მეთილენის ლურჯი და ნეიროტრანსმიტერები: სეროტონინი, დოფამინი, GABA და აცეტილქოლინი

მეთილენის ლურჯის შესახებ გავრცელებული ფრაზა ამბობს, რომ ის ერთდროულად ზრდის სეროტონინს, ზრდის დოფამინს, ამშვიდებს GABA-ს და აძლიერებს აცეტილქოლინს. ეს ფრაზა ოთხ ცალკეულ ლაბორატორიულ მიგნებას ადამიანში ერთიან ეფექტად წარმოაჩენს. მის საფუძვლად არსებული ნაშრომები სხვადასხვა სამიზნეს, სხვადასხვა ექსპერიმენტულ სისტემაში, ერთმანეთისგან დაახლოებით ათასჯერ განსხვავებული კონცენტრაციებით იკვლევდა. სამიზნეების ერთმანეთისგან გამიჯვნის შემდეგ სურათი იმაზე უფრო საინტერესო ხდება და მეტ სიფრთხილეს მოითხოვს, ვიდრე ეს ერთი წინადადება გვიჩვენებს.

მთავარი პრინციპი მარტივია. მოლეკულამ, რომელიც სინჯარაში ფერმენტს უკავშირდება, მხოლოდ ერთი რამ გააკეთა: სინჯარაში ფერმენტს დაუკავშირდა. შეცვლის თუ არა ეს ცოცხალ ტვინში ნეიროტრანსმიტერის დონეს, დამოკიდებულია ქსოვილამდე მიღწეულ კონცენტრაციაზე, მოლეკულის ქიმიურ ფორმაზე იქ მისვლისას და ყველა სხვა მოქმედებაზე, რომელსაც მოლეკულა იმავე კონცენტრაციით ახორციელებს. ქვემოთ თითოეულ განყოფილებაში ეს სამი კითხვა შესაბამის მიგნებასთან ერთად განიხილება.

სეროტონინი: ორი სამიზნე, ორი კონცენტრაცია

ოთხ სისტემას შორის ყველაზე მყარი მტკიცებულება სეროტონინს ეხება და ორ განსხვავებულ მოლეკულურ სამიზნეს უკავშირდება, რომლებიც ერთმანეთში არ უნდა ავურიოთ.

პირველი სამიზნეა A ტიპის მონოამინოქსიდაზა, მიტოქონდრიული ფერმენტი, რომელიც სეროტონინს შლის. მეთილენის ლურჯი გასუფთავებულ ადამიანის MAO-A-ს მჭიდროდ შემკვრელი ინჰიბიტორის სახით თრგუნავს, Ki-ის დაახლოებით 27 ნანომოლარული მნიშვნელობით, ხოლო MAO-B-ზე ზემოქმედებას გაცილებით მაღალი კონცენტრაციები სჭირდება, როგორც ნაჩვენებია კინეტიკურ კვლევაში, რომელმაც საღებავი სეროტონინულ ტოქსიკურობას დაუკავშირა. პარალელურმა კვლევებმა იგივე სელექციურობა ვირთაგვის ეპიფიზის ქსოვილშიც გამოავლინა: MAO-A-ს ბლოკადა ზრდიდა სეროტონინისგან წარმოქმნილ ინდოლებს, ამცირებდა სეროტონინის მეტაბოლიტს, 5-HIAA-ს, და ბაყაყებში ცვლიდა სეროტონინთან დაკავშირებულ სხეულის ნორმალურ მდგომარეობაში დაბრუნების რეფლექსს. ეს აღწერილია რედოქს-საღებავებისა და ეპიფიზის ინდოლების კვლევაში. ორი განსხვავებული ექსპერიმენტული სისტემა, ერთი და იგივე მიმართულება: ნაკლები დაშლა და მეტი შენარჩუნებული სეროტონინი იქ, სადაც მას ფერმენტი დაშლიდა.

