मेंदूच्या दुखापतीसाठी मिथिलीन ब्लू: प्रीक्लिनिकल पुरावे समजून घेणे

डोक्याला बसलेला आघात, बंद झालेली धमनी आणि हळूहळू वाढणारा मज्जापेशींच्या ऱ्हासाचा आजार या तिन्हींचा शेवट एकाच समस्येत होऊ शकतो: मेंदूकडे आपले काम करण्यासाठी पुरेशी ऊर्जा उरत नाही. या समान अंतिम परिणामामुळेच एक संयुग या तिन्ही विषयांच्या संशोधनात वारंवार दिसते. पण अंतिम परिणाम समान असणे म्हणजे संकल्पनाही समान असणे नव्हे. दुखापतीपूर्वी दिलेला उपचार, दुखापतीनंतरच्या तासाभरात दिलेला उपचार आणि काही महिन्यांनंतर परिणाम मोजलेला उपचार वेगवेगळ्या कल्पना तपासतात, भलेही सिरिंजमध्ये तोच निळा द्रव असो.

हा लेख त्या संशोधनातील दुखापतीशी संबंधित भागाचा मागोवा घेतो. प्राण्यांवरील प्रयोगांत मेंदूच्या दुखापतीसाठी मिथिलीन ब्लू वापरणे म्हणजे नेमके काय, याचा तो आढावा घेतो; आघातजन्य दुखापत, स्ट्रोक आणि दीर्घकालीन मज्जापेशींचा ऱ्हास यांतील फरक स्पष्ट करतो; आणि मात्रा देण्याच्या वेळेमुळे अभ्यासांतील बहुतेक फरक का स्पष्ट होतात, हे दाखवतो.

तीन प्रकारच्या दुखापती, ऊर्जानिर्मितीतील एकच बिघाड

या मॉडेल्सना जोडणारी यंत्रणा मायटोकॉन्ड्रियामध्ये असते. सामान्यतः इलेक्ट्रॉन वहन साखळीतून इलेक्ट्रॉन पुढे जातात आणि ATP तयार होते; साखळी नीट कार्यरत असेल तर ती प्रतिक्रियाशील ऑक्सिजन घटकांना नियंत्रणात ठेवते. दुखापतीनंतर साखळीतील काही भागांचे कार्य ढासळते, ATP निर्मिती घटते आणि मुक्त रॅडिकल्सची निर्मिती वाढते. 2018 मधील Molecular Neurobiology चा आढावा मिथिलीन ब्लूचे वर्णन पर्यायी इलेक्ट्रॉन वाहक म्हणून करतो: ते NADH कडून इलेक्ट्रॉन स्वीकारते आणि सायटोक्रोम c कडे पोहोचवते. त्यामुळे कॉम्प्लेक्स IV ची क्रियाशीलता वाढते आणि साखळीचा सुरुवातीचा भाग बिघडलेला असतानाही ATP संश्लेषण पुन्हा सुरू होते.

नोंदवलेली आकडेवारी ठोस आहे. प्रयोगांसाठी तयार केलेल्या पेशी आणि ऊतींच्या पातळ कापांमध्ये कॉम्प्लेक्स IV ची क्रियाशीलता 30 ते 100 टक्क्यांनी वाढली आणि त्याच प्रमाणात ऑक्सिजनचा वापरही वाढला. यावरून अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन रॅडिकल्सच्या रूपात बाहेर पडण्याऐवजी उपयुक्त काम करत होते, असे सूचित होते. उंदरांतील स्ट्रोक मॉडेलमध्ये उपचारानंतर 24 तासांनी बाधित भागातील ATP निर्मिती उपचार न दिलेल्या प्राण्यांपेक्षा सुमारे 30 टक्के अधिक होती. 2022 मधील Biochemistry (Moscow) चा आढावा त्यानंतरचे परिणामही नमूद करतो: कमी ऑक्सिडेटिव्ह ताण, कमी मज्जासंस्थेतील दाह, कमी अपॉप्टोसिस, तसेच मोनोअमाइन ऑक्सिडेज, नायट्रिक ऑक्साइड सिंथेज, मायटोकॉन्ड्रियाची नव्याने निर्मिती, ऑटोफॅजी आणि चुकीच्या घड्या पडलेल्या प्रथिनांच्या एकत्रीकरणावर होणारे परिणाम.

