मेथिलीन ब्लू आणि चेताप्रेषक: सेरोटोनिन, डोपामिन, GABA आणि अॅसिटिलकोलीन

मेथिलीन ब्लूबद्दल नेहमी ऐकू येणारे एक विधान असे आहे की ते एकाच वेळी सेरोटोनिन वाढवते, डोपामिन वाढवते, GABA शांत करते आणि अॅसिटिलकोलीनची क्रिया अधिक तीक्ष्ण करते. हे विधान प्रयोगशाळेतील चार स्वतंत्र निष्कर्षांना एखाद्या व्यक्तीच्या शरीरातील एकच परिणाम मानते. त्यामागील संशोधनपत्रांनी वेगवेगळ्या लक्ष्यांचे, वेगवेगळ्या प्रायोगिक नमुन्यांमध्ये, साधारण हजारपट फरक असलेल्या सांद्रतांवर मापन केले होते. ही लक्ष्ये वेगळी केल्यावर, त्या एका विधानापेक्षा अधिक रोचक आणि अधिक सावध चित्र समोर येते.

या विवेचनाची मध्यवर्ती कल्पना सोपी आहे. एखादा रेणू चाचणी नळीत एखाद्या विकराला बांधला गेला, तर त्याने एकच गोष्ट केली आहे: चाचणी नळीत विकराला बांधला गेला आहे. त्यामुळे जिवंत मेंदूतील चेताप्रेषकाची पातळी बदलते का, हे ऊतींपर्यंत पोहोचणाऱ्या सांद्रतेवर, तिथे पोहोचताना रेणू कोणत्या रासायनिक रूपात असतो यावर आणि त्याच सांद्रतेवर तो रेणू आणखी काय करतो यावर अवलंबून असते. खालील प्रत्येक विभागात हे तीन प्रश्न संबंधित निष्कर्षासोबतच विचारात घेतले आहेत.

सेरोटोनिन: दोन लक्ष्ये, दोन सांद्रता

या चार प्रणालींपैकी सेरोटोनिनबाबतचा पुरावा सर्वात भक्कम आहे. तो दोन वेगळ्या आण्विक लक्ष्यांमधून मिळतो, आणि त्यांची सरमिसळ करता कामा नये.

पहिले लक्ष्य म्हणजे मोनोअमाइन ऑक्सिडेज प्रकार A, सेरोटोनिनचे विघटन करणारे माइटोकॉन्ड्रियातील विकर. मेथिलीन ब्लू शुद्ध केलेल्या मानवी MAO-A चे घट्ट बंधन करणारा निरोधक म्हणून निरोधन करते; त्याचा Ki सुमारे 27 nanomolar आहे. याउलट, MAO-B वर परिणाम होण्यासाठी खूप जास्त सांद्रता लागते, असे या रंगद्रव्याचा सेरोटोनिन विषाक्ततेशी संबंध जोडणाऱ्या गतिकी अभ्यासात दिसून आले. संबंधित संशोधनात उंदरांच्या पिनियल ऊतींमध्येही अशीच निवडकता आढळली. तिथे MAO-A रोखल्याने सेरोटोनिनपासून तयार होणारे इंडोल वाढले आणि सेरोटोनिनचा चयापचयी पदार्थ 5-HIAA कमी झाला. बेडकांमध्ये सेरोटोनिनशी संबंधित, शरीर पुन्हा सरळ स्थितीत आणणाऱ्या प्रतिक्षेपातही बदल झाला, असे रेडॉक्स रंगद्रव्ये आणि पिनियल इंडोल यांच्या अभ्यासात नोंदवले आहे. दोन वेगवेगळे प्रायोगिक नमुने, पण परिणामाची दिशा एकच: कमी विघटन आणि विकराने जिथे सेरोटोनिन काढून टाकले असते तिथे अधिक सेरोटोनिन टिकून राहणे.