მეორე სამიზნე თავად სეროტონინის ტრანსპორტერია. ადამიანის ტრანსპორტერის გამომხატველ უჯრედებში მეთილენის ლურჯმა შეამცირა როგორც ფლუორესცენტული სუბსტრატის, ისე მონიშნული სეროტონინის შეთვისება, IC50-ის დაახლოებით 1.4 მიკრომოლარული მნიშვნელობით; მან ასევე დათრგუნა სეროტონინით გამოწვეული დენები პაჩ-კლამპის ჩანაწერებში, როგორც აღწერილია SERT-ზე მეთილენის ლურჯის მოქმედების უშუალო დახასიათებაში. ავტორებმა შეამოწმეს აშკარა ალტერნატიული ახსნები და დაადგინეს, რომ ეფექტი არ იყო დამოკიდებული cGMP-ის სიგნალურ პროცესებზე, კალციუმის ცვლილებებსა და უჯრედის ზედაპირზე ტრანსპორტერის ექსპრესიაზე.

მიაქციეთ ყურადღება ამ ორ რიცხვს შორის სხვაობას. MAO-A-ს ინჰიბირება ნანომოლარულ დიაპაზონში ხდება. ტრანსპორტერის ინჰიბირებას დაახლოებით ორმოცდაათჯერ მეტი საღებავი სჭირდება. დაბალმა ექსპოზიციამ, რომელიც ფერმენტს სრულად თრგუნავს, შესაძლოა ტრანსპორტერზე თითქმის არ იმოქმედოს. ვინც ამ მიგნებებს სეროტონინის შესახებ ერთ მტკიცებად აერთიანებს, ორ განსხვავებულ დოზურ დიაპაზონს ერთში აქცევს.

აქვს თუ არა რომელიმე სამიზნეს მნიშვნელობა ადამიანისთვის, რომელიც სხვა სეროტონინერგულ პრეპარატებს იღებს, მედიკამენტებთან დაკავშირებული საკითხია და წამალთაშორისი ურთიერთქმედების გზამკვლევს ეკუთვნის. ეს სტატია სამიზნეებს აღწერს; კლინიკური რეკომენდაციები კი იმ გვერდზეა.

დოფამინი: პირდაპირი მტკიცებულება ყველაზე სუსტია

დოფამინის შემთხვევაში სიზუსტე ყველაზე მეტ თავშეკავებას მოითხოვს. არ არსებობს დამკვიდრებული კვლევა, რომელიც აჩვენებს, რომ მეთილენის ლურჯი დოფამინის ტრანსპორტერს ბლოკავს ან უშუალოდ დოფამინის რეცეპტორებს უკავშირდება. ხშირად ციტირებული ტრანსპორტერის IC50, 1.4 მიკრომოლარი, სეროტონინის ტრანსპორტერს ეხება და არა DAT-ს; მისი სხვაგვარად მიწერა დაუშვებელია.

არსებული მტკიცებულება არაპირდაპირია. რადგან MAO ფერმენტები დოფამინსაც მეტაბოლიზებს, MAO-ს ინჰიბირება სეროტონინსა და ნორადრენალინთან ერთად დოფამინსაც ინარჩუნებს. მიტოქონდრიულ პრეპარატებში მეთილენის ლურჯი ბლოკავდა MAO-B-ის მიერ ნეიროტოქსინ MPTP-ის დოფამინერგული სისტემისთვის ტოქსიკურ ნივთიერებად გარდაქმნას, პარკინსონის დაავადების სამკურნალო პრეპარატ დეპრენილის შესადარებელი სიძლიერით, როგორც აღწერილია MPTP-ის ბიოაქტივაციის კვლევასა და MAO-B-სთან დაკავშირებულ ნაშრომებში. ცხოველებზე ჩატარებული კვლევები დამატებით ფრაგმენტებს გვაძლევს: ვირთაგვის სტრიატუმის ანათლებიდან დოფამინის ბაზალური გამოყოფის დაახლოებით სამმაგ ზრდას 10 მიკრომოლარზე, რაც აზოტის ოქსიდის სიგნალური პროცესების კონტექსტში შეისწავლეს და არა ტრანსპორტერის ბლოკადის სახით; ასევე, სისტემური შეყვანის შემდეგ ტვინის სხვადასხვა უბანში არაერთგვაროვან შედეგებს — ზოგ კვლევაში სეროტონინი და ნორადრენალინი იზრდებოდა, დოფამინი კი თითქმის უცვლელი რჩებოდა.

