Метиленско сино во истражувањата за мозочен удар и церебрална хипоперфузија: што навистина покажуваат трите модели

Блокирана артерија, клеточна култура лишена од хранливи материи и стаорец со стеснети артерии на вратот звучат како три верзии на еден експеримент. Но не се. Секој поставува различно прашање, а метиленското сино дава различен одговор во секој од нив. Ако ги помешате, литературата изгледа противречна. Ако ги разграничите, се појавува јасен образец, одреден главно од времето на примена.

Токму тоа разграничување е целта на овој преглед. Трите модели се акутен фокален мозочен удар, лишување од кислород и гликоза со реоксигенација во култивирани клетки и хронична церебрална хипоперфузија во текот на повеќе недели. Предложениот механизам што ги поврзува е митохондријален, но исходите се разликуваат затоа што се разликува метаболичкиот контекст.

Трите модели одговараат на различни прашања

Акутниот фокален мозочен удар кај стаорци обично се предизвикува со оклузија на средната мозочна артерија, скратено MCAO. Блокада слична на згрутчување создава исхемично јадро опкружено со пенумбра — ткиво што е загрозено, но потенцијално може да се спаси ако протокот се обнови. Прашањето тука е дали некоја интервенција го забавува растот на инфарктот или ја зачувува функцијата во периодот околу реперфузијата.

Лишувањето од кислород и гликоза, скратено OGD, се одвива на сосема друго ниво. Култивираните мозочни клетки се ставаат во услови со речиси никакво количество кислород и без гликоза, а потоа се враќаат во нормален медиум. Нема згрутчување, колатерална циркулација, крвен притисок ниту имунолошки систем. Прашањето е исклучиво клеточно: што се случува со клеточното дишење, ATP и преживувањето кога супстратите исчезнуваат, а потоа повторно стануваат достапни.

Хроничната церебрална хипоперфузија се моделира со трајна билатерална оклузија на каротидните артерии кај стаорци, наречена модел 2VO. Крвниот проток кон предниот мозок се намалува и останува низок со недели. Нема ненадеен фокален инфаркт ниту итна реперфузија. Прашањето е дали метаболичката поддршка во текот на повеќе недели ги зачувува крвните садови, митохондриите и меморијата при продолжен низок проток.

Затоа, подобрувањето на меморијата по еден месец третман во моделот 2VO не кажува ништо директно за спасувањето на човечкиот мозок при итна тромбектомија. Оваа разлика е важна затоа што повеќето оптимистички резимеа ја прескокнуваат.

Акутен мозочен удар: заштита при реперфузија, одложување без неа

Најјасниот акутен резултат доаѓа од минлива MCAO со реперфузија. Кај стаорците оклузијата траела 60 минути, по што примиле ниска доза метиленско сино интравенски, почнувајќи при реперфузијата, со дополнителни дози по 3 часа и на ден 2. MRI покажала дека лезијата во групата што го примала само носачот пораснала за околу 19 проценти до ден 2, додека лезијата во третираната група се намалила за околу 17 проценти, со приближно 30 проценти помали конечни инфаркти и подобри невролошки резултати на деновите 2 и 7. Снимките покажале подобрено преживување на ткивото и во јадрото и во пенумбрата. Пошироката литература за неврозаштита ја разгледува оваа заштита, временски усогласена со реперфузијата, заедно со наодите за глобална исхемија и траума.

Сликата се менува кога артеријата останува блокирана. Во експеримент со трајна MCAO, метиленското сино дадено за време на тековната исхемија го забавило ширењето на лезијата видлива на дифузиските снимки и накратко го продолжило несовпаѓањето меѓу перфузиските и дифузиските наоди, со малку подобар локален проток, но конечниот волумен на инфарктот по 24 часа не се разликувал значајно. Тоа го одложило преминувањето на загрозеното ткиво во инфаркт, без да го замени повторното отворање на крвниот сад.

