Metilēnzilais un cukura diabēts: ko rāda šūnu un dzīvnieku pētījumi

Jautājums aiz ažiotāžas

Šāds secinājums šķiet loģisks, taču tā pamatā ir kļūdains priekšstats. Tajā trīs atšķirīgi procesi tiek uztverti kā viens: glikozes iekļūšana atsevišķā šūnā laboratorijas traukā, vielmaiņa sirds mitohondrijā un glikozes līmeņa kontrole cilvēka organismā kopumā. Katram ir savi mērījumi un ierobežojumi. Šajā rakstā tie aplūkoti atsevišķi.

Īsā atbilde: metilēnzilais patiešām aktivē glikozes transportu vienā labi izpētītā šūnu līnijā un maina mitohondriju ķīmiskos procesus un dažus sirds darbības rādītājus diabētiskām žurkām. Taču ilgākajā pētījumā ar žurkām tas nemainīja glikozes līmeni tukšā dūšā vai glikētā hemoglobīna līmeni, un nav publicētu pierādījumu, ka sistēmiski lietots metilēnzilais cilvēkiem ar cukura diabētu uzlabotu cukura līmeni asinīs, HbA1c vai insulīna rādītājus.

Šūnas: ātrāka glikozes iekļūšana caur membrānā jau esošiem transportētājiem

Pētnieki izmantoja L929 fibroblastus — šūnu līniju, kuras glikozes uzņemšana ir atkarīga no viena transportētāja, GLUT1. Ja ir tikai viens transportētājs, jebkuras uzņemšanas pārmaiņas ir saistītas ar to.

Kad pētnieki iedarbojās uz šīm šūnām ar metilēnzilo, marķētās vielas uzņemšana pieauga 10 minūšu laikā un bija atkarīga no devas, sasniedzot aptuveni 800 procentus no sākotnējā līmeņa pie 50 mikromolāru koncentrācijas 45 minūšu laikā. Kinētikas detaļas ir svarīgas: maksimālais ātrums (Vmax) pieauga, bet afinitāte (Km) un GLUT1 olbaltumvielas daudzums nemainījās. Tas pats durvju skaits minūtē izlaida cauri vairāk glikozes. Krāsviela aktivēja membrānā jau esošos transportētājus, nevis pievienoja jaunus.

Kontroles eksperimenti precizē ainu. Reducētajai (bezkrāsainajai) formai nebija nekādas ietekmes. Ārpusšūnu oksidētājs, kas neļāva krāsvielai iekļūt šūnās, bloķēja gan iekrāsošanos, gan stimulāciju. AMP kināzes un PI kināzes signālceļu blokatori neko nemainīja, kas liecina pret šo divu labi zināmo signālceļu iesaisti.

Sākotnējais pieņēmums bija oksidēšanās–reducēšanās cikls: krāsviela pārnes elektronus, rada šūnai nelielu stresu, un stresam pakļautās šūnas atver glikozes vārtus. Turpmākā pētījumā šo ideju pārbaudīja. Pētnieki izmantoja metil-beta-ciklodekstrīnu — gredzenveida molekulu, kas ieslēdz metilēnzilo iekļaušanas kompleksā (asociācijas konstante aptuveni 310 M-1). Ieslēgtā krāsviela neiekrāsoja šūnas un nestimulēja uzņemšanu, turklāt krāsvielas izskalošana cieši sakrita ar iedarbības izzušanu. Pētnieku secinājums bija pretrunā oksidēšanās–reducēšanās skaidrojumam: aktivāciju, visticamāk, izraisa krāsvielas tieša mijiedarbība ar kādu olbaltumvielu GLUT1 aktivācijas ceļā, nevis vispārējs oksidatīvais stress.

Darbības princips ir šaurs. Metilēnzilais var ātri un atgriezeniski aktivēt glikozes uzņemšanu caur GLUT1 L929 šūnās, iekļūstot šūnā un mijiedarbojoties olbaltumvielu līmenī. Tas neko nepasaka par insulīnu, aizkuņģa dziedzeri vai cukura līmeni asinīs dzīvā dzīvniekā. Plašāku kontekstu par krāsvielu kā elektronu pārnesēju skatiet rakstā kā metilēnzilais darbojas kā elektronu pārnesējs. Par šūnu pētījumu interpretēšanas principiem lasiet rakstā kā lasīt metilēnzilā pētījumus.

Diabētiskas žurkas: pārmaiņas sirdī, nemainīgs cukura līmenis asinīs

Pētījumos ar dzīvniekiem uzmanība pāriet uz citu jautājumu: diabēta skartu sirdi. Abos pētījumos ar žurkām izmantoja streptozotocīnu — toksīnu, kas iznīcina insulīnu ražojošās beta šūnas un rada 1. tipa diabētam līdzīgu stāvokli. Lasītājiem, kuri meklē informāciju par metilēnzilo un 2. tipa cukura diabētu, šī neatbilstība jāņem vērā jau sākumā. Tie nav dzīvnieki ar 2. tipa diabētu.

