandi efni. Smávægilegar breytingar á byggingu breyta fitusækni, upptöku í frumur, staðsetningu innan frumna, myndun singlett-súrefnis, eituráhrifum í myrkri og viðnámi gegn afoxun. Metýlun litberans eykur til dæmis fitusækni og myndun singlett-súrefnis og hægir á afoxun yfir í óvirka leúkóformið. Metýluð hliðstæð efni sýndu meiri ljóseituráhrif við um 7.2 J á fersentimetra í rannsóknunum sem lágu að baki. Meiri fitusækni er þó ekki sjálfkrafa betri, því óhófleg vatnsfælni dregur úr leysni, stuðlar að samsöfnun og getur raskað rúmfræðilegri lögun sem ljósefnafræðin krefst.
Leúkóformið verðskuldar sérstaka áherslu vegna þess að það er ósýnilegt. Oxað metýlenblátt er blátt og gleypir rautt ljós. Afoxað leúkó-metýlenblátt er nær litlaust og gleypir illa á sama sviði. Litarefni sem hefur afoxast inni í frumum eða í súrefnissnauðum vef er því tímabundið ekki lengur í hópi ljósvirkra sameinda þar til það oxast aftur. Oxunar- og afoxunarástand vefs breytir því virkum styrk ljósnæmandi efnisins, jafnvel þótt styrkurinn sem borinn er á sé óbreyttur. Saga lyfjaforma, þar á meðal fyrstu notkunar litarefnafjölskyldunnar í klínísku starfi og á rannsóknastofum, er rakin í sögu metýlenblás í læknisfræði.
Rannsóknataflan: hvað er breytilegt og hvað það þýðir
Taflan hér að neðan var sérstaklega útbúin fyrir þessa grein til að auðvelda samanburð. Hver röð sýnir eina meðferðarbreytu sem rannsóknir verða að greina frá. Lestu þvert yfir hverja röð til að sjá hvers vegna breyting á einni stillingu breytir merkingu allra hinna.
| Breyta | Hvað rannsóknir greina frá | Hvers vegna hún breytir niðurstöðunni |
|---|---|---|
| Samsetning ljósnæmandi efnis | Frjálst litarefni í vatni, saltlausn eða stuðpúðalausn; etanól og Cremophor sem burðarefni í dýrarannsóknum; lípósóm, fjölliðuagnir eða sýklódextrín sem burðarefni í tilraunarannsóknum | Leysir og burðarefni breyta upptöku, staðsetningu og gegnumferð um hindranir eins og grunnmassa lífhimnu eða æxlisvef |
| Styrkur sem er notaður | Rannsóknir á sýklavörn hjá mönnum greina frá um 0.0003 til 0.06 M með 1 til 5 mínútna bili milli lyfjagjafar og lýsingar; í æxlisrannsóknum á dýrum eru dæmi um nálægt 500 míkrógrömm á mL, gefið inn í æxli | Hærri heildarstyrkur getur aukið tvíliðamyndun með gleypni nálægt 590 nm og dregið úr gagnlegum ljósefnafræðilegum hvörfum einliða, svo tvöföldun styrks þarf ekki að tvöfalda áhrif |
| Bil milli lyfjagjafar og lýsingar | Mínútur í staðbundnum sýklavarnartilraunum; lengra og háð burðarefni í æxlislíkönum | Bilið ákvarðar hvar litarefnið er þegar ljósið berst, sem ákvarðar helsta líffræðilega skotmarkið |
| Bylgjulengd | Yfirleitt um 630 til 680 nm | Verður að skarast við gleypnisvið einliðunnar; lausnir með hátt hlutfall tvíliða breyta virkri gleypni |
| Geislunarafl á flatareiningu | Rannsóknir á sýklavörn hjá mönnum greina frá um 50 til 750 mW á fersentimetra; í sárrannsóknum á dýrum er það yfirleitt 100 mW á fersentimetra eða lægra | Mikið geislunarafl á flatareiningu getur eytt staðbundnu súrefni hraðar en blóðflæði endurnýjar það, sem dregur úr nýtni við sömu uppgefnu geislunarorku á flatareiningu |
