Metýlenblátt og sjón: hvað rannsóknir á sjónhimnu sýna og hvar þær stoppa

Lesandi finnur rannsókn þar sem metýlenblátt verndaði sjónhimnuna og spyr síðan eðlilegrar spurningar: á að setja það í augað? Rannsóknir á metýlenbláu og sjón svara ekki þeirri spurningu, því engin lykilrannsóknanna prófaði þá notkun. Í einni var litarefninu sprautað í glerhlaup músa ásamt eiturefni. Í annarri var því bætt í æti sem umlykti einangraðar frumur í ræktunarskál. Í þeirri þriðju var það sett í drykkjarvatn músa með stökkbreytingu. Hver niðurstaða á við sína íkomuleið og sitt líkan.

Þessi grein fer yfir þrjár forklínískar rannsóknir, tvær gerðir sjónhimnufrumna og mörkin milli verndar á rannsóknarstofu og klínískrar augnmeðferðar. Mynstrið er skýrt: metýlenblátt getur breytt hvatberaálagi í sjónhimnufrumum við stýrðar aðstæður, en sú niðurstaða réttlætir ekki að lausnir úr almennri sölu séu settar í augu.

Tvær frumugerðir, tveir ólíkir sjúkdómar

Sjónhimnan er lagskipt og það skiptir máli um hvaða lag er að ræða. Ljós fellur fyrst á ljósnema í ytri sjónhimnunni. Boð þeirra berast um millitaugafrumur til hnoðfrumna í innri sjónhimnunni, en símar þeirra liggja út um sjóntaugina. Skýringarmyndin hér að neðan nefnir lögin í réttri röð.

Hnoðfrumur sjónhimnu eru frumurnar sem verða fyrir skaða við gláku og sjóntaugakvilla. Þegar leitarniðurstöður nefna metýlenblátt og gláku er yfirleitt átt við þetta innra lag og síma þess. Ljósnemar eru frumurnar sem verða fyrir skaða við hrörnun ytri sjónhimnu. Orkuþörf þeirra er mest allra frumna í sjónhimnunni og frumuöndun þeirra starfar nærri hámarksgetu. Því hafa þær lítið svigrúm þegar komplex I í hvatberum bregst. Niðurstaða fyrir eina frumugerð yfirfærist ekki á hina og rannsóknirnar þrjár hér að neðan halda þeim aðskildum. Almenn færni í að aðgreina líkön frá ályktunum er útskýrð í hvernig lesa á rannsóknir á metýlenbláu.

Hnoðfrumur í auga lifandi músar

Í elstu rannsókninni af þessum þremur bjuggu rannsakendur til líkan af sjóntaugakvilla með því að örsprauta rótenóni í glerhlaup annars auga músar. Hitt augað fékk aðeins burðarlausnina og var notað til samanburðar. Rótenón hamlar komplex I í hvatberum, inngangsstaðnum sem flytur rafeindir áfram frá NADH. Starfstruflun í komplex I er einnig það einkenni sem tengir þetta líkan við arfgenga sjóntaugakvilla Lebers, sjúkdóm í hnoðfrumum og sjóntaug.

Tuttugu og fjórum klukkustundum síðar var hnoðfrumulagið í augum sem höfðu fengið rótenón þynnra og innihélt færri frumur en samanburðaraugun. Þegar metýlenbláu var sprautað ásamt rótenóni var komið í veg fyrir þennan skaða með skammtaháðum hætti. Hæsti prófaði skammturinn (0.07 mg/kg, langt undir LD50 hjá músum) varðveitti bæði þykkt lagsins og fjölda frumna. Samhliða prófanir í heilavefshomógenati sýndu tvenns konar áhrif: metýlenblátt sneri við oxunarálagi af völdum rótenóns og minnkun súrefnisnotkunar. Höfundarnir lögðu til skýringu sem byggðist á örvunareitrun: rótenón skaðaði amakrínfrumur sem stýra boðum, hnoðfrumur yrðu ofvirkar og andoxunarvirkni rauf ferlið sem leiddi til skaðans. Fyrirhuguð efnafræðileg skýring á þessari vernd er rakin í verkunarháttum metýlenblás í hvatberum.

