मिथिलीन ब्लूवरील स्ट्रोक संशोधन: तीव्र इस्किमिया विरुद्ध दीर्घकालीन अल्प रक्तपुरवठा

अवरोधित धमनी, पोषणापासून वंचित पेशीसंवर्धन आणि मानेतील धमन्या अरुंद झालेला उंदीर हे एकाच प्रयोगाचे तीन प्रकार वाटू शकतात. पण ते तसे नाहीत. प्रत्येक प्रयोग वेगळा प्रश्न विचारतो, आणि प्रत्येकात मिथिलीन ब्लू वेगळे उत्तर देते. त्यांची गल्लत केली तर संशोधनसाहित्य परस्परविरोधी वाटते. त्यांना वेगळे पाहिल्यास एक स्पष्ट नमुना दिसतो, जो मुख्यतः औषध देण्याच्या वेळेवर अवलंबून असतो.

हा फरक स्पष्ट करणे हाच या आढाव्याचा मुख्य उद्देश आहे. तीव्र स्थानिक स्ट्रोक, संवर्धित पेशींमध्ये ऑक्सिजन-ग्लुकोजच्या अभावानंतर पुन्हा ऑक्सिजन पुरवणे आणि अनेक आठवडे टिकणारा मेंदूतील दीर्घकालीन अल्प रक्तपुरवठा ही ती तीन मॉडेल्स आहेत. त्यांना जोडणारी प्रस्तावित यंत्रणा माइटोकॉन्ड्रियाशी संबंधित आहे, पण चयापचयाची परिस्थिती वेगळी असल्यामुळे निष्कर्षही वेगळे येतात.

ही तीन मॉडेल्स वेगवेगळ्या प्रश्नांची उत्तरे देतात

उंदरांमध्ये तीव्र स्थानिक स्ट्रोक निर्माण करण्यासाठी सहसा मध्यम प्रमस्तिष्क धमनी अवरोधित केली जाते; याला संक्षेपाने MCAO म्हणतात. रक्ताच्या गुठळीसारख्या अडथळ्यामुळे इस्किमिक केंद्रभाग तयार होतो आणि त्याभोवती पेनम्ब्रा असतो. हा ऊतकभाग धोक्यात असतो, पण रक्तप्रवाह परत सुरू झाल्यास तो वाचवता येण्याची शक्यता असते. येथे प्रश्न असा असतो की एखादा हस्तक्षेप इन्फार्क्टची वाढ मंदावतो का किंवा रक्तप्रवाह पुन्हा सुरू होण्याच्या आसपासच्या काळात कार्यक्षमता टिकवतो का.

ऑक्सिजन-ग्लुकोजचा अभाव, ज्याला संक्षेपाने OGD म्हणतात, याउलट पेशींच्या पातळीवर तपासला जातो. संवर्धित मेंदूच्या पेशींना ग्लुकोज नसलेल्या आणि जवळजवळ शून्य ऑक्सिजन असलेल्या स्थितीत ठेवले जाते, त्यानंतर पुन्हा सामान्य संवर्धन माध्यमात आणले जाते. यात रक्ताची गुठळी, पर्यायी रक्ताभिसरण, रक्तदाब किंवा रोगप्रतिकार यंत्रणा नसते. प्रश्न पूर्णपणे पेशींच्या पातळीवरील असतो: चयापचयासाठी आवश्यक पदार्थ नाहीसे होतात आणि नंतर परत उपलब्ध होतात, तेव्हा पेशीय श्वसन, ATP आणि पेशींच्या अस्तित्वावर काय परिणाम होतो.

मेंदूतील दीर्घकालीन अल्प रक्तपुरवठ्याच्या अभ्यासात उंदरांच्या दोन्ही कॅरोटिड धमन्या कायमस्वरूपी अवरोधित केल्या जातात; याला 2VO मॉडेल म्हणतात. अग्रमेंदूतील रक्तप्रवाह कमी होतो आणि अनेक आठवडे कमीच राहतो. यात अचानक उद्भवणारा स्थानिक इन्फार्क्ट नसतो आणि आपत्कालीनरीत्या रक्तप्रवाह पुन्हा सुरू केला जात नाही. दीर्घकाळ कमी रक्तप्रवाह असताना अनेक आठवडे दिलेला चयापचयाचा आधार रक्तवाहिन्या, माइटोकॉन्ड्रिया आणि स्मरणशक्ती टिकवतो का, हा प्रश्न येथे विचारला जातो.