Трета акутна студија додава нијанси во однос на механизмот и дозата. Една интраперитонеална доза веднаш по оклузијата покажала најголемо намалување на инфарктот, околу 50 проценти, при средна доза од 5 mg/kg, наместо при 1 или 10 mg/kg, заедно со подобри сензомоторни резултати. Авторите го поврзале ова со зачувана митохондријална структура и зголемена митофагија, односно селективно отстранување на оштетените митохондрии. Значи, дозата, начинот на примена и распоредот се важни, а вредностите во mg/kg кај стаорци не се дози за мозочен удар кај луѓе.

Клеточна култура: истиот лек помага или штети зависно од тоа кога се применува

Експериментот со астроцити е најпоучен и најчесто погрешно цитиран. Примарни кортикални астроцити од глувци биле изложени на 6 часа тешко лишување при 0.1 проценти кислород во медиум без гликоза, пируват или серум, по што следувале 24 часа реоксигенација со повторно достапни супстрати. Околу половина од клетките умреле, што му овозможува на тестот да покаже ефект во која било насока.

Кога метиленското сино било присутно во фазата на лишување, преживувањето се влошило, наместо да се подобри. Кога било воведено при реоксигенацијата, ниските микромоларни концентрации ја подобриле виталноста и ги зголемиле потрошувачката на кислород, внесувањето гликоза и производството на ATP. Во нормални услови, истите концентрации го зголемиле внесувањето гликоза за приближно 89 проценти при 0.1 микромолар и околу 200 проценти при 1 микромолар, со зачувани гликоген и активност на хексокиназата по оштетувањето и без измерено зголемување на супероксидот.

Механизмот полесно се разбира преку аналогија со резервен генератор. Метиленското сино дејствува како алтернативен преносник на електрони што прифаќа редукциони еквиваленти и ги пренесува кон цитохром c и комплекс IV, со што го поддржува протокот на електрони и синтезата на ATP, а го намалува истекувањето на електрони во претходните делови од синџирот. При тешко лишување, таа стимулација е неповолна бидејќи ги зголемува метаболичките потреби кога кислородот и гликозата речиси отсуствуваат, што може побрзо да ги исцрпи последните резерви. Откако супстратите повторно ќе станат достапни, истото својство станува предност бидејќи им помага на оштетените митохондрии ефикасно да ги искористат повторно достапните кислород и гликоза. Токму затоа, наодите од објаснувањата за митохондријалниот пренос на електрони треба да се разгледуваат заедно со контекстот на лишување.

Една напомена: ова правило за времето на примена важи за таа подготовка на астроцити. Друга поврзана клеточна студија, со различен тип клетки, поблаго лишување и пониска концентрација, утврдила заштита дури и при изложување за време на лишувањето. Типот на клетките, преостанатиот кислород, концентрацијата и протоколот одредуваат дали ефектот ќе биде позитивен или негативен.

Хронично низок проток: меморија, цитохром оксидаза и крвни садови во текот на повеќе недели

Во хроничните експерименти се користел секојдневен третман со ниска доза во текот на повеќе недели, а не еден итен болус. Во првата студија, стаорци со трајна каротидна оклузија примале 4 mg/kg дневно во текот на еден месец, по секоја дневна сесија за учење, за да се влијае врз консолидацијата, а не врз непосредното извршување на задачите. Животните со оклузија побавно ги учеле задачите за визуелно разликување и постигнувале полоши резултати на тежок тест за меморија, додека способноста за пливање, моторната активност и препознавањето мириси останале непроменети. Секојдневниот третман ги ублажил дефицитите во учењето и меморијата без да го промени општото моторно однесување.

Последователна студија ја мапирала цитохром оксидазата, која е митохондријален комплекс IV, во 44 мозочни региони по истиот едномесечен режим. Оклузијата ја намалила ензимската активност во визуелниот, префронталниот и перириналниот кортекс, како и во хипокампусот и амигдалата, и ја ослабила координираната активност меѓу визуелниот кортекс и хипокампусот. Третманот ја зачувал регионалната ензимска активност и ги зајакнал тие меѓурегионални метаболички корелации, а зачуваната активност била поврзана со подобро извршување на задачите. Овие корелации опишуваат координирана активност на метаболичките ензими, а не директни мерења на функционалната поврзаност кај луѓето — разлика што прегледите за енергетскиот метаболизам на мозокот помагаат да се разјасни.