| Geislunarorka á flatareiningu | Rannsóknir á sýklavörn hjá mönnum greina frá um 6 til 18 J á fersentimetra á 8 sekúndum til 10 mínútum; sárrannsóknir á dýrum greina frá um 12 til 360 J á fersentimetra | Heildarorka án upplýsinga um geislunarafl á flatareiningu, tíma og rúmfræði lýsir skammtinum ekki að fullu |
| Súrefnismettun | Sjaldan stjórnað beint; ályktuð út frá vefjagerð, geislunarorkuhraða og skiptingu lýsingar í lotur | Efnahvörf af gerð II nota súrefni, svo sömu ljósstillingar geta haft ólík áhrif á skotmörk með gott blóðflæði og súrefnissnauð skotmörk |
| Skotmark og aðstæður | Líkön af húð- og sárasýkingum, líkön af lífhimnum í munni, ræktuð kerfi með þekjukrabbameini og sortuæxlum, æxli í músum, eldri skýrslur um húðæxli | Rúmfræði, dýpt, ljósfræðilegir eiginleikar og þolanlegur skaði á hýsilvef eru svo ólík að tölugildi úr sýklavarnarrannsóknum er aldrei hægt að yfirfæra beint á æxlisrannsóknir |
Bilin hér að ofan eru bil sem hafa sést í rannsóknum, ekki ráðlögð meðferðaráætlun. Sá greinarmunur er tilgangur töflunnar. Hversu breytilegir birtir ljósskammtar eru er í sjálfu sér vísbending um að enginn almennt yfirfæranlegur ljósskammtur fyrir metýlenblátt sé til. Tengt rannsóknastofusamhengi um ljósvirkjaðar rannsóknir á lífhimnum er að finna í metýlenblátt gegn lífhimnum, og víðara samhengi um húð og ljósameðferð er í umfjöllun um ljósnæmi húðar og grunnatriði ljósskammta.
Hvers vegna sömu orkutölur geta gefið ólíkar líffræðilegar niðurstöður
Fjórir misskilningar endurtaka sig þegar vitnað er í birtar breytur án samhengis.
Í fyrsta lagi er geislunarorka á flatareiningu ekki það sama og skammtur. Tvær lýsingar með sömu bylgjulengd og sömu J á fersentimetra eru ólíkar ef önnur er hröð og hin hæg, því súrefnisþurrð, viðgerð meðan á lýsingu stendur og ljósbleiking litarefnis ráðast öll af hraða og tíma. Ef aðeins er greint frá orku, en ekki geislunarafli á flatareiningu og lýsingartíma, er tilrauninni ekki lýst nægilega vel.
Í öðru lagi breyta ljósfræðilegir eiginleikar vefs áhrifum lampastillingarinnar. Gleypni, dreifing, rúmfræði yfirborðs og bakdreifing valda því að geislunarorka á flatareiningu inni í vef getur verið verulega frábrugðin gildinu sem mælist við ljósop lampans. Samkvæmt heimildum um klíníska skammtamælingu getur munurinn við sumar aðstæður nálgast tvöfaldan mun. Tala sem er tekin úr grein lýsir rúmfræði þeirrar rannsóknar, ekki hvaða rúmfræði sem er.
Í þriðja lagi ræður staðsetning skotmarkinu. Jákvætt hlaðið litarefni dreifist í himnur, hvatbera, leysikorn, hjúpa baktería eða utanfrumugrunn eftir samsetningu, hleðslu, fitusækni, tímabili og vef. Yfirlitsgreinin um ljósefnafræði frá 1993 skráir skemmdir á kjarnsýrum, próteinum, lípíðum, himnum, frumulíffærum, veirum, bakteríum, spendýrafrumum og æxliskerfum. Það er einmitt ástæðan fyrir því að sama samsetning litarefnis og ljóss getur valdið dauða með ólíkum hætti við ólíkar tilraunaaðstæður.