म्हणून संकल्पना सोपी आहे. दुखापतीमुळे इलेक्ट्रॉनचा नेहमीचा मार्ग अडतो आणि मिथिलीन ब्लू पर्यायी मार्ग देते. यापुढील सर्व प्रश्न हे कोणती दुखापत, औषध केव्हा दिले आणि परिणाम कसे मोजले यांविषयी आहेत.

आघातजन्य दुखापत म्हणजे स्ट्रोक नव्हे

आघातजन्य मेंदूच्या दुखापतीच्या मॉडेलमध्ये बल एकदम लागू होते. प्राथमिक हानी यांत्रिक असते: ऊती फाटतात, रक्तवाहिन्या फुटतात आणि काही मिनिटांत रक्त-मेंदू अडथळा खुला होतो. मिथिलीन ब्लूचा परिणाम होणे शक्य आहे ते त्यानंतर तासांपासून दिवसांपर्यंत चालणाऱ्या दुय्यम हानीच्या लाटेवर: वाचलेल्या ऊतींतील मायटोकॉन्ड्रियाचे कार्य बिघडते, दाह पसरतो आणि सूज वाढते. या अभ्यासांतील परिणाममापन निकष हा क्रम प्रतिबिंबित करतात: जखमेचे घनफळ, मेंदूतील पाण्याचे प्रमाण, आघाताच्या जागेजवळील मज्जापेशींचे टिकून राहणे आणि नंतरचे वर्तन, जसे हालचालींची क्षमता सुधारणे किंवा भूलभुलैयातून मार्ग शिकणे.

स्ट्रोक किंवा संपूर्ण मेंदूतील इस्किमियाच्या मॉडेलमध्ये हानीचे स्वरूप याउलट असते. रक्तप्रवाह थांबतो, काही मिनिटांत ऊर्जानिर्मिती बिघडते आणि प्रवाह पुन्हा सुरू झाल्यावर रक्तपुरवठा पुनर्स्थापित होण्याशी संबंधित हानीही होते. येथे औषध देण्याची वेळ रक्तवाहिनीतील घटनेशी जुळवली जाते, अनेकदा रक्तवाहिनी बंद झाल्यानंतर किंवा रक्तप्रवाह पुन्हा सुरू झाल्यानंतर काही मिनिटांतच. परिणाममापन निकष काही तासांपासून एक-दोन दिवसांत ऊतींची तात्काळ स्थिती मोजतात: इन्फार्क्टचा आकार, रक्तप्रवाह आणि कार्यक्षमतेतील सुरुवातीची सुधारणा. स्ट्रोकविषयक संशोधनातील एक पद्धत म्हणजे पूर्वोपचार—रक्तवाहिनी बंद करण्यापूर्वी प्राण्यांना औषध देणे. यात प्रतिबंध तपासला जातो; डोक्याच्या आघातावरील कोणताही प्रयोग मानवांमध्ये नैतिकदृष्ट्या याच पद्धतीने करता येणार नाही.