दुसरे लक्ष्य म्हणजे स्वतः सेरोटोनिन वाहक. मानवी वाहक व्यक्त करणाऱ्या पेशींमध्ये मेथिलीन ब्लूने प्रतिदीप्ती देणाऱ्या सब्स्ट्रेटचे आणि चिन्हांकित सेरोटोनिनचे ग्रहण कमी केले; IC50 सुमारे 1.4 micromolar होता. तसेच पॅच-क्लॅम्प नोंदींमध्ये सेरोटोनिनमुळे निर्माण होणारे विद्युतप्रवाह दाबले गेले, असे SERT वरील मेथिलीन ब्लूच्या थेट वैशिष्ट्यीकरणात आढळले. लेखकांनी संभाव्य पर्यायी स्पष्टीकरणे तपासली आणि हा परिणाम cGMP संकेतवहन, कॅल्शियममधील बदल आणि पेशीपृष्ठभागावरील वाहकाच्या अभिव्यक्तीपासून स्वतंत्र असल्याचे आढळले.

या दोन संख्यांमधील अंतर लक्षात घ्या. MAO-A चे निरोधन nanomolar पातळीवर होते. वाहकाच्या निरोधनासाठी साधारण पन्नासपट अधिक रंगद्रव्य लागते. विकरावर पूर्ण परिणाम करणारे कमी संपर्कप्रमाण वाहकावर फारसा परिणाम करणारही नाही. या दोन्ही गोष्टी एकत्र करून सेरोटोनिनबद्दल एकच दावा करणारी व्यक्ती प्रत्यक्षात दोन वेगवेगळ्या मात्रा-श्रेणींची सरासरी काढत असते.

इतर सेरोटोनिन-संबंधित औषधे घेणाऱ्या व्यक्तीत यांपैकी कोणतेही लक्ष्य महत्त्वाचे ठरते का, हा औषधोपचाराशी संबंधित प्रश्न आहे; त्याची जागा औषधांच्या परस्परसंवादाच्या मार्गदर्शकात आहे. हा लेख लक्ष्यांचा नकाशा मांडतो; वैद्यकीय सल्ला त्या पृष्ठावर आहे.

डोपामिन: थेट पुरावा सर्वात कमकुवत

डोपामिनबाबत प्रामाणिकपणे बोलताना सर्वाधिक संयम आवश्यक आहे. मेथिलीन ब्लू डोपामिन वाहक रोखते किंवा डोपामिन रिसेप्टरना थेट बांधले जाते, असे दाखवणारा सुस्थापित अभ्यास नाही. वारंवार उद्धृत केला जाणारा वाहकाचा 1.4 micromolar IC50 हा सेरोटोनिन वाहकाचा आहे, DAT चा नाही; त्याला कधीही वेगळे नाव देऊ नये.

उपलब्ध पुरावा त्याऐवजी अप्रत्यक्ष आहे. MAO विकरे डोपामिनचाही चयापचय करत असल्यामुळे, MAO चे निरोधन सेरोटोनिन आणि नॉरअॅड्रेनालिनसोबत डोपामिनही टिकवून ठेवते. माइटोकॉन्ड्रियाच्या प्रायोगिक नमुन्यांमध्ये मेथिलीन ब्लूने मज्जाविष MPTP चे डोपामिन प्रणालीला विषारी असलेल्या पदार्थात होणारे MAO-B-मध्यस्थित रूपांतर रोखले. त्याची क्षमता पार्किन्सनवरील औषध डेप्रेनिलशी तुलनीय होती, असे MPTP च्या जैवसक्रियणाच्या अभ्यासात आणि संबंधित MAO-B संशोधनात वर्णन केले आहे. प्राण्यांवरील संशोधनातून काही तुकडे मिळतात: 10 micromolar वर उंदरांच्या स्ट्रायटमच्या ऊतींच्या कापांमधून मूलभूत डोपामिन मुक्ततेत सुमारे तिप्पट वाढ आढळली. हा अभ्यास वाहक रोखण्याच्या संदर्भात नव्हे, तर नायट्रिक ऑक्साइड संकेतवहनाच्या संदर्भात केला गेला होता. शरीरव्यापी मात्रा दिल्यानंतर मेंदूच्या वेगवेगळ्या भागांतील परिणाम मिश्र होते; काही अभ्यासांमध्ये सेरोटोनिन आणि नॉरअॅड्रेनालिन वाढले, तर डोपामिनमध्ये फारसा बदल झाला नाही.