ამრიგად, დოფამინთან დაკავშირებული მიგნებები რეალურია, მაგრამ არაპირდაპირი. ისინი ეხება ფერმენტს, რომელიც ერთდროულად რამდენიმე მონოამინზე მოქმედებს, და არა დოფამინისთვის სპეციფიკურ სამიზნეს. ნებისმიერი მტკიცება, რომ მეთილენის ლურჯი ადამიანებში დოფამინს ზრდის, გამოტოვებს იმ ნაბიჯს, სადაც ეს უშუალოდ უნდა ყოფილიყო ნაჩვენები.

GABA: დამუხრუჭების ბლოკირება შეკავშირების უბანზე

GABA-სთან დაკავშირებული მიგნება ზუსტია და საღებავის რეპუტაციასთან წინააღმდეგობაში მოდის. ადამიანის GABA-A რეცეპტორების გამომხატველ უჯრედებში მეთილენის ლურჯი GABA-თი გამოწვეულ დენებს დაახლოებით 3 მიკრომოლარიდან თრგუნავდა; გავრცელებული alpha1-beta2-gamma2 კონფიგურაციისთვის IC50 დაახლოებით 31 მიკრომოლარი იყო, როგორც ნაჩვენებია ელექტროფიზიოლოგიურ კვლევაში, რომელმაც მოქმედების უბანი განსაზღვრა.

ყველაზე ღირებული ნაწილი მოქმედების უბნის განსაზღვრაა. პიკროტოქსინის უბანზე მუტაციები ინჰიბირებას არ ცვლიდა, ხოლო ბენზოდიაზეპინისა და თუთიის უბნების მონაწილეობა სუბერთეულების შედარებით გამოირიცხა. ამის ნაცვლად, ორი ამინომჟავური ნაშთის მუტაციამ, რომლებიც თავად GABA-ს შეკავშირების უბანს ქმნის, ბლოკადა მკვეთრად შეამცირა. ეს მოქმედებას აგონისტის უბანზე კონკურენტულ ანტაგონიზმად განსაზღვრავს და არა სხვა უბანზე ალოსტერიულ მოდულაციად. ეფექტი შენარჩუნდა სინაფსური და ექსტრასინაფსური სუბერთეულების სხვადასხვა კომბინაციაში და გამორეცხვისას სწრაფად გაქრა.

ეს რეალურ წინააღმდეგობას ქმნის, რომლის პირდაპირ აღნიშვნაც ღირს. მოლეკულა, რომელსაც მეხსიერების მხარდაჭერისთვის იკვლევენ, ლაბორატორიულ ჭურჭელში სწრაფ ინჰიბიტორულ გადაცემასაც თრგუნავს. ხდება თუ არა ასეთი დათრგუნვა ცოცხალ ტვინში, ადგილობრივ კონცენტრაციაზეა დამოკიდებული; 31 მიკრომოლარი კი მაღალია სისტემური ექსპოზიციების უმეტესობასთან შედარებით, რასაც ბოლო განყოფილება განიხილავს. თავად ეს წინააღმდეგობაა მიგნება; მის გადასაჭრელად ისეთი ექსპერიმენტები იქნებოდა საჭირო, რომლებიც ჯერ არავის ჩაუტარებია.

აცეტილქოლინი: ორი ურთიერთსაპირისპირო სამიზნე

აცეტილქოლინს ორი მიგნება უკავშირდება, რომლებიც საპირისპირო მიმართულებებით მოქმედებს, და სწორედ ამიტომ უნდა განვიხილოთ ისინი ცალ-ცალკე.

