Metýlenblátt og taugaboðefni: serótónín, dópamín, GABA og asetýlkólín

Algeng fullyrðing um metýlenblátt er að það auki serótónín, auki dópamín, rói GABA og skerpi virkni asetýlkólíns, allt í einu. Sú fullyrðing meðhöndlar fjórar aðskildar niðurstöður úr rannsóknarstofu sem ein og sömu áhrifin í manneskju. Rannsóknirnar að baki henni mældu ólík sameindamörk í ólíkum tilraunakerfum, við styrk sem var um það bil þúsundfalt mismunandi. Þegar sameindamörkin eru aðgreind verður myndin bæði áhugaverðari og varfærnari en þessi eina setning gefur til kynna.

Meginhugmyndin er einföld. Sameind sem binst ensími í tilraunaglasi hefur gert eitt: bundist ensími í tilraunaglasi. Hvort það breytir magni taugaboðefnis í lifandi heila fer eftir styrknum sem berst til vefjarins, því á hvaða efnaformi sameindin er þegar hún kemur þangað og öllu öðru sem hún gerir við sama styrk. Í hverjum kafla hér á eftir fylgja þessar þrjár spurningar þeirri niðurstöðu sem þær eiga við.

Serótónín: tvö sameindamörk, tvenns konar styrkur

Af kerfunum fjórum eru gögnin sterkust fyrir serótónín. Þau koma frá tveimur aðskildum sameindamörkum sem ekki ætti að sameina.

Fyrra sameindamarkið er mónóamínoxídasi af gerð A, hvatberaensímið sem brýtur niður serótónín. Metýlenblátt hamlar hreinsuðu MAO-A úr mönnum sem þétt bindandi hemill, með Ki nálægt 27 nanómólum, en mun hærri styrk þarf áður en MAO-B verður fyrir áhrifum, eins og sýnt er í rannsókninni á ensímhvarfafræði sem tengdi litarefnið við serótóníneitrun. Tengdar rannsóknir sýndu sömu sértækni í heilaköngulsvef úr rottum. Þar jók hömlun MAO-A indólsambönd sem myndast úr serótóníni, dró úr serótónínumbrotsefninu 5-HIAA og breytti réttingarviðbragði í froskum sem tengist serótóníni, samkvæmt rannsókninni á redox-litarefnum og indólsamböndum í heilaköngli. Tvö ólík tilraunakerfi, sama stefna: minna niðurbrot, meira serótónín varðveitt þar sem ensímið hefði annars fjarlægt það.

Seinna sameindamarkið er serótónínflutningspróteinið sjálft. Í frumum sem tjáðu flutningspróteinið úr mönnum dró metýlenblátt úr upptöku bæði flúrljómandi hvarfefnis og merkts serótóníns, með IC50 um 1.4 míkrómól. Það bældi einnig strauma sem serótónín vakti í patch-clamp-mælingum, samkvæmt beinni lýsingu á verkun metýlenblás á SERT. Höfundarnir prófuðu augljósar aðrar skýringar og komust að því að áhrifin voru óháð cGMP-boðmiðlun, breytingum á kalsíum og tjáningu flutningspróteinsins á yfirborði frumnanna.

Takið eftir muninum á þessum tveimur tölum. Hömlun MAO-A á sér stað við nanómólastyrk. Hömlun flutningspróteinsins krefst um það bil fimmtíu sinnum meira litarefnis. Lítil útsetning sem hefur full áhrif á ensímið kann að hafa nær engin áhrif á flutningspróteinið. Sá sem sameinar þetta í eina fullyrðingu um serótónín steypir tveimur ólíkum skammtabilum saman í eitt.

Hvort annað hvort sameindamarkið skipti máli hjá einstaklingi sem tekur önnur lyf sem verka á serótónínkerfið er spurning um lyfjanotkun og á heima í leiðbeiningunum um milliverkanir lyfja. Þessi grein kortleggur sameindamörkin; sú síða veitir klínískar ráðleggingar.

Dópamín: veikasti grundvöllurinn fyrir beinum áhrifum

Þegar kemur að dópamíni krefst heiðarleiki mestrar varfærni. Engin traust rannsókn hefur sýnt að metýlenblátt hamli dópamínflutningspróteininu eða bindist dópamínviðtökum beint. IC50-gildið 1.4 míkrómól, sem oft er vitnað í fyrir flutningsprótein, á við serótónínflutningspróteinið, ekki DAT, og það má aldrei eigna því síðarnefnda.