Í fjórða lagi eyðist súrefni við ferlið. Mikill geislunarorkuhraði getur farið fram úr endurnýjun súrefnis með flæði og blóðstreymi og skapað tímabundinn súrefnisskort meðan á lýsingu stendur. Þegar það gerist hefur viðbótarljós lítil sem engin viðbótaráhrif af gerð II. Skipting lýsingar í lotur og minna geislunarafl á flatareiningu eru meðal annars rannsökuð sem lausnir á þessari takmörkun. Þess vegna eiga öryggismörk og súrefnismettun vefs einnig heima í klínískum stöðlum um öryggi og eftirlit fremur en í leiðbeiningabæklingi fyrir lampa.
Meðferð undir stjórn heilbrigðisstarfsfólks, ekki uppskrift til heimanotkunar
Meðferðin sem er rannsökuð er veitt þar sem greining, skammtamæling og eftirlit fara saman. Einhver þarf að staðfesta hvers eðlis vefjabreytingin er og hversu djúpt hún nær, velja samsetningu og bil milli lyfjagjafar og lýsingar sem hæfir því skotmarki, kvarða ljósgjafann yfir skilgreint svæði með skilgreindri rúmfræði og fylgjast með húð, augum, verkjum og staðbundnum vefjaviðbrögðum. Yfirlitsgreinin um þróun fenóþíasíníumefna, sem liggur til grundvallar, lýsir öllu sviðinu sem bestun sambands byggingar og virkni við stýrðar aðstæður, ekki sem litarefni ásamt hvaða rauða ljósi sem er.
Eftirlíking heima bregst hvað allar stýrðar breytur varðar í einu. Lampar fyrir almenna neytendur gefa sjaldan upp kvarðað litrófsbundið geislunarafl á flatareiningu við meðferðarfjarlægðina. Styrkur litarefnisins sem er borinn á segir ekkert um hlutfall einliða eða staðsetningu innan frumna. Súrefnismettun vefs er óþekkt og breytist meðan á lýsingu stendur. Ekkert þeirra bila sem vitnað er í réttlætir meðferðaráætlun til heimanotkunar og þessari grein er vísvitandi ekki ætlað að gefa nothæfa uppskrift. Lesendur sem meta almenn gæði rannsóknagagna ættu að nota hvernig á að lesa rannsókn á metýlenbláu áður en þeir draga ályktanir af einni grein. Lesendur sem vilja kynna sér aðferðir sem nota aðeins ljós, án ljósnæmandi efnis, ættu að byrja á meðferð með rauðu ljósi án ljósnæmandi efnis.
Hvað þessi grein sýnir ekki fram á
Hún sýnir ekki fram á að ljóshrifameðferð með metýlenbláu lækni nokkurn húðsjúkdóm, útrými nokkurri sýkingu eða meðhöndli nokkurt æxli. Yfirlitsgreinarnar um verkunarhætti sem hér er vitnað í fjölluðu um mælingar á ljósefnafræði og samanburð á byggingu litarefna; þær mæltu ekki fyrir um klínískan styrk eða geislunarorku á flatareiningu. Breytubilin sem eru nefnd hér að ofan koma úr ósamstæðum skýrslum um menn og dýralíkön með ólík skotmörk, dýpt, samsetningar og útkomumælikvarða. Ekki er hægt að taka meðaltal þeirra og búa til leiðbeiningar. Gögn sem varða æxli sérstaklega, þar á meðal takmarkanir fyrstu klínísku skýrslnanna um grunnfrumukrabbamein, Kaposi-sarkmein og sortuæxli, eru metin sérstaklega í greinasafninu um krabbameinsrannsóknir. Spurningar um hreinleika og öflun efnis í rannsóknastofugæðum eru aðskildar frá meðferð og er fjallað um þær í hvernig á að velja metýlenblátt vöru.