მეთილენის ლურჯი ტვინის დაზიანების დროს: პრეკლინიკური მტკიცებულებების გააზრება

თავში დარტყმა, არტერიის დახშობა და ნელა მიმდინარე ნეიროდეგენერაციული დაავადება შეიძლება ერთი და იმავე პრობლემით დასრულდეს: ტვინს თავისი სამუშაოს შესასრულებლად ენერგია აღარ ჰყოფნის. სწორედ ეს საერთო საბოლოო შედეგი ხსნის, რატომ გვხვდება ერთი ნაერთი სამივე მიმართულების სამეცნიერო ლიტერატურაში. თუმცა საერთო საბოლოო შედეგი საერთო კონცეფციას არ ნიშნავს. დაზიანებამდე ჩატარებული მკურნალობა, მის შემდეგ პირველ საათში ჩატარებული მკურნალობა და თვეების შემდეგ შეფასებული მკურნალობა სხვადასხვა იდეას ამოწმებს, მაშინაც კი, როცა შპრიცში ერთი და იგივე ლურჯი სითხეა.

ეს სტატია ამ ლიტერატურის იმ ნაწილს განიხილავს, რომელიც დაზიანებას ეხება. ის მიმოიხილავს, რას ნიშნავს ცხოველებზე ჩატარებულ ექსპერიმენტებში მეთილენის ლურჯის გამოყენება ტვინის დაზიანების დროს, ერთმანეთისგან განასხვავებს ტრავმულ დაზიანებას, ინსულტსა და ქრონიკულ ნეიროდეგენერაციას და აჩვენებს, რატომ ხსნის დოზის შეყვანის დრო კვლევებს შორის განსხვავებების უმეტესობას.

სამი დაზიანება, ერთი ენერგეტიკული უკმარისობა

ამ მოდელების დამაკავშირებელი მექანიზმი მიტოქონდრიებშია. ჩვეულებრივ, ელექტრონები ელექტრონების სატრანსპორტო ჯაჭვში გადაადგილდება ATP-ის წარმოსაქმნელად, ხოლო გამართული ჯაჭვი ჟანგბადის რეაქტიულ ფორმებს აკონტროლებს. დაზიანების შემდეგ ჯაჭვის ნაწილები შეფერხებით მუშაობს, ATP-ის წარმოქმნა მცირდება და თავისუფალი რადიკალების წარმოქმნა იზრდება. Molecular Neurobiology-ის 2018 წლის მიმოხილვა მეთილენის ლურჯს ელექტრონების ალტერნატიულ გადამტანად აღწერს: ის ელექტრონებს NADH-ისგან იღებს და ციტოქრომ c-ს გადასცემს, რაც IV კომპლექსის აქტივობას ზრდის და ATP-ის სინთეზს აღადგენს მაშინაც კი, როცა ჯაჭვის საწყისი ნაწილი დაზიანებულია.

მოყვანილი რიცხვები კონკრეტულია. უჯრედებისა და ქსოვილის ანათლების პრეპარატებში IV კომპლექსის აქტივობა 30-დან 100 პროცენტამდე გაიზარდა, ხოლო ჟანგბადის მოხმარება მასთან თანხვედრილად მატულობდა. ეს მიუთითებს, რომ დამატებითი ელექტრონები სასარგებლო სამუშაოს ასრულებდა და არა რადიკალების სახით ჟონავდა. ვირთაგვებში ინსულტის მოდელში მკურნალობიდან 24 საათის შემდეგ დაზიანებულ უბანში ATP-ის წარმოქმნა დაახლოებით 30 პროცენტით მეტი იყო, ვიდრე არანამკურნალებ ცხოველებში. Biochemistry (Moscow)-ის 2022 წლის მიმოხილვა შემდგომ შედეგებსაც აღწერს: ნაკლებ ოქსიდაციურ სტრესს, ნაკლებ ნეიროანთებას, ნაკლებ აპოპტოზს, ასევე გავლენას მონოამინოქსიდაზაზე, აზოტის ოქსიდის სინთაზაზე, მიტოქონდრიულ ბიოგენეზზე, აუტოფაგიასა და არასწორად დაკეცილი ცილების აგრეგაციაზე.