ერთი მხრივ, მეთილენის ლურჯი იმ ფერმენტებს თრგუნავს, რომლებიც აცეტილქოლინს შლის. ძროხის ერითროციტების აცეტილქოლინესთერაზა კონკურენტულად ინჰიბირდებოდა დაახლოებით 0.57 მიკრომოლარზე, მსხვილფეხა რქოსანი პირუტყვის ფერმენტი — დაახლოებით 0.42 მიკრომოლარზე, ხოლო ადამიანის პლაზმის ესთერაზული აქტივობა — დაახლოებით 1.1 მიკრომოლარზე. ბუტირილქოლინესთერაზა ინჰიბირდებოდა დაახლოებით 0.4-დან 5.3 მიკრომოლარამდე დიაპაზონში, სახეობისა და პრეპარატის მიხედვით. ეს მონაცემები შეჯამებულია ნერვულ სისტემაში მეთილენის ლურჯის მოქმედებების მიმოხილვაში. მოცილების შენელება სინაფსში მეტ ნეიროტრანსმიტერს ტოვებს — იგივე პრინციპს ეფუძნება ალცჰაიმერის დაავადების სამკურნალოდ დამტკიცებული რამდენიმე პრეპარატი.

მაგრამ ქიმიურ პროცესს ერთი პირობა ახლავს. ფერმენტს დაჟანგული ლურჯი ფორმა თრგუნავს; აღდგენილი უფერო ფორმა — არა. ხანგრძლივი ინკუბაციისას, როცა საღებავს აღდგენის შესაძლებლობა ეძლევა, მხოლოდ ამ მიზეზითაც უფრო სუსტი ინჰიბირება ფიქსირდება. ქოლინესთერაზის ნებისმიერი ანალიზის რიცხვს უხილავი ცვლადი ახლავს: საღებავის რა ნაწილი იყო გაზომვის მომენტში ჯერ კიდევ ლურჯი.

მეორე მხრივ, მეთილენის ლურჯი ბლოკავს alpha7 ნიკოტინურ რეცეპტორს, ერთ-ერთ რეცეპტორს, რომელზეც აცეტილქოლინი მოქმედებს. ბაყაყის ოოციტებში ექსპრესირებული ადამიანის alpha7 რეცეპტორები ინჰიბირდებოდა IC50-ის დაახლოებით 3.4 მიკრომოლარული მნიშვნელობით, არაკონკურენტული, ძაბვისგან დამოუკიდებელი ანტაგონიზმის გზით, რომელიც აგონისტის მოქმედების სიძლიერეს არ ცვლიდა; 3 მიკრომოლარმა კი ვირთაგვის ჰიპოკამპის ანათლებში ქოლინით გამოწვეული სინაფსური პასუხები გააქრო, როგორც აღწერილია alpha7 რეცეპტორის კვლევაში. ამგვარად, მსგავს დაბალ მიკრომოლარულ კონცენტრაციებზე საღებავი ერთდროულად ინარჩუნებს ნეიროტრანსმიტერს და ასუსტებს მისი ერთ-ერთი რეცეპტორის პასუხს. ქოლინერგულ სიგნალურ პროცესებზე ჯამური ეფექტის განსაზღვრა მხოლოდ რომელიმე ერთი მიგნებით შეუძლებელია. ეს გაურკვევლობა უკავშირდება ალცჰაიმერის დაავადების შესახებ უფრო ფართო ლიტერატურას და კოგნიტიური ფუნქციებისა და დაავადების კვლევების თანმხლებ განხილვას, თუმცა აქ გადაუჭრელი რჩება.

შედარება ერთ ადგილას

ყველაზე მგრძნობიარე სამიზნეს ყველაზე ნაკლებად მგრძნობიარესგან სიდიდის სამი რიგი აშორებს. ეს დიაპაზონი მთელი სტატიის ერთ ცხრილში მოქცეული არსია.

აღწევს თუ არა ეს კონცენტრაციები ტვინამდე?