Það sem liggur fyrir er þess í stað óbeint. Þar sem MAO-ensím sjá einnig um umbrot dópamíns varðveitir MAO-hömlun dópamín ásamt serótóníni og noradrenalíni. Í hvatberablöndum hamlaði metýlenblátt umbreytingu taugaeitursins MPTP fyrir tilstilli MAO-B í það eiturform sem verkar á dópamínkerfið. Hömlunin var sambærileg að styrkleika við Parkinson-lyfið deprenýl, eins og lýst er í rannsókninni á lífvirkjun MPTP og tengdum rannsóknum á MAO-B. Dýrarannsóknir bæta við brotakenndum niðurstöðum: um þreföld aukning á grunnlosun dópamíns úr sneiðum af rákakjarna rotta við 10 míkrómól, rannsökuð í samhengi við nituroxíðboðmiðlun fremur en hömlun flutningspróteina, og misjafnar niðurstöður eftir heilasvæðum eftir altæka lyfjagjöf. Í sumum rannsóknum jókst serótónín og noradrenalín á meðan dópamín breyttist varla.

Dópamínsagan á sér því raunverulegan grundvöll, en hann er óbeinn. Hún liggur í gegnum ensím sem vinnur með nokkur mónóamín í einu, ekki í gegnum sértækt sameindamark dópamíns. Fullyrðing um að metýlenblátt auki dópamín í fólki sleppir því skrefi að sýna fram á það.

GABA: hömlun bremsunnar við bindisetið

Niðurstaðan um GABA er nákvæm og gengur gegn orðspori litarefnisins. Í frumum sem tjáðu GABA-A-viðtaka úr mönnum hamlaði metýlenblátt straumum sem GABA vakti frá um 3 míkrómólum, með IC50 nálægt 31 míkrómóli fyrir algengu alpha1-beta2-gamma2-samsetninguna, í raflífeðlisfræðirannsókninni sem kortlagði verkunarstaðinn.

Kortlagning verkunarstaðarins er verðmæti hluti rannsóknarinnar. Stökkbreytingar við píkrótoxínsetið höfðu ekki áhrif á hömlunina og samanburður á undireiningum útilokaði benzódíazepín- og sinksetin. Stökkbreytingar á tveimur amínósýruleifum sem vitað er að mynda sjálft bindiset GABA drógu hins vegar verulega úr hömluninni. Það bendir til samkeppnisblokkunar við örvasetið fremur en allósterískrar mótunar annars staðar. Áhrifin héldust yfir samsetningar undireininga sem finnast bæði innan og utan taugamóta og hurfu hratt þegar efnið var skolað burt.

Þetta skapar raunverulega mótsögn sem vert er að orða skýrt. Sameind sem er rannsökuð vegna mögulegs stuðnings við minni bælir einnig hraða hamlandi boðflutninga í ræktunarskál. Hvort sú bæling eigi sér stað í lifandi heila fer eftir staðbundnum styrk. Styrkur upp á 31 míkrómól er hár miðað við flesta styrki sem nást við altæka útsetningu, eins og fjallað er um í lokakaflanum. Mótsögnin sjálf er niðurstaðan; til að leysa hana þyrfti tilraunir sem enginn hefur gert.

Asetýlkólín: tvær gagnstæðar verkunarleiðir

Tvær niðurstöður liggja fyrir um asetýlkólín og þær vísa í gagnstæðar áttir. Einmitt þess vegna verður að greina frá þeim hvorri í sínu lagi.

Annars vegar hamlar metýlenblátt ensímunum sem fjarlægja asetýlkólín. Asetýlkólínesterasi úr rauðum blóðkornum kúa var hamlaður með samkeppnishömlun við um 0.57 míkrómól, ensím úr nautgripum við um 0.42 míkrómól og esterasavirkni í blóðvökva manna við um 1.1 míkrómól. Bútýrýlkólínesterasi var hamlaður á bilinu um 0.4 til 5.3 míkrómól, eftir tegund og tilraunakerfi, samkvæmt samantekt í yfirlitinu um verkun metýlenblás í taugakerfinu. Hægari brotthreinsun skilur eftir meira boðefni í taugamótunum, sömu rök og liggja að baki nokkrum samþykktum Alzheimer-lyfjum.

En efnafræðin setur skilyrði. Oxaða bláa formið hamlar ensíminu; afoxaða litlausa formið gerir það ekki. Við langa ræktun, þar sem litarefnið fær tíma til að afoxast, mælist hömlunin minni af þeirri ástæðu einni. Öllum mæligildum fyrir kólínesterasa fylgir ósýnileg breyta: hversu mikið af litarefninu var enn blátt þegar mælingin fór fram.