दुखापतीवरील संशोधनात स्ट्रोकचे निष्कर्ष सर्वाधिक ठोस आहेत आणि त्यांत परिणाम न दिसल्याचा सर्वात स्पष्ट निष्कर्षही आहे. मध्य मस्तिष्क धमनी एक तास बंद ठेवल्यानंतर रक्तप्रवाह पुन्हा सुरू होताना मिथिलीन ब्लू दिलेल्या उंदरांमध्ये दिवस 2 रोजी इन्फार्क्ट 30 टक्के लहान होते; धोक्यातील मध्यवर्ती भाग आणि त्याभोवतालच्या पेनम्ब्रातील अधिक ऊती वाचल्या (Shen, 2013). रक्तवाहिनी कायमची बंद ठेवणाऱ्या अभ्यासात धोक्यातील ऊतींचे इन्फार्क्टमध्ये रूपांतर हळू झाले, पण तपासलेल्या दोन्ही मात्रांपैकी कोणत्याही मात्रेने 24 तासांनंतरच्या अंतिम इन्फार्क्टच्या घनफळात घट झाली नाही (Rodriguez, 2014). तिसऱ्या रक्तवाहिनी-अवरोध अभ्यासात मधल्या मात्रेने इन्फार्क्टचा आकार साधारण निम्मा झाला. त्यात इस्किमिया झालेल्या मेंदूत मायटोकॉन्ड्रियाची सूक्ष्मरचना आणि मायटोफॅजी थेट नोंदवली गेली; तसेच नेक्रोसिस कमी होत असताना मोजलेला अपॉप्टोसिस वाढल्याचा अपेक्षेविरुद्ध तपशीलही नोंदवला गेला (Di, 2015). संपूर्ण मेंदूतील इस्किमियामध्ये कमी मात्रेचे सतत इन्फ्युजन दिल्याने हिप्पोकॅम्पसच्या संवेदनशील CA1 भागातील सायटोक्रोम c ऑक्सिडेजची क्रियाशीलता, ATP पातळी आणि मायटोकॉन्ड्रियाच्या झिल्लीचे विभव पूर्ववत झाले, त्या मज्जापेशी टिकून राहिल्या आणि अवकाशीय स्मृतीचे संरक्षण झाले (Lu, 2016). CA1 मधील या मापनाकडे थोडे लक्ष देणे गरजेचे आहे: दुखापत झालेल्या मेंदूच्या आतून ATP आणि श्वसन साखळीची थेट आकडेवारी मिळाली. TBI संशोधनात बहुतेकदा हे मोजण्याऐवजी त्याचा अंदाज बांधला जातो.

दीर्घकालीन मज्जापेशींचा ऱ्हास या दोन्हींपेक्षा वेगळा आहे. अल्झायमर, पार्किन्सन आणि हंटिंग्टन आजारांच्या मॉडेल्समध्ये प्राण्यांना अनेक आठवडे किंवा महिने औषध दिले जाते आणि प्रथिनांचे एकत्रीकरण, डोपामाइनवरील प्रक्रिया किंवा हळूहळू कमी होणारी संज्ञानात्मक क्षमता मोजली जाते. आघातानंतर काही दिवसांनी मोजलेल्या जखमेशी या परिणाममापन निकषांचे जवळजवळ काहीही साम्य नाही. एका गटातील निष्कर्ष दुसऱ्या गटाला लागू करणारे वाचक तो निष्कर्ष अशा सीमेपलीकडे नेत आहेत जी प्रयोगांनी कधीच ओलांडलेली नाही. मज्जापेशींच्या ऱ्हासावरील संशोधनासाठी आमचे मार्गदर्शक या दीर्घकालीन अभ्यासांना त्यांच्या स्वतंत्र चौकटीत ठेवते, आणि केवळ स्ट्रोकवरील पुराव्यांशी तुलना रक्तवाहिनी बंद करण्याच्या प्रयोगरचना आणि आघाताच्या प्रयोगरचना यांतील फरक तपशीलवार स्पष्ट करते.

TBI मॉडेल्समध्ये प्रत्यक्षात काय केले

आघातजन्य मेंदूच्या दुखापतीसाठी मिथिलीन ब्लूची मानवांवरील कोणतीही चाचणी प्रकाशित झालेली नाही. TBI विषयीचे सर्व संशोधन प्राण्यांवर झाले आहे, मुख्यतः उंदीर आणि मूषकांवर. ते मोजक्याच प्रयोगांभोवती केंद्रित आहे. या प्रयोगांचा स्वतंत्र उल्लेख करणे महत्त्वाचे आहे, कारण त्यांच्या तपशिलांतील फरक सारांशांमध्ये हरवतात.

सर्वात सुरुवातीच्या नियंत्रित कॉर्टिकल आघात अभ्यासात सौम्य आघातानंतर एक तासाने उंदरांना शिरेतून 1 mg/kg दिले गेले आणि त्यानंतर तीन तासांनी 0.5 mg/kg दिले गेले (Watts, 2014). दोन आठवड्यांच्या पाठपुराव्यात उपचार दिलेल्या प्राण्यांमध्ये MRI वर दिसणाऱ्या जखमेचे घनफळ कमी राहिले. चालण्याच्या चाचणीत चुकीचे पाऊल पडण्याचे प्रमाण दिवस 1, 2 आणि 7 रोजी सांख्यिकीदृष्ट्या लक्षणीयरीत्या कमी झाले, पण दिवस 14 रोजी तसे झाले नाही. दिवस 14 रोजी सूक्ष्मदर्शकाखाली तपासताना दुखापत झालेल्या कॉर्टेक्समध्ये ऱ्हास पावणाऱ्या मज्जापेशींची संख्या प्रत्येक दृश्य क्षेत्रात 270 विरुद्ध 368 होती, आणि असामान्य Nissl रंगग्रहणाची संख्या 41 विरुद्ध 73 होती. दुसऱ्या शब्दांत, सुरुवातीला संरक्षण दिसले, पण दुसऱ्या आठवड्यापर्यंत वर्तनातील फायदा कमी होत गेला.