სინჯარაში მიღებული რიცხვი არაფერს ნიშნავს, თუ გვერდით ექსპოზიციის რიცხვი არ ახლავს. დაახლოებით 1.4 mg თითო kg-ზე ინტრავენური ბოლუსის შემდეგ ადამიანის პლაზმაში აღწერილია საშუალოდ დაახლოებით 5 მიკრომოლარული დონე, ხოლო იმავე მიმართულების ლიტერატურაში 100 mg-ის პერორალურმა დოზამ მთლიან სისხლში დაახლოებით 0.08 მიკრომოლარული დონე წარმოქმნა. ვირთაგვებში განაწილების კვლევები ტვინში სისხლის მიმოქცევაში არსებულზე დაახლოებით ათიდან ოცჯერ მაღალ დონეს აჩვენებს, თუმცა ეს ჰომოგენიზებულ ქსოვილში საღებავის მთლიანი რაოდენობაა და არა სინაფსთან არსებული თავისუფალი დაჟანგული საღებავი. პლაზმის ცილებთან დაახლოებით 94 პროცენტიანი შეკავშირება და სისხლის უჯრედებში განაწილება თავისუფალ ფრაქციას კიდევ უფრო ამცირებს.

ცხრილთან შედარებისას სურათი გრადაციულია და არა მხოლოდ „კი ან არა“. MAO-A-ს ინჰიბირება ტიპურ ინტრავენურ ექსპოზიციებზე ბევრად დაბალ დონეზე ხდება და საღებავის ამ გზით შეყვანისას ფარმაკოლოგიურად დასაშვებია. ქოლინესთერაზისა და alpha7-ის ეფექტები დაბალ მიკრომოლარულ დიაპაზონშია, რომელსაც ინტრავენური შეყვანის პიკური დონეები ემთხვევა, მაგრამ ჩვეულებრივმა პერორალურმა დოზებმა შესაძლოა ვერ მიაღწიოს. GABA-A-ს IC50, 31 მიკრომოლარი, სისტემური ექსპოზიციების სავარაუდო უმეტესობაზე მაღალია, რაც ამ კონკრეტული ბლოკადის მთლიან ადამიანზე გავრცელებას ყველაზე მეტად ართულებს. ამ შედარების თითოეულ სტრიქონს ერთი და იგივე დათქმა სჭირდება: მნიშვნელოვანი კონცენტრაცია არის სამიზნესთან არსებული თავისუფალი, დაჟანგული, უჯრედგარე საღებავი — რაოდენობა, რომელსაც სისხლის არცერთი ანალიზი უშუალოდ არ ზომავს.

რა დასკვნები არ უნდა გამოვიტანოთ

ცხრილის არცერთი სტრიქონი არ ადასტურებს, რომ მეთილენის ლურჯი ადამიანში რომელიმე ნეიროტრანსმიტერს პროგნოზირებადად ზრდის ან ამცირებს. გასუფთავებულ პრეპარატში ფერმენტის ინჰიბირება, უჯრედულ ხაზში ტრანსპორტერის ბლოკადა და ანათალში რეცეპტორის ანტაგონიზმი სინაფსური რეალობისგან თითო კონტროლირებული ექსპერიმენტული ნაბიჯითაა დაშორებული; ქოლინერგული განყოფილება კი აჩვენებს, როგორ ტოვებს ორი სწორი მიგნება ურთიერთსაპირისპირო მოქმედების გამო საბოლოო შედეგს გაურკვეველს. ამ გვერდის პასუხისმგებლიანი გამოყენება ნიშნავს მის აღქმას იმ სამიზნეების რუკად, რომლებთან ურთიერთქმედებაც მოლეკულისთვის დადასტურებულია და რომლის სიძლიერეც მითითებულია, რათა მექანიზმების განხილვა რეალურად გაზომილ მონაცემებს დაეყრდნოს. იმის გასაგებად, როგორ ურთიერთქმედებს ეს სამიზნეები დანიშნულ მედიკამენტებთან, შესაბამისი ინფორმაცია მოცემულია ურთიერთქმედების გზამკვლევში; დამატებითი კონტექსტი კი ფარმაკოლოგიის საფუძვლებსა და მექანიზმების თანმხლებ განმარტებაშია.