ამრიგად, კონცეფცია მარტივია. დაზიანება ელექტრონების ჩვეულებრივ გზას აფერხებს, ხოლო მეთილენის ლურჯი შემოვლით გზას სთავაზობს. ყველაფერი დანარჩენი დამოკიდებულია იმაზე, თუ რომელი დაზიანება შეისწავლება, როდის ხდება შეყვანა და როგორ იზომება შედეგი.

ტრავმული დაზიანება ინსულტი არ არის

ქალა-ტვინის ტრავმის მოდელში ძალა ერთბაშად მოქმედებს. პირველადი დაზიანება მექანიკურია: ქსოვილი იხევა, სისხლძარღვები სკდება და ჰემატოენცეფალური ბარიერი წუთებში ირღვევა. ის, რაზეც მეთილენის ლურჯმა შესაძლოა იმოქმედოს, მომდევნო საათებსა და დღეებში განვითარებული მეორეული ტალღაა: გადარჩენილ ქსოვილში მიტოქონდრიების ფუნქცია ირღვევა, ანთება ვრცელდება და შეშუპება მატულობს. ამ კვლევების შეფასების მაჩვენებლები სწორედ ამ თანმიმდევრობას ასახავს: დაზიანების კერის მოცულობა, ტვინში წყლის შემცველობა, დარტყმის ადგილის მახლობლად ნეირონების გადარჩენა და მოგვიანებით ქცევითი მაჩვენებლები, როგორიცაა მოტორული ფუნქციის აღდგენა ან ლაბირინთში გზის სწავლა.

ინსულტის ან გლობალური იშემიის მოდელში დამაზიანებელი მოვლენა სხვაგვარად ვითარდება. სისხლის ნაკადი წყდება, რამდენიმე წუთში ენერგეტიკული უკმარისობა იწყება, ხოლო ნაკადის აღდგენას საკუთარი რეპერფუზიული დაზიანება ახლავს. აქ პრეპარატის შეყვანა სისხლძარღვოვან მოვლენას ემთხვევა, ხშირად ოკლუზიიდან ან რეპერფუზიიდან რამდენიმე წუთში, ხოლო შეფასების მაჩვენებლები ქსოვილის მწვავე დაზიანების შედეგს რამდენიმე საათიდან ერთ ან ორ დღემდე პერიოდში ზომავს: ინფარქტის ზომას, სისხლის ნაკადსა და ფუნქციის ადრეულ აღდგენას. ინსულტის ლიტერატურაში ერთ-ერთი მიდგომაა წინასწარი შეყვანა — ცხოველები პრეპარატს სისხლძარღვის დახშობამდე იღებენ. ამით პრევენცია ისე მოწმდება, როგორც ადამიანებში თავის ტრავმის ვერცერთი ექსპერიმენტი ეთიკურად ვერ გაიმეორებს.

დაზიანების შესახებ ლიტერატურაში ინსულტის შედეგები ყველაზე დამაჯერებელია და მათ შორის ეფექტის არარსებობის ყველაზე მკაფიო შედეგიც გვხვდება. ვირთაგვებს, რომლებსაც შუა ცერებრული არტერიის ერთსაათიანი ოკლუზიის შემდეგ, რეპერფუზიისას მეთილენის ლურჯი შეუყვანეს, მე-2 დღეს ინფარქტის კერები 30 პროცენტით მცირე ჰქონდათ; ამასთან, საფრთხის ქვეშ მყოფი ცენტრალური უბნისა და პენუმბრის უფრო დიდი ნაწილი შენარჩუნდა (Shen, 2013). მუდმივი ოკლუზიის კვლევამ აჩვენა, რომ საფრთხის ქვეშ მყოფი ქსოვილის ინფარქტში გადასვლა შენელდა, თუმცა 24 საათზე ინფარქტის საბოლოო მოცულობა არცერთი შესწავლილი დოზის შემთხვევაში არ შემცირებულა (Rodriguez, 2014). ოკლუზიის მესამე კვლევაში საშუალო დოზამ ინფარქტის ზომა დაახლოებით გაანახევრა და მიტოქონდრიების ულტრასტრუქტურა და მიტოფაგია უშუალოდ იშემიურ ტვინში შეისწავლეს. ამავე დროს, კვლევაში აღწერილი იყო ერთი შეხედვით პარადოქსული დეტალი: გაზომილი აპოპტოზი იზრდებოდა, მაშინ როცა ნეკროზი მცირდებოდა (Di, 2015). გლობალური იშემიის დროს კი დაბალი დოზის უწყვეტმა ინფუზიამ ჰიპოკამპის მოწყვლად CA1 უბანში აღადგინა ციტოქრომ c ოქსიდაზის აქტივობა, ATP-ის დონეები და მიტოქონდრიული მემბრანის პოტენციალი, შეინარჩუნა ამ უბნის ნეირონები და დაიცვა სივრცითი მეხსიერება (Lu, 2016). CA1-ის ამ გაზომვაზე შეჩერება ღირს: ეს არის ATP-ისა და სასუნთქი ჯაჭვის პირდაპირი მონაცემები დაზიანებული ტვინიდან — ის, რასაც TBI-ის ლიტერატურა უმეტესად ვარაუდობს და არა უშუალოდ ზომავს.