Ilgstošajā pētījumā Lewis līnijas žurku tēviņi saņēma 10 mg uz kg dienā ar dzeramo ūdeni 11 nedēļas, kā arī nelielas insulīna devas, lai novērstu novājēšanu, nenormalizējot glikozes līmeni. Sirds mitohondrijos krāsviela veicināja NADH oksidēšanu, paaugstināja NAD+ līmeni un palielināja Sirtuin 3 deacetilāzes aktivitāti. Proteomikas analīzē konstatēja mazāku acetilēšanu 83 vietās uz 34 mitohondriju olbaltumvielām, kas iesaistītas tauku oksidēšanā, citronskābes ciklā un elektronu transportā. Samazinājās garo ķēžu taukskābju oksidēšana un hidroksiacil-CoA dehidrogenāzes aktivitāte; to interpretēja kā diabēta skartās sirds pārmērīgās, neelastīgās paļaušanās uz taukiem mazināšanos. Uzlabojās sirds tilpuma rādītāji un izsviedes frakcija, normalizējās hipertrofijas marķieris, taču spiediens un saraušanās ātrums saglabājās pazemināti.

Svarīgākais rezultāts ir šāds: glikēmija nemainījās. Glikozes līmenis gan tukšā dūšā, gan ne tukšā dūšā saglabājās augsts, bet HbA1c gan ārstētām, gan neārstētām diabētiskām žurkām palika ap 5.6 procentiem bez nozīmīgas ārstēšanas ietekmes. Krāsviela arī nenovērsa I un II kompleksa elpošanas traucējumus izolētos mitohondrijos. Daži sirds darbības rādītāji uzlabojās, bet glikozes kontrole un galvenais elpošanas defekts — ne. Atšķirīgi iznākumi palika atšķirīgi.

Otrajā pētījumā analizēja mazāka mēroga sistēmu: mitohondrijus, kas izolēti no veselām sirdīm un sirdīm pēc divus mēnešus ilga diabēta, mērījuma laikā tiem pievienojot vienu mazu devu 0.1 mikromolāra koncentrācijā. Skābekļa patēriņš pieauga gan ar I, gan ar II kompleksa substrātiem. Taču ūdeņraža peroksīda izdalīšanās atšķīrās atkarībā no izmantotā substrāta: tā pieauga ar glutamātu un malātu, bet samazinājās ar sukcinātu. Kalcija aizture nemainījās. Tā ir mitohondriju farmakoloģija, nevis sirds darbības vai glikozes pētījums. Galvenā atziņa: krāsviela nav antioksidants ar vienādu iedarbību visos apstākļos. Tas, vai oksidētāju izdalīšanās pieaug vai samazinās, ir atkarīgs no substrāta, ko mitohondrijs izmanto. Par saistītu tēmu lasiet par metilēnzilo sirds un asinsvadu pētījumos.

Modeļu un galarezultātu tabula: ko pārbaudīja, kas mainījās un kas nemainījās

Modelis	Metilēnzilā iedarbība	Mērītais galarezultāts	Rezultāts
L929 fibroblasti, tikai GLUT1, marķētās vielas uzņemšana	Ātra esošo transportētāju aktivācija, Vmax pieaug, Km nemainās, neveidojas jauna GLUT1 olbaltumviela	Glikozes uzņemšanas ātrums laboratorijas traukā	Pieauga līdz ~8 reizēm pie 50 mikromolāru koncentrācijas; pēc izskalošanas efekts izzuda
L929 fibroblasti ar ciklodekstrīna kompleksu	Krāsviela piesaistīta ārpus šūnām, iekrāsošanās izzuda	Uzņemšanas stimulācija	Bloķēta līdztekus iekrāsošanai; tas vairāk atbalsta tiešu mijiedarbību ar olbaltumvielu, nevis vispārēju oksidēšanās–reducēšanās stresu
Žurkas ar STZ izraisītu diabētu, 10 mg/kg/day iekšķīgi, 11 nedēļas	NADH oksidēšana, augstāks NAD+ līmenis, lielāka Sirtuin 3 aktivitāte, deacetilētas 83 vietas mitohondriju olbaltumvielās, mazāka garo ķēžu taukskābju oksidēšana	Sirds tilpuma rādītāji, izsviedes frakcija, hipertrofijas marķieris	Daļēji uzlabojās (tilpuma rādītāji, izsviedes frakcija, ANP normalizējās; spiediens un dP/dt joprojām pazemināti)
Tas pats ilgstošais pētījums ar žurkām	Tā pati dozēšana	Glikozes līmenis tukšā dūšā, glikozes līmenis ne tukšā dūšā, HbA1c	Nav nozīmīgu pārmaiņu; diabēts saglabājās
Tas pats ilgstošais pētījums ar žurkām, izolēti mitohondriji	Ilgstoša iekšķīga lietošana, pēc tam elpošanas mērījumi ex vivo	I un II kompleksa nodrošināta oksidatīvā fosforilēšana	Defekts netika novērsts
Izolēti veselīgas un diabēta skartas sirds mitohondriji, vienreizēja iedarbība 0.1 mikromolāra koncentrācijā	Elektronu plūsmas novirzīšana respirometrijas laikā	Skābekļa patēriņš	Pieauga ar I un II kompleksa substrātiem
Tas pats vienreizējās iedarbības pētījums ar mitohondrijiem	Tā pati dozēšana	Ūdeņraža peroksīda izdalīšanās	Atkarīga no substrāta: pieauga ar glutamātu/malātu, samazinājās ar sukcinātu
Cilvēki, sistēmiska lietošana	Nav publicēta pētījuma ar primāru glikēmijas galarezultātu un publiskotiem rezultātiem	HbA1c, glikozes līmenis tukšā dūšā, insulīns	Publicēti pierādījumi par uzlabojumu nav atrasti

