Метиленско сино и невротрансмитери: серотонин, допамин, GABA и ацетилхолин

Едно често тврдење за метиленското сино вели дека тоа го зголемува серотонинот, го зголемува допаминот, ја смирува GABA и го засилува ацетилхолинот, сето тоа истовремено. Со оваа реченица четири одделни лабораториски наоди се претставуваат како еден ефект во човечкиот организам. Трудовите што стојат зад неа мереле различни мишени, во различни препарати, при концентрации што се разликуваат приближно илјадакратно. Кога мишените ќе се разгледаат одделно, сликата станува и поинтересна и бара поголема претпазливост отколку што дозволува таа единствена реченица.

Основната идеја е едноставна. Молекула што се врзува за ензим во епрувета направила една работа: се врзала за ензим во епрувета. Дали тоа го менува нивото на невротрансмитер во жив мозок зависи од концентрацијата што стигнува до ткивото, од хемиската форма во која молекулата се наоѓа кога ќе пристигне и од сè друго што молекулата прави при истата концентрација. Во секој дел подолу овие три прашања се разгледуваат заедно со наодот на кој се однесуваат.

Серотонин: две мишени, две концентрации

Од четирите системи, за серотонинот има најсилни докази, а тие потекнуваат од две различни молекуларни мишени што не треба да се спојуваат.

Првата мишена е моноаминоксидаза од тип A, митохондрискиот ензим што го разградува серотонинот. Метиленското сино ја инхибира прочистената човечка MAO-A како инхибитор со силно врзување и Ki близу 27 наномоларно, додека за да се влијае врз MAO-B се потребни многу повисоки концентрации, како што е покажано во кинетичката студија што ја поврза бојата со серотонинската токсичност. Поврзана истражувачка работа ја утврдила истата селективност во ткиво од епифизата на стаорци, каде што блокадата на MAO-A ги зголемила индолите добиени од серотонин, го намалила серотонинскиот метаболит 5-HIAA и го променила рефлексот на исправување кај жаби поврзан со серотонинот, како што е наведено во студијата за редокс-бои и индоли во епифизата. Два различни препарати, иста насока: помалку разградување, повеќе задржан серотонин таму каде што ензимот би го отстранил.

Втората мишена е самиот серотонински транспортер. Во клетки што го експримираат човечкиот транспортер, метиленското сино го намалило преземањето и на флуоресцентен супстрат и на обележан серотонин, со IC50 околу 1.4 микромоларно, и ги потиснало струите предизвикани од серотонин при снимања со техниката patch-clamp, според директната карактеризација на метиленското сино кај SERT. Авторите ги провериле очигледните алтернативни објаснувања и утврдиле дека ефектот е независен од сигнализацијата преку cGMP, промените на калциумот и експресијата на транспортерот на клеточната површина.

Забележете ја разликата меѓу двете бројки. Инхибицијата на MAO-A се јавува во наномоларниот опсег. За инхибиција на транспортерот е потребно приближно педесет пати повеќе боја. Ниска изложеност што целосно го ангажира ензимот може едвај да влијае врз транспортерот. Секој што ги спојува овие наоди во едно тврдење за серотонинот сведува два различни опсега на дози на еден.

Дали некоја од овие мишени е важна кај лице што зема други серотонергични лекови е прашање поврзано со лековите и припаѓа во водичот за интеракции со лекови. Оваа статија ги прикажува мишените; таа страница ги содржи клиничките совети.

Допамин: најслабите директни докази

Кај допаминот, чесното изложување бара најголема воздржаност. Не постои добро потврдена студија што покажува дека метиленското сино го блокира допаминскиот транспортер или директно се врзува за допаминските рецептори. Често цитираниот IC50 од 1.4 микромоларно за транспортерот се однесува на серотонинскиот транспортер, а не на DAT, и никогаш не треба да му се припишува поинакво значење.

Наместо тоа, постојат индиректни наоди. Бидејќи ензимите MAO го метаболизираат и допаминот, инхибицијата на MAO го зачувува допаминот заедно со серотонинот и норадреналинот. Во митохондриски препарати, метиленското сино ја блокирало конверзијата на невротоксинот MPTP, посредувана од MAO-B, во неговиот допаминергичен токсичен продукт, со потентност споредлива со депренил, лек за Паркинсонова болест, како што опишуваат студијата за биоактивација на MPTP и поврзаните истражувања за MAO-B. Истражувањата на животни додаваат делумни сознанија: приближно трикратно зголемување на базалното ослободување допамин од стријатални пресеци на стаорци при 10 микромоларно, проучувано во контекст на сигнализацијата со азотен оксид, а не како блокада на транспортерот, и нееднозначни резултати по региони по системска примена, при што некои студии утврдиле зголемување на серотонинот и норадреналинот, додека допаминот речиси не се променил.

Значи, наодите за допаминот се реални, но индиректни. Тие се одвиваат преку ензим што обработува неколку моноамини истовремено, а не преку мишена специфична за допаминот. Секое тврдење дека метиленското сино го зголемува допаминот кај луѓето го прескокнува чекорот во кој тоа навистина би било покажано.

GABA: блокирање на сопирачката во џебот за врзување

Наодот за GABA е прецизен и е спротивен на репутацијата на бојата. Во клетки што експримираат човечки GABA-A рецептори, метиленското сино ги инхибирало струите предизвикани од GABA почнувајќи од околу 3 микромоларно, со IC50 близу 31 микромоларно за вообичаената конфигурација alpha1-beta2-gamma2, во електрофизиолошката студија што го утврди местото на дејство.