विखुरलेल्या दुखापतीच्या प्रयोगरचनेत मूषकांच्या मध्यरेषेवर द्रव-दाबाचा आघात दिला गेला आणि अर्ध्या तासाच्या आत शिरेतून 2 mg/kg ची एकच मात्रा दिली गेली (Fenn, 2015). उपचार दिलेल्या प्राण्यांमध्ये दाहाशी संबंधित जनुकांची अभिव्यक्ती कमी होती, दाहकारक मायक्रोग्लिया कमी होते, दिसणारी सूज कमी होती आणि दिवस 7 रोजी नैराश्यासारखे वर्तन दिसले नाही. परिणाम न दिसलेले निष्कर्षही तितकेच महत्त्वाचे आहेत: दुखापतीमुळेच मेंदूतील पाणी केवळ थोडे वाढले होते, आणि मिथिलीन ब्लूमुळे शरीराचे वजन घटणे किंवा हालचालींच्या समन्वयातील कमतरता दूर झाली नाही. दाह कमी करणारा परिणाम म्हणजे संपूर्ण संरक्षण नव्हे.

मूषकांवरील दोन अभ्यासांनी एकच वेळापत्रक वापरले: एक तासाने 1 mg/kg, सहा तासांनी 0.5 mg/kg आणि त्यानंतर तीन दिवस रोज मात्रा. या अभ्यासांनी कार्यपद्धतीची समजही पुढे नेली. कॉर्टिकल आघात मॉडेलमध्ये उपचाराने 24 तासांनी, 72 तासांनी आणि दिवस 14 रोजी जखमेचे घनफळ कमी झाले, त्याच वेळी मज्जापेशी टिकून राहिल्या आणि ऑटोफॅजीचे निर्देशक वाढले (Zhao, 2016). द्रव-दाबाच्या आघात मॉडेलमध्ये त्याने मज्जापेशींतील अपॉप्टोसिस कमी केला, गळती होणारा रक्त-मेंदू अडथळा अधिक घट्ट केला आणि दोन आठवड्यांत मज्जासंस्थेच्या कार्याचे गुण सुधारले (Shen, 2019). मात्र, Zhao यांच्या अभ्यासात 72 तासांपर्यंत मेंदूतील पाण्याच्या प्रमाणात फरक दिसला नाही, आणि Shen यांच्या अभ्यासात दिवस 1 आणि 3 रोजी रोटारॉड चाचणीतील कामगिरीत फरक दिसला नाही. जखम आणि पेशी टिकून राहण्याचे परिणाममापन निकष बदलले; सूज आणि सुरुवातीच्या हालचालींच्या क्षमतेचे निकष नेहमीच त्यानुसार बदलले नाहीत.

वेळेच्या दृष्टीने विशेष ठरणारा प्रयोग म्हणजे उशिरा मात्रा देण्याचा प्रयोग (Watts, 2016). त्याच आघात मॉडेलमध्ये पहिली मात्रा दुखापतीनंतर 24 तास होईपर्यंत दिली गेली नाही. दिवस 2 पर्यंत उशिरा उपचार दिलेल्या गटात जखमेतील घट सुरुवातीच्या काही तासांत उपचार दिलेल्या प्राण्यांच्या तुलनेची होती, आणि ही घट दिवस 7 आणि 14 रोजीही टिकली. वर्तनातील परिणाम मात्र कमकुवत होता: उशिरा उपचार दिलेल्या गटात चुकीचे पाऊल पडण्याचे प्रमाण सुधारण्याचा कल सांख्यिकीदृष्ट्या लक्षणीय नव्हता. एक प्रयोगशाळा, एक मॉडेल, एक 24 तासांची कालमर्यादा. परिणाम मिळू शकणारी कालमर्यादा सुरुवातीच्या काही तासांपलीकडे जाते, याचा हा खरा पुरावा आहे; आणि त्या विधानासाठी उपलब्ध असलेला संपूर्ण पुरावाही हाच आहे. इतरत्र वापरलेल्या ‘विलंबित’ या शब्दातील सापळा लक्षात घ्या: विलंबित मज्जासंरक्षणावर शीर्षक असलेल्या रशियन अभ्यासमालिकेत औषध 30 मिनिटांनी दिले गेले होते, आणि ‘विलंबित’ याचा अर्थ उशिरा सुरुवात नव्हे, तर दीर्घकाळ टिकणारे परिणाम असा होता.

