लेख
मेथिलीन ब्लू आणि मधुमेह: ग्लुकोज वाहतूक आणि प्राण्यांवरील संशोधनाचे स्पष्टीकरण
गाजावाजामागचा प्रश्न
तो निष्कर्ष तर्कसंगत वाटतो, पण तो चुकीच्या संकल्पनात्मक चौकटीवर आधारलेला आहे. त्यात तीन वेगळ्या संकल्पनांना एकच समजले जाते: प्रयोगशाळेतील डिशमधील एका पेशीत ग्लुकोजचा प्रवेश, हृदयातील एका मायटोकॉन्ड्रिऑनमधील चयापचय आणि संपूर्ण व्यक्तीमधील ग्लुकोजचे नियंत्रण. प्रत्येकाची मोजमापे आणि मर्यादा वेगळी आहेत. हा लेख त्यांना स्वतंत्रपणे समजावतो.
थोडक्यात उत्तर: मेथिलीन ब्लू एका सखोल अभ्यास झालेल्या पेशीवंशात ग्लुकोज वाहतूक सक्रिय करते आणि मधुमेही उंदरांमध्ये मायटोकॉन्ड्रियातील रासायनिक प्रक्रिया व हृदयाशी संबंधित काही मोजमापे बदलते. पण सर्वांत दीर्घकाळ चाललेल्या उंदरांवरील अभ्यासात उपाशीपोटीचे ग्लुकोज किंवा ग्लायकेटेड हिमोग्लोबिन बदलले नाही. तसेच, संपूर्ण शरीरावर परिणाम करणाऱ्या पद्धतीने दिलेले मेथिलीन ब्लू मधुमेहात रक्तातील साखर, HbA1c किंवा इन्सुलिन सुधारते, असे माणसांवरील कोणतेही प्रकाशित पुरावे दाखवत नाहीत.
पेशी: पटलात आधीपासून असलेल्या वाहकांद्वारे ग्लुकोजचा जलद प्रवेश
संशोधकांनी L929 फायब्रोब्लास्ट वापरले. या पेशीवंशाचे ग्लुकोज ग्रहण GLUT1 या एकाच वाहकावर अवलंबून असते. एकच वाहक असल्यामुळे ग्रहणातील कोणताही बदल त्या वाहकामुळेच झालेला असतो.
संशोधन पथकाने या पेशींना मेथिलीन ब्लूच्या संपर्कात आणले तेव्हा ट्रेसरचे ग्रहण 10 मिनिटांच्या आत वाढले आणि मात्रेनुसार वाढत गेले. 50 micromolar सांद्रतेवर 45 मिनिटांत ते प्रारंभिक पातळीच्या सुमारे 800 percent पर्यंत पोहोचले. गतिकीतील तपशील महत्त्वाचा आहे: कमाल दर (Vmax) वाढला, तर बंधनक्षमता (Km) आणि GLUT1 प्रथिनाचे प्रमाण बदलले नाही. तेवढ्याच संख्येतील दारांतून दर मिनिटाला अधिक ग्लुकोज आत गेले. नवीन वाहक जोडण्याऐवजी रंगद्रव्याने पटलात आधीपासून असलेले वाहक सक्रिय केले.
नियंत्रण प्रयोगांमुळे हे चित्र अधिक स्पष्ट होते. रंगद्रव्याच्या अपचयित (रंगहीन) रूपाने काहीही परिणाम केला नाही. रंगद्रव्याचा पेशींमध्ये प्रवेश रोखणाऱ्या पेशीबाह्य ऑक्सिडकारकाने रंगणे आणि उत्तेजन हे दोन्ही रोखले. AMP काइनेज आणि PI काइनेज मार्गांच्या अवरोधकांनी काहीही बदल केला नाही. त्यामुळे हे दोन परिचित संदेशवहन मार्ग कारणीभूत असण्याची शक्यता कमी होते.