ქრონიკული ნეიროდეგენერაცია ორივესგან განსხვავდება. ალცჰაიმერის, პარკინსონისა და ჰანტინგტონის დაავადებების მოდელებში ცხოველებს პრეპარატს კვირების ან თვეების განმავლობაში აძლევენ და ზომავენ ცილების აგრეგაციას, დოფამინის ცვლასა და რეგულაციას ან კოგნიტიური ფუნქციის თანდათანობით გაუარესებას. ამ მაჩვენებლებს თითქმის არაფერი აქვს საერთო დარტყმიდან რამდენიმე დღეში გაზომილ დაზიანების კერასთან. მკითხველი, რომელსაც ერთი კატეგორიის შედეგი მეორეზე გადააქვს, დასკვნას იმ საზღვარს აცდენს, რომელიც ექსპერიმენტებს არასოდეს გადაულახავს. ნეიროდეგენერაციის ლიტერატურის ჩვენი გზამკვლევი ამ ხანგრძლივ კვლევებს ცალკე კონტექსტში განიხილავს, ხოლო მხოლოდ ინსულტის მტკიცებულებებთან შედარება დეტალურად განასხვავებს სისხლძარღვის დახშობაზე დაფუძნებულ კვლევის დიზაინებს დარტყმაზე დაფუძნებული დიზაინებისგან.

რა გააკეთეს სინამდვილეში TBI-ის მოდელებში

ადამიანებში ქალა-ტვინის ტრავმის დროს მეთილენის ლურჯის კლინიკური კვლევა გამოქვეყნებული არ არის. TBI-ის შესახებ ყველა მონაცემი ცხოველებზე ჩატარებულ სამუშაოს ეფუძნება, ძირითადად ვირთაგვებსა და თაგვებზე. ეს მონაცემები ექსპერიმენტების მცირე ჯგუფის გარშემო იყრის თავს, რომელთა დასახელებაც ღირს, რადგან მათი დეტალები ერთმანეთისგან ისე განსხვავდება, რომ შეჯამებებში ეს განსხვავებები იკარგება.

კონტროლირებადი კორტიკალური დარტყმის ყველაზე ადრეულ კვლევაში ვირთაგვებს მსუბუქი დარტყმიდან ერთი საათის შემდეგ ინტრავენურად 1 mg/kg შეუყვანეს, შემდეგ კი, სამი საათის შემდეგ — 0.5 mg/kg (Watts, 2014). ორკვირიანი დაკვირვების განმავლობაში ნამკურნალებ ცხოველებში MRI-ით გაზომილი დაზიანების კერის მოცულობა ნაკლები რჩებოდა. სიარულის ტესტში ფეხის არასწორად დადგმის შემთხვევები მნიშვნელოვნად შემცირდა 1-ელ, მე-2 და მე-7 დღეებში, მაგრამ არა მე-14 დღეს. მე-14 დღეს მიკროსკოპიული შეფასებით დაზიანებულ ქერქში დეგენერირებადი ნეირონების რაოდენობა ხედვის ველში 270 იყო, შედარებით 368-თან, ხოლო ნისლის მეთოდით პათოლოგიური შეღებვის მაჩვენებელი — 41, შედარებით 73-თან. სხვა სიტყვებით, ადრეული დაცვა გამოვლინდა, თუმცა ქცევითი უპირატესობა მეორე კვირისთვის ქრებოდა.