उंदरांतील स्थानिक दुखापतीवरील एक लहान अभ्यास वेळेचे चित्र दुसऱ्या बाजूने पूर्ण करतो: दुखापतीच्या अगदी आधी औषध देणे आणि तिच्यानंतर 30 मिनिटांनी देणे, या दोन्हींमुळे हातपायांच्या कार्यातील बिघाड कमी झाला (Stelmashook, 2019). प्रयोगशाळेत पूर्वोपचार काम करतो, कारण दुखापत नेमकी केव्हा होणार हे प्रयोगशाळाच ठरवते.

येथे मात्रेबाबत काटेकोरपणा महत्त्वाचा आहे. आढाव्यांमध्ये कमी मात्रा मायटोकॉन्ड्रियातील श्वसनाला चालना देणाऱ्या आणि जास्त मात्रा ते दडपणाऱ्या असल्याचे वर्णन आहे; मिथिलीन ब्लूच्या औषधशास्त्रात दिसणारा हाच द्विचरणीय नमुना आहे. म्हणून निष्कर्षांचा अर्थ अधिक निळे द्रव्य म्हणजे अधिक सुधारणा असा लावता येत नाही. प्रत्येक अभ्यास वक्रावरील एक बिंदू तपासतो. मात्रा-प्रतिसादाचे स्पष्टीकरण विविध मॉडेल्समधील त्या वक्राचा मागोवा घेते, आणि सुरक्षितता व दुष्परिणामांची माहिती जास्त मात्रांमुळे त्याऐवजी काय होते, हे सांगते.

या तक्त्यातील तुलना पाहा: संयुग तेच, पण वेळेची तीन वेगवेगळी चौकट. प्रतिबंध मधल्या ओळीत बसतो, तात्काळ उपचार पहिल्या दोन ओळींत, आणि विलंबित परिणाम पहिल्या व तिसऱ्या ओळीत.

प्रतिबंध, तात्काळ उपचार, विलंबित परिणाम

प्रतिबंधाच्या दाव्याचा गैरसमज होणे सर्वात सोपे आहे. इस्किमिया मॉडेल्समध्ये रक्तवाहिनी बंद करण्यापूर्वी औषध दिलेले प्राणी अधिक चांगल्या स्थितीत राहतात. कधी कधी हा निष्कर्ष असा उद्धृत केला जातो, जणू मिथिलीन ब्लू कोणत्याही मेंदूचे भविष्यातील कोणत्याही हानीपासून संरक्षण करते. हा निष्कर्ष असे काहीही दाखवत नाही. तो एवढेच दाखवतो की पर्यायी इलेक्ट्रॉन मार्गासाठी आधीच तयार केलेले मायटोकॉन्ड्रिया ठरवून घडवलेली रक्तप्रवाहातील घट अधिक चांगली सहन करतात. डोक्याची दुखापत कोणाच्याही वेळापत्रकानुसार होत नाही.

TBI चे पुरावे प्रामुख्याने तात्काळ उपचारांवर केंद्रित आहेत. आघातानंतरच्या काही तासांत औषध देणे हे दुय्यम दुखापतीची प्रक्रिया सुरू असतानाच तिला लक्ष्य करते: ऊर्जानिर्मितीतील बिघाड, ऑक्सिडेटिव्ह ताण, दाह आणि सूज. येथे सुधारलेले जखम आणि सूज यांचे परिणाममापन निकष हे खरे उपचारात्मक परिणाम आहेत, पण ते एका प्रक्रियेवरील उपचार आहेत; फाटलेल्या ऊती पूर्ववत झाल्याचा पुरावा नाही.