पहिला अंदाज ऑक्सिडीकरण-अपचयन चक्राचा होता: रंगद्रव्य इलेक्ट्रॉनची ने-आण करते, पेशीवर सौम्य ताण आणते आणि ताणाखालील पेशी ग्लुकोजचे प्रवेशद्वार उघडतात. पुढील अभ्यासात ही कल्पना तपासण्यात आली. संशोधकांनी मिथाइल-बीटा-सायक्लोडेक्स्ट्रिन वापरले. हा वलयाकार रेणू मेथिलीन ब्लूला एका अंतर्भावी संकुलात अडकवतो (संयोग स्थिरांक सुमारे 310 M-1). अडकलेले रंगद्रव्य पेशींना रंगवतही नव्हते आणि ग्रहणाला उत्तेजनही देत नव्हते. धुऊन रंगद्रव्य काढून टाकण्याचा आणि परिणाम नाहीसा होण्याचा जवळचा संबंध दिसला. त्यांचा निष्कर्ष ऑक्सिडीकरण-अपचयनाच्या स्पष्टीकरणाला छेद देणारा होता: सक्रियता बहुधा सर्वसाधारण ऑक्सिडेटिव्ह ताणामुळे नव्हे, तर GLUT1 सक्रियतेच्या मार्गातील एखाद्या प्रथिनाशी रंगद्रव्याच्या थेट परस्परक्रियेमुळे होते.
यातून समोर येणारे कार्यतत्त्व मर्यादित आहे. पेशीत प्रवेश आणि प्रथिन-पातळीवरील परस्परक्रिया यांच्या माध्यमातून मेथिलीन ब्लू L929 पेशींमध्ये GLUT1 द्वारे होणारे ग्रहण तात्काळ आणि उलटवता येण्याजोग्या प्रकारे सक्रिय करू शकते. यावरून जिवंत प्राण्यातील इन्सुलिन, स्वादुपिंड किंवा रक्तातील साखरेबद्दल काहीही ठरत नाही. इलेक्ट्रॉन वाहक म्हणून या रंगद्रव्याची भूमिका समजून घेण्यासाठी मेथिलीन ब्लू इलेक्ट्रॉन वाहक म्हणून कसे कार्य करते पाहा. पेशींवरील अभ्यास वाचताना कोणते नियम पाळावेत, यासाठी मेथिलीन ब्लूवरील संशोधन कसे वाचावे पाहा.
मधुमेही उंदीर: हृदयात बदल, रक्तातील साखर मात्र तशीच
प्राण्यांवरील संशोधन वेगळ्या संकल्पनेकडे वळते: मधुमेही हृदय. उंदरांवरील दोन्ही अभ्यासांत स्ट्रेप्टोझोटोसिन वापरले गेले. हे विष इन्सुलिन तयार करणाऱ्या बीटा पेशी नष्ट करते आणि प्रकार 1 मधुमेहासारखी स्थिती निर्माण करते. मेथिलीन ब्लू आणि प्रकार 2 मधुमेह याबद्दल माहिती शोधणाऱ्या वाचकांनी सुरुवातीलाच हा फरक लक्षात घ्यावा. हे प्रकार 2 मधुमेह असलेले प्राणी नाहीत.
दीर्घकालीन अभ्यासात नर Lewis उंदरांना 11 आठवड्यांसाठी पिण्याच्या पाण्यातून दररोज प्रति kg 10 mg देण्यात आले. ग्लुकोज सामान्य पातळीवर न आणता शरीराची झीज टाळण्यासाठी इन्सुलिनच्या लहान मात्राही देण्यात आल्या. हृदयाच्या मायटोकॉन्ड्रियात रंगद्रव्याने NADH चे ऑक्सिडीकरण होण्यास मदत केली, NAD+ वाढवले आणि Sirtuin 3 डीअॅसिटिलेजची क्रियाशीलता वाढवली. प्रथिनांच्या विश्लेषणात चरबीचे ऑक्सिडीकरण, सायट्रिक आम्ल चक्र आणि इलेक्ट्रॉन वाहतूक या प्रक्रियांतील 34 मायटोकॉन्ड्रियल प्रथिनांवरील 83 स्थळांवर अॅसिटिलीकरण कमी झाल्याचे आढळले. लांब साखळीच्या चरबीचे ऑक्सिडीकरण आणि हायड्रॉक्सीअॅसिल-CoA डिहायड्रोजनेजची क्रियाशीलता कमी झाली. मधुमेही हृदयाचे चरबीवरील ठाम अतिअवलंबित्व कमी झाल्याचे हे निदर्शक मानले गेले. हृदयाच्या घनफळांमध्ये आणि इजेक्शन फ्रॅक्शनमध्ये सुधारणा झाली, तसेच हृदयवृद्धीचा एक निर्देशक सामान्य पातळीवर आला; मात्र दाब आणि आकुंचनाचा वेग कमीच राहिला.