Þrjár takmarkanir fylgja þessari niðurstöðu. Litarefninu var sprautað beint í augað ásamt eiturefninu, sem er íkomuleið en ekki meðferðaráætlun. Athugunartímabilið var 24 klukkustundir. Auk þess hækkuðu mæligildi cýtókrómoxídasa í báðum hópunum sem urðu fyrir skaða. Höfundarnir túlkuðu það sem ofvirkni fremur en sönnun þess að frumuöndun hefði endurheimst í lifandi sjónhimnu.

Hnoðfrumur einangraðar í ræktunarskál

Í annarri rannsókninni var augað sjálft ekki hluti af líkaninu. Rannsakendur einangruðu frumræktaðar hnoðfrumur sjónhimnu úr ungum rottum og útsettu þær fyrir rótenóni, stárósporíni sem örvar stýrðan frumudauða, eða súrefnisskorti í 72 klukkustundir. Síðan mældu þeir lifun með litun sem greinir á milli lifandi og dauðra frumna. Metýlenblátt í ræktunarætinu við styrkinn 1 og 10 micromolar bætti lifun við hvert álag, um 1.5 til 1.9 falt eftir aðstæðum. Samhliða prófun sýndi að metýlenblátt varðveitti virkni cýtókróm c oxídasa við álag af völdum vetnisperoxíðs.

Þetta er lyfjafræði einangraðra frumna. Efnið barst til frumanna með flæði um ræktunaræti við skilgreindan styrk, án þess að hornhimna, tárfilma, augasteinn, glerhlaup, blóðflæði eða ónæmiskerfi væru á leiðinni. Þessi einfaldleiki er tilgangur líkansins: það sýnir að hægt er að vernda hnoðfrumurnar sjálfar þegar efnið nær til þeirra. Það segir ekkert um hvort dropi á yfirborði hornhimnunnar myndi skila einhverjum skilgreindum styrk til innri sjónhimnunnar. Styrkur yfir 10 micromolar var ekki notaður vegna eituráhrifa á sömu frumur. Það minnir á að skammtasvörun í ræktunarskál getur farið í báðar áttir.

Ljósnemar í músum með stökkbreytingu og frumulínu

Þriðja rannsóknin fjallar um ytri sjónhimnuna. Rannsakendur notuðu Harlequin-mýs, sem hafa skort á þætti sem örvar stýrðan frumudauða og veldur því að komplex I er ekki fullsamsettur. Þeir skoðuðu byggingu ljósnema, merki fyrir ytri hluta þeirra og heilindi hvatbera við 11 mánaða aldur. Metýlenblátt var gefið til almennrar útsetningar í drykkjarvatni eftir að mýsnar voru vandar af spena, um 10 mg/kg á dag. Mýs með stökkbreytinguna sem fengu efnið héldu meiri sjónhimnuþykkt, fleiri ródopsín- og opsínmerkjum og heilbrigðari hvatberabyggingu en ómeðhöndlaðar mýs með sömu stökkbreytingu.

Í samhliða frumurannsókn voru notaðar 661W-frumur, ódauðleg músafrumulína með ljósnemalíkum frumum. Þær voru útsettar fyrir rótenóni með eða án metýlenblás í 24 klukkustundir. Lifun batnaði við 30 micromolar og lægri styrkur færði hlutfall NADH og NAD+ í eðlilegt horf og dró úr oxunarálagi. Það sem vekur sérstaka athygli er hvað metýlenblátt gerði ekki: það endurheimti ekki ATP. Verndin fylgdi minnkuðu oxunar-afoxunarálagi og minni virkni álagsboðleiða, þar á meðal viðbragða hvatbera við óbrotnum próteinum og merkja um sjálfsát hvatbera, fremur en endurheimt orkuöflun.

Þessi aðgreining skiptir máli þegar settar eru fram fullyrðingar um metýlenblátt og sjónhimnuna. Efni getur haldið ljósnema á lífi undir álagi án þess að leiðrétta orkuskort hans. Það takmarkar allar hugmyndir um meðferð við oxunar-afoxunarálag fremur en almenna endurnýjun.