विलंबित परिणाम ही तिसरी संकल्पना आहे. दुखापतीनंतर काही आठवड्यांनी मोजलेले वर्तन, किंवा ऱ्हासाच्या मॉडेलमध्ये अनेक महिन्यांनंतर मोजलेल्या प्रथिनांवरील प्रक्रिया, सुरुवातीचे संरक्षण टिकले का किंवा संथ प्रक्रियांची दिशा बदलली का, याचे उत्तर देतात. 24 तासांनी लहान झालेली जखम, 24 तास उशिरा दिलेल्या मात्रेनंतर वर्तनातील सांख्यिकीदृष्ट्या लक्षणीय नसलेला सुधारण्याचा कल, आणि दीर्घकालीन औषध देण्याच्या अनेक महिन्यांनंतर भूलभुलैया चाचणीतील सुधारणा हे पुराव्याच्या तीन वेगवेगळ्या निकषांसह तीन वेगळे दावे आहेत. सध्या केवळ पहिलाच दावा एकाहून अधिक वेळा आपला पुराव्याचा निकष पूर्ण करतो.

हे पुरावे काय दाखवू शकत नाहीत

वरील प्रत्येक निष्कर्षाला तीच मर्यादा आहे. कृंतकांच्या मायटोकॉन्ड्रियाची मिथिलीन ब्लूला प्रतिसाद देण्याची पद्धत मानवी मायटोकॉन्ड्रियातही असू शकते. पण ठरावीक तीव्रतेचा आघात दिल्यानंतर काही मिनिटांत शिरेतून मात्रा मिळालेला उंदीर म्हणजे पडल्यावर काही तासांनी आपत्कालीन विभागात पोहोचलेली व्यक्ती नव्हे. भूल, नियंत्रित दुखापतीची तीव्रता, तरुण निरोगी प्राणी आणि अल्पकालीन पाठपुरावा या सर्व गोष्टी निष्कर्ष इतर परिस्थितींना कितपत लागू करता येतील, हे मर्यादित करतात. स्फोटामुळे झालेल्या दुखापतीवर मिथिलीन ब्लूचा एकही अभ्यास उपलब्ध नाही. त्यामुळे लष्करी वाचकांसाठी सर्वाधिक संबंधित दुखापतीच्या प्रकाराबद्दलच सर्वात कमी पुरावे आहेत.

प्राण्यांतील मात्रेवरून मानवी मात्रा ठरवण्याचाही आधार येथे उपलब्ध नाही. प्राण्यांवरील संशोधनात प्रयोगावर नियंत्रण ठेवण्यासाठी निवडलेल्या मात्रांमध्ये शिरेतून आणि उदरपोकळीतून औषध दिले जाते; किरकोळ विक्रीत मिळणारे तोंडावाटे घ्यायचे थेंब वापरले जात नाहीत. या अभ्यासांतील कोणतीही गोष्ट मानवांसाठी उपचारपद्धती ठरवत नाही, आणि येथे कुठेही डोक्याच्या दुखापतीच्या प्रमाणित उपचारांसोबत मिथिलीन ब्लू तपासलेले नाही.

म्हणून प्रामाणिक सारांश एका परिच्छेदात मावतो. कृंतकांमध्ये आघातजन्य किंवा इस्किमियामुळे झालेल्या मेंदूच्या दुखापतीच्या आसपासच्या काळात दिलेले मिथिलीन ब्लू मायटोकॉन्ड्रियातील ऊर्जानिर्मिती टिकवून ठेवते, आणि त्यानंतर लहान जखमा व बरे होण्याच्या गुणांमध्ये सुधारणा दिसते. आघाताच्या एका अभ्यासात पहिली मात्रा 24 तास उशिरा दिल्यावरही जखमेवरील परिणामाचा काही भाग टिकला. यापैकी काहीही दुखापत झालेल्या मानवी मेंदूत घडते का, हे अजून तपासलेले नाही; आणि TBI व स्ट्रोकविषयक संशोधन वेगवेगळ्या वेळा आणि वेगवेगळे परिणाममापन निकष तपासते. या पुराव्यांच्या आधारावर निश्चिततेची विक्री करणारी कोणतीही व्यक्ती प्रयोगांत कधीच नसलेला एक घटक त्यात भर घालत आहे.