सर्वांत महत्त्वाचा निष्कर्ष हा आहे: रक्तशर्करेत बदल झाला नाही. उपाशीपोटीचे आणि उपाशी नसतानाचे ग्लुकोज जास्तच राहिले. उपचार मिळालेल्या आणि न मिळालेल्या मधुमेही उंदरांमध्ये HbA1c जवळपास 5.6 percent राहिले; उपचाराचा कोणताही लक्षणीय परिणाम दिसला नाही. विलग केलेल्या मायटोकॉन्ड्रियातील संकुल I आणि II शी संबंधित श्वसनातील दोषही रंगद्रव्याने दुरुस्त केला नाही. काही मोजमापांनुसार हृदयाच्या कार्यात सुधारणा झाली, पण ग्लुकोज नियंत्रण आणि मूळ श्वसनदोषात झाली नाही. वेगवेगळे परिणाम वेगवेगळेच राहिले.
दुसऱ्या अभ्यासाची व्याप्ती आणखी मर्यादित होती: निरोगी हृदयांमधून आणि दोन महिन्यांपासून मधुमेह असलेल्या हृदयांमधून विलग केलेल्या मायटोकॉन्ड्रियांना मोजमापादरम्यान 0.1 micromolar ची एक कमी मात्रा देण्यात आली. संकुल I आणि II या दोन्हींच्या क्रियाधारांसह ऑक्सिजनचा वापर वाढला. मात्र हायड्रोजन पेरॉक्साइडचे उत्सर्जन इंधनानुसार वेगळे होते: ग्लुटामेट आणि मॅलेट एकत्र असताना वाढले, तर सक्सिनेट असताना कमी झाले. कॅल्शियम धरून ठेवण्याच्या क्षमतेत बदल झाला नाही. हा मायटोकॉन्ड्रियल औषधक्रियाशास्त्राचा अभ्यास आहे, हृदयाच्या कार्याची किंवा ग्लुकोजची चाचणी नाही. यातून मिळणारा धडा असा की हे रंगद्रव्य सर्व परिस्थितीत एकसारखे काम करणारे अँटिऑक्सिडंट नाही. ऑक्सिडकारकांचे उत्सर्जन वाढेल की कमी होईल, हे मायटोकॉन्ड्रिऑन कोणता क्रियाधार वापरते यावर अवलंबून असते. संबंधित माहितीसाठी हृदय व रक्तवाहिन्यांच्या संशोधनातील मेथिलीन ब्लूविषयीचा लेख पाहा.