Cilvēki: datu par glikēmiju gandrīz nav

Pētījumā var analizēt brūces cilvēkiem ar cukura diabētu, nepētot glikozes kontroli, un zobārstniecības procedūras pētījumā var norādīt HbA1c kā papildu rādītāju, nepārbaudot diabēta terapiju.

Vienā reģistrētā pētījumā, NCT05850611, plānota metilēnzilā iekšķīga lietošana (70 mg pienā, četras nedēļas) diabētiskas pēdas čūlas gadījumā, starp mērījumiem iekļaujot glikozes līmeni tukšā dūšā, insulīnu un HbA1c, taču rezultāti nav publiskoti. Nelielā publicētā pilotpētījumā pēdas čūlas gadījumā apvienoja ar trombocītiem bagātinātas plazmas gelu ar mazas devas krāsvielas iekšķīgu lietošanu un ziņoja par brūces un audu apgādes ar skābekli iznākumiem, nevis glikēmijas rezultātiem. Zobārstniecības pētījumos, kuros krāsvielu lokāli izmantoja kā ar gaismu aktivējamu pretmikrobu līdzekli pacientiem ar periodontītu un cukura diabētu, nekonstatēja nozīmīgu ieguvumu attiecībā uz HbA1c. Krāsvielas lietošana smaganu kabatā atšķiras no sistēmiskas vielmaiņas terapijas, tāpēc šie negatīvie rezultāti neko nepasaka arī par iekšķīgu lietošanu.

Godīgs kopsavilkums: nav publicētu pierādījumu, ka sistēmiski lietots metilēnzilais cilvēkiem ar cukura diabētu uzlabotu HbA1c, glikozes līmeni tukšā dūšā vai insulīna rādītājus. Pierādījumu trūkums nepierāda iedarbības neesamību, taču tas nedod pamatu mārketingam, kurā glikozes uzņemšanu šūnās vai atklājumus žurku sirdīs pasniedz kā glikozes kontroles pierādījumu. Pirms jebkādas eksperimentēšanas par drošības ierobežojumiem, tostarp serotonīna sindroma risku, lietojot kopā ar izplatītiem antidepresantiem, lasiet rakstā metilēnzilā drošība un mijiedarbība ar zālēm.

Kā izmantot šos pierādījumus, nemaldinot sevi

Iedomājieties trīs mehānismus. Pirmais ir glikozes ieejas durvis vienā kultivētā šūnā. Otrais ir mitohondrijs žurkas sirdī. Trešais ir cilvēks ar cukura diabētu — ar aizkuņģa dziedzeri, aknām, muskuļiem, nierēm, zālēm un ēdienreizēm. Ir pierādīts, ka krāsviela ietekmē pirmo un otro mehānismu. Nav pierādīts, ka trešais reaģē ar labāku glikozes kontroli.

Šī atšķirība apkopo visu rakstu vienā rindkopā. Apgalvojums par metilēnzilo diabēta aprūpē, kas atsaucas uz transportētāju aktivāciju vai mitohondriju acetilēšanu, nevis glikēmijas galarezultātu, novirza sarunu uz citu tēmu. Atklājumiem par Sirtuin 3 un tauku oksidēšanu joprojām ir vērts sekot, taču vajadzīgais eksperiments ir konkrēts: kontrolēts pētījums cilvēkiem ar cukura diabētu, kurā HbA1c, glikozes līmenis tukšā dūšā vai insulīns tiek mērīts kā primārais galarezultāts.