დიფუზური დაზიანების კვლევის დიზაინში თაგვებზე გამოიყენეს შუახაზოვანი სითხური პერკუსია და ნახევარი საათის განმავლობაში ერთჯერადად, ინტრავენურად შეუყვანეს 2 mg/kg (Fenn, 2015). ნამკურნალებ ცხოველებში აღინიშნა ანთებასთან დაკავშირებული გენების ნაკლებად გამოხატული ექსპრესია, ნაკლები ანთებითი მიკროგლია, ნაკლებად შესამჩნევი შეშუპება და მე-7 დღეს დეპრესიის მსგავსი ქცევის არარსებობა. ეფექტის არარსებობის შედეგებიც არანაკლებ მნიშვნელოვანია: თავად დაზიანებამ ტვინში წყლის შემცველობა მხოლოდ მცირედ გაზარდა, ხოლო მეთილენის ლურჯმა ვერც სხეულის მასის კლება და ვერც მოტორული კოორდინაციის დეფიციტი ვერ გამოასწორა. ანთების საწინააღმდეგო მოქმედება სრულ დაცვას არ უდრის.

თაგვებზე ჩატარებულ ორ კვლევაში გამოიყენეს ერთი და იგივე განრიგი: 1 mg/kg ერთი საათის შემდეგ, 0.5 mg/kg ექვსი საათის შემდეგ, შემდეგ კი ყოველდღიური შეყვანა სამი დღის განმავლობაში. ამ კვლევებმა მექანიზმის შესახებ ცოდნა გააფართოვა. კორტიკალური დარტყმის მოდელში მკურნალობამ დაზიანების კერის მოცულობა შეამცირა 24 საათზე, 72 საათზე და მე-14 დღეს, ამასთან შეინარჩუნა ნეირონები და გაზარდა აუტოფაგიის მარკერები (Zhao, 2016). სითხური პერკუსიის მოდელში მან შეამცირა ნეირონების აპოპტოზი, გააუმჯობესა დარღვეული ჰემატოენცეფალური ბარიერის მთლიანობა და ორი კვირის განმავლობაში ნევროლოგიური შეფასების ქულები გააუმჯობესა (Shen, 2019). თუმცა Zhao-ს კვლევაში 72 საათზე ტვინში წყლის შემცველობაში განსხვავება არ გამოვლენილა, ხოლო Shen-ის კვლევაში 1-ელ და მე-3 დღეებში როტაროდის ტესტის შესრულებაში განსხვავება არ ყოფილა. დაზიანების კერისა და უჯრედების გადარჩენის მაჩვენებლები იცვლებოდა; შეშუპებისა და ადრეული მოტორული ფუნქციის მაჩვენებლები ამ ცვლილებებს ყოველთვის არ მიჰყვებოდა.

დროის თვალსაზრისით გამორჩეულია დაგვიანებული შეყვანის ექსპერიმენტი (Watts, 2016). იმავე დარტყმის მოდელში პირველი დოზა დაზიანებიდან მხოლოდ 24 საათის შემდეგ შეუყვანეს. მე-2 დღისთვის დაგვიანებული შეყვანის ჯგუფში დაზიანების კერის შემცირება შეედრებოდა იმ ცხოველების შედეგებს, რომლებსაც პრეპარატი პირველ საათებში მისცეს; შემცირება მე-7 და მე-14 დღეებშიც შენარჩუნდა. ქცევითი სიგნალი უფრო სუსტი იყო: დაგვიანებული შეყვანის ჯგუფში ფეხის არასწორად დადგმის შემთხვევების გაუმჯობესება სტატისტიკურად არამნიშვნელოვანი ტენდენცია იყო. ერთი ლაბორატორია, ერთი მოდელი, ერთი 24-საათიანი ფანჯარა. ეს ნამდვილად ადასტურებს, რომ დროითი ფანჯარა პირველი საათების მიღმაც ვრცელდება, თუმცა ამ დებულების მთელი მტკიცებულებაც სწორედ ეს არის. გაითვალისწინეთ სხვაგან გამოყენებული სიტყვის „დაგვიანებული“ ხაფანგიც: რუსული კვლევების სერიაში, რომლის სათაურებიც დაგვიანებულ ნეიროპროტექციას ეხებოდა, პრეპარატს 30 წუთზე აძლევდნენ, ხოლო „დაგვიანებული“ ხანგრძლივად შენარჩუნებულ შედეგებს ნიშნავდა და არა გვიან დაწყებას.