म्हणून डोपामिनबद्दलचे चित्र खरे आहे, पण अप्रत्यक्ष आहे. ते डोपामिनसाठी विशिष्ट लक्ष्याद्वारे नव्हे, तर एकाच वेळी अनेक मोनोअमाइन हाताळणाऱ्या विकराद्वारे घडते. मेथिलीन ब्लू माणसांमध्ये डोपामिन वाढवते असा कोणताही दावा, ते प्रत्यक्ष दाखवण्याची पायरी वगळतो.

GABA: बंधनस्थळी प्रतिबंधक यंत्रणेलाच अडथळा

GABA बाबतचा निष्कर्ष नेमका आहे आणि या रंगद्रव्याच्या प्रचलित प्रतिमेशी विसंगत आहे. मानवी GABA-A रिसेप्टर व्यक्त करणाऱ्या पेशींमध्ये मेथिलीन ब्लूने सुमारे 3 micromolar पासून GABA-मुळे निर्माण होणाऱ्या विद्युतप्रवाहांचे निरोधन केले. सर्वसाधारण alpha1-beta2-gamma2 रचनेसाठी IC50 सुमारे 31 micromolar होता, असे क्रियास्थळाचा नकाशा मांडणाऱ्या विद्युतशरीरक्रियाशास्त्रीय अभ्यासात आढळले.

क्रियास्थळ निश्चित करणे हा या अभ्यासातील महत्त्वाचा भाग आहे. पिक्रोटॉक्सिन स्थळावरील उत्परिवर्तनांनंतरही निरोधन कायम राहिले, तर उपघटकांच्या तुलनेतून बेंझोडायझेपीन आणि झिंक स्थळांची शक्यता नाकारली गेली. त्याऐवजी, GABA चे बंधनस्थळ तयार करणाऱ्या दोन ज्ञात अमिनो आम्ल अवशेषांवरील उत्परिवर्तनांनी अडथळा लक्षणीयरीत्या कमी केला. यावरून ही क्रिया इतरत्र होणारे अॅलोस्टेरिक नियमन नसून, अॅगोनिस्टच्या स्थळावरील प्रतिस्पर्धी विरोधी क्रिया असल्याचे दिसते. सिनॅप्समधील आणि सिनॅप्सबाहेरील उपघटकांच्या विविध संयोगांत हा परिणाम कायम राहिला आणि रंगद्रव्य धुऊन काढल्यावर तो झपाट्याने नाहीसा झाला.

यातून एक खरा विरोधाभास निर्माण होतो, जो स्पष्टपणे मांडण्यासारखा आहे. स्मरणशक्तीला आधार देण्याच्या दृष्टीने अभ्यासला जाणारा रेणू प्रयोगशाळेतील पात्रात जलद प्रतिबंधक संदेशवहनही दाबतो. असे दमन जिवंत मेंदूत होते का, हे स्थानिक सांद्रतेवर अवलंबून असते. बहुतेक शरीरव्यापी संपर्कप्रमाणांच्या तुलनेत 31 micromolar ही उच्च सांद्रता आहे; शेवटच्या विभागात याचा विचार केला आहे. हा विरोधाभास हाच निष्कर्ष आहे; तो सोडवण्यासाठी अद्याप कोणी न केलेले प्रयोग आवश्यक असतील.

अॅसिटिलकोलीन: विरुद्ध दिशांना काम करणारी दोन लक्ष्ये

अॅसिटिलकोलीनबाबत दोन निष्कर्ष विरुद्ध दिशांना जातात, आणि म्हणूनच ते स्वतंत्रपणे मांडणे आवश्यक आहे.