मॉडेल आणि परिणाम निर्देशकांचा तक्ता: काय तपासले, काय बदलले आणि काय बदलले नाही
| मॉडेल | मेथिलीन ब्लूने काय केले | मोजलेला परिणाम निर्देशक | निष्कर्ष |
|---|---|---|---|
| L929 फायब्रोब्लास्ट, फक्त GLUT1, ट्रेसर ग्रहण | विद्यमान वाहकांची तात्काळ सक्रियता, Vmax वाढला, Km अपरिवर्तित, नवीन GLUT1 प्रथिन नाही | डिशमधील ग्लुकोज ग्रहणाचा दर | 50 micromolar वर ~8 पटीपर्यंत वाढला; धुऊन रंगद्रव्य काढल्यावर परिणाम उलटला |
| L929 फायब्रोब्लास्ट आणि सायक्लोडेक्स्ट्रिनचा सापळा | रंगद्रव्य पेशींबाहेर अडकवले गेले, पेशी रंगणे थांबले | ग्रहणाला मिळणारे उत्तेजन | पेशी रंगणे थांबण्यासोबतच उत्तेजनही रोखले गेले; सर्वसाधारण ऑक्सिडीकरण-अपचयन ताणापेक्षा थेट प्रथिन परस्परक्रियेला पाठबळ |
| STZ मधुमेही उंदीर, तोंडावाटे 10 mg/kg/day, 11 आठवडे | NADH चे ऑक्सिडीकरण, अधिक NAD+, अधिक Sirtuin 3 क्रियाशीलता, 83 मायटोकॉन्ड्रियल स्थळांवरील अॅसिटिल गट काढले गेले, लांब साखळीच्या चरबीचे ऑक्सिडीकरण कमी झाले | हृदयाची घनफळे, इजेक्शन फ्रॅक्शन, हृदयवृद्धीचा निर्देशक | अंशतः सुधारणा (घनफळे, इजेक्शन फ्रॅक्शन, ANP सामान्य पातळीवर; दाब आणि dP/dt मात्र कमीच) |
| उंदरांवरील तोच दीर्घकालीन अभ्यास | तीच मात्रा देण्याची पद्धत | उपाशीपोटीचे ग्लुकोज, उपाशी नसतानाचे ग्लुकोज, HbA1c | लक्षणीय बदल नाही; मधुमेहाची स्थिती कायम राहिली |
| उंदरांवरील तोच दीर्घकालीन अभ्यास, विलग केलेले मायटोकॉन्ड्रिया | दीर्घकाळ तोंडावाटे मात्रा दिल्यानंतर शरीराबाहेर श्वसन मोजले | संकुल I आणि II द्वारे चालणारे ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलीकरण | दोष दुरुस्त झाला नाही |
| निरोगी आणि मधुमेही हृदयांमधून विलग केलेले मायटोकॉन्ड्रिया, तात्काळ 0.1 micromolar | श्वसनमापनादरम्यान इलेक्ट्रॉनच्या मार्गात बदल | ऑक्सिजनचा वापर | संकुल I आणि II च्या क्रियाधारांसह वाढला |
| मायटोकॉन्ड्रियावरील तोच तात्काळ परिणामांचा अभ्यास | तीच मात्रा देण्याची पद्धत | हायड्रोजन पेरॉक्साइडचे उत्सर्जन | क्रियाधारावर अवलंबून: ग्लुटामेट/मॅलेटसह वाढले, सक्सिनेटसह कमी झाले |
| माणसे, संपूर्ण शरीरावर परिणाम करणारी मात्रा देण्याची पद्धत | रक्तशर्करेचा प्राथमिक परिणाम निर्देशक असलेली आणि निकाल उपलब्ध असलेली प्रकाशित चाचणी नाही | HbA1c, उपाशीपोटीचे ग्लुकोज, इन्सुलिन | सुधारणा दर्शवणारे प्रकाशित निष्कर्ष आढळले नाहीत |
माणसे: रक्तशर्करेबाबतच्या मानवी पुराव्यांची नोंद जवळजवळ रिकामी आहे
एखादी चाचणी मधुमेह असलेल्या व्यक्तींमधील जखमांचा अभ्यास करू शकते, पण ग्लुकोज नियंत्रणाचा अभ्यास करत असेलच असे नाही. तसेच एखाद्या दंतचिकित्सेच्या प्रक्रियेत HbA1c हे दुय्यम मोजमाप म्हणून नोंदवले जाऊ शकते, पण त्यातून मधुमेहाच्या उपचाराची चाचणी होत असेलच असे नाही.