ვირთაგვებში კეროვანი დაზიანების უფრო მცირე კვლევა დროის სურათს მეორე მხრიდან ავსებს: როგორც უშუალოდ დაზიანებამდე, ისე მის შემდეგ 30 წუთზე პრეპარატის შეყვანა კიდურების დისფუნქციას ამცირებდა (Stelmashook, 2019). წინასწარი შეყვანა ლაბორატორიაში სწორედ იმიტომ მუშაობს, რომ დაზიანების დროს თავად ლაბორატორია გეგმავს.

აქ დოზის მიმართ სიზუსტე მნიშვნელოვანია. მიმოხილვები დაბალ დოზებს მიტოქონდრიული სუნთქვის მასტიმულირებლად აღწერს, მაღალ დოზებს კი — შემაფერხებლად. ეს იგივე ორფაზიანი პროფილია, რომელიც მეთილენის ლურჯის ფარმაკოლოგიაში გვხვდება. ამიტომ შედეგები არ უნდა გავიგოთ როგორც „მეტი ლურჯი, მეტი აღდგენა“. თითოეული კვლევა მრუდზე ერთ წერტილს ამოწმებს. დოზაზე დამოკიდებული პასუხის განმარტება ამ მრუდს სხვადასხვა მოდელში მიჰყვება, ხოლო უსაფრთხოებისა და გვერდითი ეფექტების პროფილი განიხილავს, რას იწვევს ამის ნაცვლად უფრო მაღალი დოზები.

ამ ცხრილის სტრიქონები ერთმანეთს შეადარეთ: ერთი და იგივე ნაერთი, სამი განსხვავებული დროითი ჩარჩო. პრევენცია შუა სტრიქონს ეკუთვნის, დაუყოვნებელი მკურნალობა — პირველ ორს, ხოლო მოგვიანებით შეფასებული შედეგები — პირველსა და მესამეს.

პრევენცია, დაუყოვნებელი მკურნალობა, მოგვიანებით შეფასებული შედეგები

პრევენციის შესახებ მტკიცება ყველაზე ადვილად შეიძლება არასწორად გავიგოთ. იშემიის მოდელებში ცხოველებს, რომლებსაც პრეპარატს სისხლძარღვის დახშობამდე აძლევენ, უკეთესი შედეგები აქვთ. ზოგჯერ ამ შედეგს ისე ციტირებენ, თითქოს მეთილენის ლურჯი ნებისმიერ ტვინს ნებისმიერი მომავალი დამაზიანებელი ზემოქმედებისგან იცავს. კვლევა ამას არ აჩვენებს. ის აჩვენებს, რომ ელექტრონების ალტერნატიული გზით წინასწარ მომზადებული მიტოქონდრიები სისხლის ნაკადის დაგეგმილ შეწყვეტას უკეთ იტანს. თავის ტრავმას არავინ გეგმავს.

TBI-ის მტკიცებულებები ძირითადად დაუყოვნებელ მკურნალობაზეა კონცენტრირებული. დარტყმის შემდეგ პირველ საათებში პრეპარატის შეყვანა მეორეული დაზიანების კასკადზე მოქმედებას ისახავს მიზნად, სანამ ის ჯერ კიდევ ვითარდება: ენერგეტიკულ უკმარისობაზე, ოქსიდაციურ სტრესზე, ანთებაზე, შეშუპებაზე. დაზიანების კერისა და შეშუპების მაჩვენებლების გაუმჯობესება აქ მკურნალობის რეალური ეფექტია, თუმცა ეს პროცესის მკურნალობაა და არა დახეული ქსოვილის აღდგენა.