Rannsóknirnar þrjár hlið við hlið

Samanburðurinn hér að neðan skilgreinir hverja rannsókn eftir líkani og íkomuleið, þar sem þessir tveir dálkar ráða því hvað niðurstaðan getur stutt.

Hver röð er forklínísk. Í engri rannsókninni tóku sjúklingar þátt, sjón var mæld eða lyfjaform ætlað augum prófað.

Hvers vegna þetta er ekki glákumeðferð

Glákumeðferð lækkar augnþrýsting. Taugavernd miðar að öðru: að halda hnoðfrumum og símum þeirra á lífi undir álagi. Rannsóknirnar hér að ofan tilheyra síðara verkefninu, ekki því fyrra. Engin þeirra lækkaði þrýsting og engin bar metýlenblátt saman við þrýstingslækkandi meðferð. Þess vegna eru viðurkenndar aðferðir við gláku og þrýstingsstjórnun annað viðfangsefni en taugavernd með oxunar-afoxunarverkun. Þess vegna er heldur ekki hægt að túlka niðurstöðu um lifun frumna sem varðveislu sjónar.

Munur á íkomuleiðum undirstrikar þetta. Samtímis sprautun í glerhlaup kemur þekktu magni fyrir við sjónhimnuna á því augnabliki sem skaðinn verður. Gjöf í drykkjarvatni útsetur allt dýrið fyrir efninu í marga mánuði, en styrkur í sjónhimnu er óþekktur. Ræktunaræti útsetur óvarðar frumur beint. Ekkert af þessu spáir fyrir um hvaða hlutfall af skammti sem borinn er á yfirborð augans myndi komast í gegnum hornhimnuna, sleppa við útskolun með tárum, fara um augasteininn og glerhlaupið og ná til annars hvors sjónhimnulagsins við gagnlegan styrk. Þessi vandi við að koma efninu á áfangastað er hluti af víðara viðfangsefni um íkomuleiðir og dreifingu metýlenblás, þar sem hver íkomuleið þarfnast eigin styrkmælinga.

Munur á vefjum bætir við annarri hindrun. Litarefni sem nær til fremri hluta augans hefur ekki náð til þess aftari og styrkur sem gagnast einu lagi getur skaðað annað. Lausnir úr almennri sölu eru ekki framleiddar, dauðhreinsaðar, stuðpúðaðar eða varðar með rotvarnarefnum samkvæmt kröfum um augnlyf. Hreinleiki, pH, osmólalitet og hjálparefni skipta öll máli þegar hornhimnan eða innri hlutar augans eru útsett fyrir efni. Ekkert í þessum niðurstöðum um sjónhimnuna staðfestir að rétt sé að setja slíkar lausnir í eða á augað. Spurningar um kröfur til efnablandna eiga heima í umfjöllun um öryggi og meðhöndlun metýlenblás.

Hvar gögnin hætta að styðja ályktanir

Séu greinarnar þrjár lesnar saman styðja þær afmarkaða fullyrðingu: við stýrðar aðstæður getur metýlenblátt dregið úr oxunar-afoxunarálagi í hvatberum taugafrumna sjónhimnunnar og varðveitt byggingu þeirra. Fullyrðingin nær ekki út fyrir þessar aðstæður. Líkön með eiturefnum og erfðafræðilegum göllum í komplex I eru ekki gláka, drusen eða sjúkdómar af völdum sykursýki. Stutt athugunartímabil og mælingar á byggingu jafngilda ekki viðvarandi sjón. Og verndandi styrkur í einu hólfi er ekki skammtur fyrir annað.

Sterkari rök myndu krefjast nokkurra aðskildra þátta: skilgreindrar útsetningar sjónhimnu eftir gjöf um klínískt nothæfa íkomuleið, mælinga á sjónvirkni í dýrum, ávinnings óháðs þrýstingi í líkani sem á við um gláku og síðan gagna um öryggi og verkun í mönnum. Þar til þau liggja fyrir eru metýlenblátt og sjón áfram rannsóknartilgáta með skýr mörk: trúverðug lyfjafræðileg verkun í hvatberum sjónhimnunnar, aðeins sýnd í frumum og dýrum, án þess að þessar rannsóknir vísi leið til augnmeðferðar.