एका बाजूला, मेथिलीन ब्लू अॅसिटिलकोलीन काढून टाकणाऱ्या विकरांचे निरोधन करते. गायीच्या लाल रक्तपेशींतील अॅसिटिलकोलीनेस्टरेजचे सुमारे 0.57 micromolar वर प्रतिस्पर्धी निरोधन झाले, गोवंशीय विकराचे सुमारे 0.42 micromolar वर आणि मानवी रक्तद्रवातील एस्टरेज क्रियेचे सुमारे 1.1 micromolar वर निरोधन झाले. प्रजाती आणि प्रायोगिक नमुन्यानुसार ब्युटिरिलकोलीनेस्टरेजचे निरोधन साधारण 0.4 ते 5.3 micromolar दरम्यान झाले. याचा सारांश मज्जासंस्थेतील मेथिलीन ब्लूच्या क्रियांच्या आढाव्यात दिला आहे. काढून टाकण्याची प्रक्रिया मंदावल्यामुळे सिनॅप्समध्ये अधिक चेताप्रेषक शिल्लक राहतो; अनेक मंजूर अल्झायमर औषधांमागेही हेच तर्कशास्त्र आहे.

पण या रसायनशास्त्राला एक अट आहे. ऑक्सिडीकृत निळे रूप विकराचे निरोधन करते; अपचयित रंगहीन रूप तसे करत नाही. दीर्घकाळ इन्क्युबेशन केल्याने रंगद्रव्याचे अपचयन होऊ दिले जाते, तेव्हा केवळ याच कारणामुळे कमी निरोधन नोंदवले जाते. कोलीनेस्टरेजच्या कोणत्याही चाचणीतील संख्येसोबत एक न दिसणारा चल असतो: मापनाच्या वेळी किती रंगद्रव्य अजूनही निळे होते.

दुसऱ्या बाजूला, मेथिलीन ब्लू अॅसिटिलकोलीन ज्या रिसेप्टरवर कार्य करते त्यांपैकी alpha7 निकोटिनिक रिसेप्टर रोखते. बेडकांच्या अंडपेशींमध्ये व्यक्त केलेल्या मानवी alpha7 रिसेप्टरचे IC50 सुमारे 3.4 micromolar असताना निरोधन झाले. ही अप्रतिस्पर्धी, विद्युतदाबापासून स्वतंत्र विरोधी क्रिया होती आणि त्यामुळे अॅगोनिस्टची क्षमता बदलली नाही. तसेच 3 micromolar वर उंदरांच्या हिप्पोकॅम्पसच्या ऊतींच्या कापांमध्ये कोलीनमुळे होणारे सिनॅप्समधील प्रतिसाद पूर्णपणे नाहीसे झाले, असे alpha7 रिसेप्टरच्या अभ्यासात नोंदवले आहे. म्हणजे, कमी micromolar पातळीवरील जवळपास सारख्या सांद्रतांवर हे रंगद्रव्य चेताप्रेषक टिकवूनही ठेवते आणि त्याच्या एका रिसेप्टरची क्रियाही मंदावते. कोलीनर्जिक संकेतवहनावरील एकूण परिणाम यांपैकी कोणत्याही एका निष्कर्षावरून ठरवता येत नाही. ही संदिग्धता अल्झायमरवरील व्यापक संशोधनाशी आणि संज्ञानात्मक कार्य व रोगविषयक संशोधनाच्या संबंधित चर्चेशी जोडली जाते; मात्र इथे तिचे निराकरण होत नाही.

तुलना, एकाच ठिकाणी

सर्वात संवेदनशील आणि सर्वात कमी संवेदनशील लक्ष्यांमध्ये परिमाणाच्या तीन पातळ्यांचा, म्हणजे हजारपट, फरक आहे. हा विस्तार म्हणजे एका तक्त्यात मांडलेला संपूर्ण लेख.

या सांद्रता मेंदूपर्यंत पोहोचतात का?