მოგვიანებით შეფასებული შედეგები მესამე კონცეფციაა. დაზიანებიდან რამდენიმე კვირაში გაზომილი ქცევა ან დეგენერაციული მოდელის დაწყებიდან რამდენიმე თვეში გაზომილი ცილების ცვლა და რეგულაცია პასუხობს კითხვას, შენარჩუნდა თუ არა ადრეული დაცვა ან შეიცვალა თუ არა ნელი პროცესების მიმდინარეობა. 24 საათზე უფრო მცირე დაზიანების კერა, პირველი დოზის 24 საათით დაგვიანების შემდეგ სტატისტიკურად არამნიშვნელოვანი ქცევითი ტენდენცია და ქრონიკული შეყვანის დაწყებიდან რამდენიმე თვეში ლაბირინთის ტესტში გაუმჯობესება სამი განსხვავებული მტკიცებაა, მტკიცებულების სამი განსხვავებული მოთხოვნით. ამჟამად მხოლოდ პირველი აკმაყოფილებს თავის მოთხოვნას ერთზე მეტ შემთხვევაში.

რას ვერ აჩვენებს ეს მტკიცებულება

ზემოთ აღწერილ ყველა შედეგს ერთი და იგივე ზღვარი აქვს. მღრღნელების მიტოქონდრიები მეთილენის ლურჯზე ისეთი გზებით რეაგირებს, რომლებიც შესაძლოა ადამიანის მიტოქონდრიებსაც ახასიათებდეს. თუმცა ვირთაგვა, რომელსაც ზუსტად განსაზღვრული ძალის დარტყმიდან რამდენიმე წუთში ინტრავენური დოზა შეუყვანეს, არ არის ადამიანი, რომელიც დაცემიდან რამდენიმე საათში გადაუდებელი დახმარების განყოფილებაში მიდის. ანესთეზია, დაზიანების კონტროლირებადი სიმძიმე, ახალგაზრდა ჯანმრთელი ცხოველები და ხანმოკლე დაკვირვება — ყველაფერი ეს ზღუდავს შედეგების გადატანას. მეთილენის ლურჯის კვლევა აფეთქებით გამოწვეული დაზიანების დროს საერთოდ არ არსებობს, ამიტომ დაზიანების ის ტიპი, რომელიც სამხედრო მკითხველებისთვის ყველაზე აქტუალურია, ყველაზე ნაკლები მტკიცებულებითაა წარმოდგენილი.

ასევე არ არის შემოთავაზებული ცხოველური დოზების ადამიანებზე გადატანა. ცხოველებზე ჩატარებულ კვლევებში გამოიყენება ინტრავენური და ინტრაპერიტონეალური შეყვანის გზები, ექსპერიმენტული კონტროლისთვის შერჩეული დოზებით, და არა საცალო ვაჭრობაში გაყიდული პერორალური წვეთები. ამ კვლევებში არაფერი განსაზღვრავს ადამიანის მკურნალობის რეჟიმს და აქ არაფერი ამოწმებს მეთილენის ლურჯს თავის ტრავმის სტანდარტულ მკურნალობასთან ერთად.

ამრიგად, გულწრფელი შეჯამება ერთ აბზაცში ეტევა. მღრღნელებში ტრავმული ან იშემიური ტვინის დაზიანების პერიოდთან ახლოს შეყვანილი მეთილენის ლურჯი მიტოქონდრიებში ენერგიის წარმოქმნას ინარჩუნებს, რასაც დაზიანების უფრო მცირე კერები და აღდგენის უკეთესი ქულები მოჰყვება. დარტყმის ერთ კვლევაში დაზიანების კერაზე ეფექტის ნაწილი მაშინაც შენარჩუნდა, როცა პირველი დოზა 24 საათით დაგვიანდა. ხდება თუ არა რომელიმე ეს ეფექტი დაზიანებულ ადამიანის ტვინში, შესწავლილი არ არის; TBI-ისა და ინსულტის ლიტერატურა კი სხვადასხვა დროით ჩარჩოს სხვადასხვა მაჩვენებლით ამოწმებს. ვინც ამ მტკიცებულებებზე დაყრდნობით სრულ დარწმუნებულობას ყიდის, ამატებს ინგრედიენტს, რომელიც ექსპერიმენტებში არასოდეს ყოფილა.