Hins vegar blokkar metýlenblátt alpha7-níkótínviðtakann, einn þeirra viðtaka sem asetýlkólín verkar á. Alpha7-viðtakar úr mönnum, tjáðir í eggfrumum froska, voru hamlaðir með IC50 nálægt 3.4 míkrómólum með blokkun án samkeppni sem var óháð spennu og breytti ekki styrkleika örvans. Við 3 míkrómól hurfu taugamótasvörun sem kólín vakti í sneiðum úr dreka rotta, samkvæmt rannsókninni á alpha7-viðtakanum. Við svipaðan lágan míkrómólastyrk varðveitir litarefnið því bæði boðefnið og dregur úr virkni eins viðtaka þess. Ekki er hægt að ráða heildaráhrifin á kólínvirka boðmiðlun af annarri niðurstöðunni einni. Þessi óvissa tengist víðtækari Alzheimer-rannsóknum og tengdri umfjöllun um rannsóknir á vitrænni starfsemi og sjúkdómum, án þess að hún sé leyst hér.

Samanburðurinn á einum stað

Þrjár stærðargráður skilja næmasta sameindamarkið frá því minnst næma. Þetta bil er greinin í einni töflu.

Næst þessi styrkur í heilanum?

Tala úr tilraunaglasi segir ekkert nema við hlið hennar sé tala um útsetningu. Eftir stakan skammt í bláæð sem nam um 1.4 mg á kg hefur verið greint frá meðalstyrk í blóðvökva manna um 5 míkrómól, en 100 mg skammtur til inntöku gaf styrk í heilblóði nálægt 0.08 míkrómólum í sömu rannsóknarhefð. Dreifingarrannsóknir á rottum sýna að styrkur í heila er um það bil tíu til tuttugu sinnum hærri en í blóðrás. Þar er þó um að ræða heildarmagn litarefnis í einsleitum vefjamassa, ekki óbundið, oxað litarefni við taugamót. Próteinbinding í blóðvökva nálægt 94 prósentum og dreifing inn í blóðfrumur lækka jafnframt óbundna hlutfallið.

Þegar þetta er borið saman við töfluna sést stigvaxandi mynstur fremur en einföld skipting í já eða nei. Styrkurinn sem þarf til að hamla MAO-A er langt undir dæmigerðum styrk eftir gjöf í bláæð, og slík hömlun er lyfjafræðilega trúverðug þegar litarefnið er gefið þannig. Áhrif á kólínesterasa og alpha7 liggja á lága míkrómólabilinu sem skarast við hámarksstyrk eftir gjöf í bláæð, en venjulegir skammtar til inntöku ná hugsanlega ekki. IC50-gildið 31 míkrómól fyrir GABA-A liggur yfir flestum trúverðugum styrkjum við altæka útsetningu. Því er erfiðast að gera ráð fyrir þeirri tilteknu blokkun í manneskju. Sami fyrirvari þarf að fylgja hverri línu þessa samanburðar: styrkurinn sem skiptir máli er styrkur óbundins, oxaðs litarefnis utan frumna við sameindamarkið, stærð sem ekkert blóðsýni mælir beint.

Hvaða ályktanir á ekki að draga

Engin lína í töflunni staðfestir að metýlenblátt auki eða minnki eitthvert taugaboðefni í manneskju með fyrirsjáanlegum hætti. Ensímhömlun í hreinsuðu sýni, hömlun flutningspróteins í frumulínu og viðtakablokkun í vefjasneið eru hvert um sig einu stýrðu tilraunaskrefi frá raunverulegum aðstæðum í taugamótum. Kaflinn um kólínvirkni sýnir jafnframt hvernig tvær sannar niðurstöður vega hvor aðra upp og skilja eftir óvissu. Ábyrg notkun þessarar síðu er að líta á hana sem kort af þeim sameindamörkum sem sýnt hefur verið að sameindin verki á, með styrkleika verkunarinnar merktum. Þannig helst umfjöllun um verkunarhætti tengd því sem var raunverulega mælt. Um það hvernig þessar verkunarleiðir spila saman við ávísuð lyf er fjallað í leiðbeiningunum um milliverkanir, ásamt frekara samhengi í umfjöllun um undirstöður lyfjafræðinnar og tengdri skýringargrein um verkunarhætti.