चाचणी नळीतील संख्येच्या शेजारी शरीरातील संपर्कप्रमाणाची संख्या नसेल, तर तिला अर्थ राहत नाही. सुमारे 1.4 mg प्रति kg इतकी मात्रा शिरेतून एकाच वेळी दिल्यानंतर मानवी रक्तद्रवातील सरासरी पातळी सुमारे 5 micromolar नोंदवली गेली आहे. त्याच संशोधनसाहित्यात, तोंडावाटे 100 mg मात्रा दिल्यावर संपूर्ण रक्तातील पातळी सुमारे 0.08 micromolar आढळली. उंदरांमधील वितरणाच्या अभ्यासात मेंदूतील पातळी रक्ताभिसरणातील पातळीपेक्षा साधारण दहा ते वीसपट आढळते. मात्र, हे एकजीव केलेल्या ऊतींतील एकूण रंगद्रव्याचे मापन आहे, सिनॅप्समधील मुक्त ऑक्सिडीकृत रंगद्रव्याचे नाही. तसेच रक्तद्रवातील प्रथिनांशी सुमारे 94 टक्के बंधन आणि रक्तपेशींमध्ये होणारे विभाजन यांमुळे मुक्त अंश आणखी कमी होतो.

तक्त्याशी तुलना केल्यावर हे चित्र निव्वळ होय-किंवा-नाही असे नसून क्रमिक दिसते. MAO-A चे निरोधन शिरेतून दिल्यानंतरच्या नेहमीच्या संपर्कप्रमाणापेक्षा खूप कमी सांद्रतेवर होते; त्यामुळे रंगद्रव्य त्या मार्गाने दिले जाते तेव्हा अशी क्रिया औषधशास्त्रीयदृष्ट्या संभाव्य आहे. कोलीनेस्टरेज आणि alpha7 वरील परिणाम कमी micromolar श्रेणीत येतात. शिरेतून दिल्यानंतरच्या सर्वोच्च पातळ्या या श्रेणीत पोहोचतात, पण तोंडावाटे दिलेल्या सामान्य मात्रा तिथपर्यंत पोहोचतीलच असे नाही. GABA-A चा 31 micromolar IC50 हा बहुतेक संभाव्य शरीरव्यापी संपर्कप्रमाणांपेक्षा जास्त आहे, त्यामुळे संपूर्ण व्यक्तीच्या शरीरात हा विशिष्ट अडथळा घडतो असे मानणे सर्वात कठीण ठरते. या तुलनेतील प्रत्येक ओळीसाठी एकच मर्यादा लक्षात ठेवावी लागते: महत्त्वाची सांद्रता म्हणजे लक्ष्यस्थळी असलेले मुक्त, ऑक्सिडीकृत, पेशीबाहेरील रंगद्रव्य; कोणतीही रक्ततपासणी हे प्रमाण थेट मोजत नाही.

कोणते निष्कर्ष काढू नयेत

तक्त्यातील कोणतीही ओळ मेथिलीन ब्लू एखाद्या व्यक्तीतील कोणताही चेताप्रेषक पूर्वानुमान करता येईल अशा प्रकारे वाढवते किंवा कमी करते, हे सिद्ध करत नाही. शुद्ध केलेल्या नमुन्यातील विकराचे निरोधन, पेशीरेषेतील वाहकाला अडथळा आणि ऊतींच्या कापातील रिसेप्टरविरोधी क्रिया हे प्रत्येक निष्कर्ष सिनॅप्समधील वास्तवापासून एक नियंत्रित प्रायोगिक पायरी दूर आहेत. कोलीनर्जिक विभाग तर दोन खरे निष्कर्ष एकमेकांच्या विरुद्ध जाऊन अनिश्चितता निर्माण करतात हे दाखवतो. या पृष्ठाचा जबाबदार वापर म्हणजे रेणू ज्या लक्ष्यांवर कार्य करतो असे दाखवले गेले आहे त्यांचा, प्रत्येकावरील क्रियेची ताकद नमूद केलेला नकाशा म्हणून त्याकडे पाहणे. त्यामुळे कार्यपद्धतींबद्दलची चर्चा प्रत्यक्ष मोजलेल्या गोष्टींशी जोडलेली राहते. ही लक्ष्ये डॉक्टरांनी लिहून दिलेल्या औषधांशी कसा परस्परसंवाद साधतात यासाठी परस्परसंवाद मार्गदर्शक हे त्या विषयाची जबाबदारी घेणारे पृष्ठ आहे. औषधशास्त्राच्या मूलतत्त्वांमध्ये आणि सोबतच्या कार्यपद्धती स्पष्ट करणाऱ्या लेखात आणखी संदर्भ मिळतो.