NCT05850611 या एका नोंदणीकृत चाचणीत मधुमेहाशी संबंधित पायाच्या व्रणासाठी तोंडावाटे मेथिलीन ब्लू देण्याचे नियोजन आहे (दुधातून 70 mg, चार आठवडे). त्यातील मोजमापांमध्ये उपाशीपोटीचे ग्लुकोज, इन्सुलिन आणि HbA1c यांचा समावेश आहे, पण कोणतेही निकाल उपलब्ध केलेले नाहीत. एका लहान प्रकाशित प्राथमिक अभ्यासात पायाच्या व्रणासाठी प्लेटलेट-समृद्ध प्लाझ्मा जेल आणि तोंडावाटे दिलेले कमी मात्रेतील रंगद्रव्य एकत्र वापरले गेले. त्यात जखम आणि ऑक्सिजनपुरवठ्याशी संबंधित निष्कर्ष नोंदवले गेले, रक्तशर्करेशी संबंधित नाहीत. पीरिओडॉन्टायटिस आणि मधुमेह असलेल्या रुग्णांमध्ये प्रकाशाने सक्रिय होणारे सूक्ष्मजीवरोधी घटक म्हणून रंगद्रव्य स्थानिकरीत्या वापरणाऱ्या दंतचिकित्सेच्या चाचण्यांत HbA1c बाबत लक्षणीय फायदा दिसला नाही. हिरडीच्या खाचेत वापरलेले रंगद्रव्य आणि संपूर्ण शरीराच्या चयापचयावर परिणाम करणारा उपचार या वेगळ्या संकल्पना आहेत. त्यामुळे त्या निष्फळ निष्कर्षांवरून तोंडावाटे देण्याबद्दलही काही ठरत नाही.
प्रामाणिक सारांश असा: संपूर्ण शरीरावर परिणाम करणाऱ्या पद्धतीने दिलेले मेथिलीन ब्लू मधुमेहात HbA1c, उपाशीपोटीचे ग्लुकोज किंवा इन्सुलिन सुधारते, असे माणसांवरील कोणतेही प्रकाशित पुरावे दाखवत नाहीत. पुरावा नसणे म्हणजे परिणाम होतच नाही याचा पुरावा नव्हे. मात्र पेशींतील ग्रहण किंवा उंदरांच्या हृदयातील निष्कर्ष ग्लुकोज नियंत्रणाचा पुरावा म्हणून मांडणाऱ्या विपणन दाव्यांना त्यातून आधार मिळत नाही. कोणीही प्रयोग करण्यापूर्वी सुरक्षिततेच्या मर्यादा समजून घेण्यासाठी, तसेच नेहमी वापरल्या जाणाऱ्या नैराश्यविरोधी औषधांसोबत सेरोटोनिन सिंड्रोमच्या धोक्याबद्दल जाणून घेण्यासाठी मेथिलीन ब्लूची सुरक्षितता आणि औषधांशी परस्परक्रिया पाहा.
स्वतःची दिशाभूल न करता हे पुरावे कसे वापरावेत
तीन यंत्रांची कल्पना करा. पहिले यंत्र म्हणजे प्रयोगशाळेत वाढवलेल्या एका पेशीतील ग्लुकोजचे प्रवेशद्वार. दुसरे यंत्र म्हणजे उंदराच्या हृदयातील एक मायटोकॉन्ड्रिऑन. तिसरे यंत्र म्हणजे मधुमेह असलेली व्यक्ती—तिचे स्वादुपिंड, यकृत, स्नायू, मूत्रपिंडे, औषधे आणि जेवण यांसह. रंगद्रव्य पहिल्या आणि दुसऱ्या यंत्रावर परिणाम करते, हे दाखवले गेले आहे. तिसऱ्या यंत्रात त्याला प्रतिसाद म्हणून ग्लुकोजचे नियंत्रण सुधारते, असे दाखवले गेलेले नाही.
हा फरक म्हणजे एका परिच्छेदात संपूर्ण लेखाचा सारांश आहे. मधुमेहाच्या काळजीमध्ये मेथिलीन ब्लूविषयीचा एखादा दावा रक्तशर्करेच्या परिणाम निर्देशकाऐवजी वाहकांची सक्रियता किंवा मायटोकॉन्ड्रियल अॅसिटिलीकरणाकडे बोट दाखवत असेल, तर त्याने मूळ विषय बदलला आहे. Sirtuin 3 आणि चरबीच्या ऑक्सिडीकरणाबाबतच्या निष्कर्षांकडे लक्ष ठेवणे योग्य आहे. मात्र ज्या प्रयोगाची वाट पाहायला हवी तो विशिष्ट आहे: मधुमेह असलेल्या व्यक्तींमधील नियंत्रित चाचणी, ज्यात HbA1c, उपाशीपोटीचे ग्लुकोज किंवा इन्सुलिन हे प्राथमिक परिणाम निर्देशक म्हणून मोजले जातील.