Посебна еднонеделна студија користела 2 mg/kg дневно и додала инхибитор на сигналниот пат за да го испита механизмот. Со третманот, церебралниот крвен проток се зголемил од околу 60 на околу 100 mL на 100 g во минута, а густината на крвните садови во хипокампусот се зголемила од околу 15.1 на 23 проценти. Двете подобрувања биле делумно поништени кога бил блокиран сигналниот пат PI3K/Akt за клеточно преживување, а нивото на фосфорилиран Akt се зголемило со третманот. Наодите за крвниот проток, густината на крвните садови, бариерата и невроните укажуваат на невроваскуларна заштита поврзана со сигнализацијата PI3K/Akt, а не на чисто метаболички ефект.

Зошто ништо од ова не е исто што и итно лекување на мозочен удар

Контролираните лабораториски услови се причината овие резултати да не можат директно да се пренесат во клиничка практика. Култивираните клетки немаат тромб ниту фармакокинетика. Моделот 2VO претставува продолжен глобално низок проток, а не ненадеен фокален емболус со пенумбра настаната пред само неколку минути. Дури и MCAO кај стаорци користи млади, здрави животни, анестезија, униформни оклузии и прецизно временски усогласено дозирање, за разлика од постарите пациенти со различни згрутчувања, атеросклероза, хипертензија, дијабетес и непознато време на почеток.

Ниту едно објавено рандомизирано испитување кај луѓе не го потврдило метиленското сино како итен третман за акутен исхемичен мозочен удар. Една понекогаш цитирана студија со снимање кај луѓе вклучила 26 здрави возрасни лица, а не пациенти со мозочен удар, и една орална доза ги променила мозочните сигнали поврзани со задачите, со мало подобрување во присетувањето. Тоа покажува активност во централниот нервен систем, а не ефикасност при мозочен удар. Наместо тоа, тековните насоки за итна медицинска помош се фокусираат на брза реперфузија со интравенска тромболиза кај пациенти што ги исполнуваат условите и тромбектомија кај соодветни оклузии на големи крвни садови, а стандардните протоколи за итна медицинска помош при мозочен удар остануваат единствениот докажан пристап. При сомневање за мозочен удар, итната помош никогаш не треба да се одложува за да се даде метиленско сино, а практичните ограничувања на екстраполацијата на претклиничкото дозирање објаснуваат зошто распоредите за стаорци не можат да се толкуваат како клинички режими.

Безбедносниот контекст дополнително ја нагласува оваа граница. Интравенското метиленско сино има предупредување во црна рамка за сериозен или фатален серотонински синдром кога се комбинира со серотонергични лекови, вклучувајќи SSRIs, SNRIs и MAO-инхибитори, кои ги земаат многу пациенти на возраст типична за мозочен удар. Контраиндицирано е при недостаток на G6PD поради ризик од хемолиза. Исто така ја инхибира сигнализацијата на азотниот оксид, што во некои услови ги зголемува васкуларниот отпор и притисокот, па затоа не треба едноставно да се опишува како лек што го зголемува крвниот проток во мозокот. Одобрениот интравенски режим од 1 mg/kg за стекната метхемоглобинемија не е режим за мозочен удар.

Чесното резиме е ограничено, но засновано на реални наоди. Во периодот околу реперфузијата при минлива фокална исхемија, ниска доза метиленско сино го намалила развојот на лезијата кај стаорци. При трајна оклузија го одложило, но не го спречило инфарктот. Кај астроцити штетело при тешко лишување, а помагало при реоксигенација. При хронична хипоперфузија ги зачувало цитохром оксидазата, крвните садови и меморијата во текот на повеќе недели. Еден преносник, три контексти, три одговори.