Утврдувањето на местото на дејство е вредниот дел. Мутациите на местото за пикротоксин не ја промениле инхибицијата, а местата за бензодиазепини и цинк биле исклучени преку споредби на подединиците. Наспроти тоа, мутациите на два аминокиселински остатока за кои е познато дека го формираат самиот џеб за врзување на GABA нагло ја намалиле блокадата, што го означува дејството како компетитивен антагонизам на местото за агонистот, а не како алостерична модулација на друго место. Ефектот се задржал кај синаптички и екстрасинаптички комбинации на подединици и брзо исчезнувал по испирање.

Ова создава вистинска противречност што вреди јасно да се наведе. Молекула што се истражува за поддршка на меморијата воедно го потиснува брзиот инхибиторен пренос во лабораториски сад. Дали тоа потиснување се случува во жив мозок зависи од локалната концентрација, а 31 микромоларно е високо во однос на повеќето системски изложености, што се разгледува во последниот дел. Самата противречност е наодот; за нејзино разрешување би биле потребни експерименти што никој не ги спровел.

Ацетилхолин: две спротивставени точки на дејство

За ацетилхолинот постојат два наода што упатуваат во спротивни насоки, што е токму причината зошто мора да се прикажат одделно.

Од една страна, метиленското сино ги инхибира ензимите што го отстрануваат ацетилхолинот. Ацетилхолинестеразата во еритроцити од крава била компетитивно инхибирана при околу 0.57 микромоларно, говедскиот ензим при близу 0.42 микромоларно, а естеразната активност во човечка плазма при близу 1.1 микромоларно, додека бутирилхолинестеразата била инхибирана во опсег од приближно 0.4 до 5.3 микромоларно, зависно од видот и препаратот, како што е сумирано во прегледот на дејствата на метиленското сино во нервниот систем. Забавеното отстранување остава повеќе невротрансмитер во синапсата, што е истата логика врз која се засноваат неколку одобрени лекови за Алцхајмерова болест.

Но хемискиот процес има еден услов. Оксидираната сина форма го инхибира ензимот; редуцираната безбојна форма не го инхибира, а долгите инкубации што овозможуваат редукција на бојата покажуваат послаба инхибиција само поради таа причина. Секоја вредност од испитување на холинестераза доаѓа со една невидлива променлива: колкав дел од бојата сè уште бил син во моментот на мерењето.

Од друга страна, метиленското сино го блокира никотинскиот рецептор alpha7, еден од рецепторите врз кои дејствува ацетилхолинот. Човечките alpha7 рецептори експримирани во ооцити од жаба биле инхибирани со IC50 близу 3.4 микромоларно преку некомпетитивен антагонизам независен од напонот, кој не ја променил потентноста на агонистот, а 3 микромоларно ги укинале синаптичките одговори предизвикани од холин во хипокампални пресеци од стаорци, како што наведува студијата за рецепторот alpha7. Значи, при слични ниски микромоларни концентрации, бојата истовремено го зачувува невротрансмитерот и ја намалува одзивноста на еден од неговите рецептори. Вкупниот ефект врз холинергичната сигнализација не може да се утврди од кој било од двата наода поединечно. Оваа нееднозначност е поврзана со пошироката литература за Алцхајмеровата болест и со сродната дискусија за истражувањата на когницијата и болестите, но тука не се разрешува.

Споредбата на едно место

Три реда на големина ја одделуваат најчувствителната мишена од најмалку чувствителната. Тој распон ја сумира статијата во една табела.

Дали овие концентрации стигнуваат до мозокот?

Бројка од епрувета не значи ништо без бројка за изложеноста покрај неа. По интравенски болус близу 1.4 mg на kg, пријавени се просечни нивоа во човечка плазма од околу 5 микромоларно, додека орална доза од 100 mg дала нивоа во целосна крв близу 0.08 микромоларно во истиот корпус литература. Истражувањата на распределбата кај стаорци утврдуваат нивоа во мозокот приближно десет до дваесет пати повисоки од циркулирачките нивоа, иако тоа е вкупната боја во хомогенизирано ткиво, а не слободната оксидирана боја во синапса, додека врзувањето за плазматските протеини близу 94 проценти, заедно со распределбата во крвните клетки, дополнително ја намалува слободната фракција.

Кога се споредува со табелата, образецот е постепен, а не бинарен. Инхибицијата на MAO-A се јавува далеку под типичните интравенски изложености и е фармаколошки веродостојна секогаш кога бојата се дава на тој начин. Ефектите врз холинестеразата и alpha7 се во нискиот микромоларен опсег со кој се преклопуваат интравенските врвни концентрации, но кој вообичаените орални дози можеби не го достигнуваат. IC50 од 31 микромоларно за GABA-A е над повеќето веродостојни системски изложености, поради што токму оваа блокада е најтешко да се претпостави во цел човечки организам. Секој ред од оваа споредба бара иста ограда: релевантната концентрација е онаа на слободната, оксидирана, екстрацелуларна боја кај мишената, величина што ниеден примерок од крв не ја мери директно.

Што не треба да се заклучи

Ниеден ред во табелата не утврдува дека метиленското сино предвидливо зголемува или намалува кој било невротрансмитер кај човек. Инхибицијата на ензим во прочистен препарат, блокадата на транспортер во клеточна линија и антагонизмот на рецептор во ткивен пресек се оддалечени од синаптичката реалност, секој за по еден контролиран чекор, а делот за холинергичниот систем покажува како два вистинити наода се спојуваат во неизвесност. Одговорната употреба на оваа страница е како карта на точките на дејство за кои е покажано дека молекулата ги ангажира, со означена јачина на дејството, за дискусијата за механизмите да остане втемелена во она што навистина било измерено. За тоа како овие точки на дејство се поврзуваат со пропишаните лекови, водичот за интеракции е страницата што ја носи таа одговорност, заедно со дополнителниот контекст во основите на фармакологијата и придружното објаснување на механизмите.