म्हणूनच 2VO मॉडेलमध्ये एक महिन्याच्या उपचारानंतर स्मरणशक्तीत झालेली सुधारणा आपत्कालीन थ्रॉम्बेक्टॉमीदरम्यान मानवी मेंदू वाचवण्याबद्दल थेट काहीही सांगत नाही. हा फरक महत्त्वाचा आहे, कारण बहुतेक आशावादी सारांश तो वगळतात.

तीव्र स्ट्रोक: रक्तप्रवाह पुन्हा सुरू होताना संरक्षण, तो सुरू न झाल्यास केवळ विलंब

तीव्र स्ट्रोकमधील सर्वांत स्पष्ट निष्कर्ष रक्तप्रवाह पुन्हा सुरू केलेल्या तात्पुरत्या MCAO मॉडेलमधून मिळतो. उंदरांमध्ये 60 मिनिटे अवरोध ठेवण्यात आला, त्यानंतर रक्तप्रवाह पुन्हा सुरू होताच कमी मात्रेतील मिथिलीन ब्लू शिरेतून देण्यात आले; पुढील मात्रा 3 तासांनी आणि 2 व्या दिवशी देण्यात आल्या. MRI मध्ये दिसले की औषधाऐवजी केवळ वाहक द्रव दिलेल्या गटातील विकृत भाग 2 व्या दिवसापर्यंत सुमारे 19 टक्क्यांनी वाढला, तर उपचार मिळालेल्या गटातील विकृत भाग सुमारे 17 टक्क्यांनी कमी झाला. अंतिम इन्फार्क्ट सुमारे 30 टक्के लहान होते आणि 2 व 7 व्या दिवशी मज्जासंस्थेच्या कार्याचे गुणांकन अधिक चांगले होते. प्रतिमांकनात केंद्रभाग आणि पेनम्ब्रा या दोन्ही भागांतील ऊतकांचे अस्तित्व अधिक चांगले टिकल्याचे दिसले. मज्जासंस्थेच्या संरक्षणावरील व्यापक संशोधनसाहित्यात रक्तप्रवाह पुन्हा सुरू होण्याच्या वेळी दिसलेले हे संरक्षण संपूर्ण मेंदूतील इस्किमिया आणि आघातावरील निष्कर्षांसोबत मांडले आहे.

धमनी अवरोधितच राहिल्यास चित्र बदलते. कायमस्वरूपी MCAO च्या एका प्रयोगात, इस्किमिया सुरू असताना दिलेल्या मिथिलीन ब्लूमुळे डिफ्युजन प्रतिमांकनात दिसणाऱ्या विकृत भागाचा विस्तार मंदावला आणि पर्फ्युजन-डिफ्युजनमधील विसंगती थोडा अधिक काळ टिकली. स्थानिक रक्तप्रवाह किंचित सुधारला, पण 24 तासांनंतरच्या अंतिम इन्फार्क्टच्या आकारमानात लक्षणीय फरक नव्हता. औषधाने धोक्यातील ऊतकांचे इन्फार्क्टमध्ये रूपांतर होण्यास विलंब केला; मात्र ते रक्तवाहिनी पुन्हा उघडण्याचा पर्याय ठरले नाही.

तिसरा तीव्र स्ट्रोक अभ्यास यंत्रणा आणि मात्रेबाबत आणखी तपशील देतो. अवरोध निर्माण झाल्यानंतर लगेच उदरपोकळीत दिलेल्या एका मात्रेने, 1 किंवा 10 mg/kg ऐवजी मधल्या 5 mg/kg मात्रेवर इन्फार्क्टमध्ये सर्वाधिक, सुमारे 50 टक्के, घट दर्शवली. त्यासोबत संवेदना आणि हालचालींच्या कार्याचे गुणांकनही अधिक चांगले होते. लेखकांनी याचा संबंध माइटोकॉन्ड्रियाची रचना टिकून राहणे आणि माइटोफॅजी वाढणे यांच्याशी जोडला. माइटोफॅजी म्हणजे नुकसान झालेल्या माइटोकॉन्ड्रियांचे निवडक निर्मूलन. त्यामुळे मात्रा, देण्याचा मार्ग आणि वेळापत्रक महत्त्वाचे ठरतात, आणि उंदरांसाठीच्या mg/kg मात्रा या मानवांतील स्ट्रोकच्या मात्रा नाहीत.

पेशीसंवर्धन: तेच औषध कधी मिळते यानुसार मदत करते किंवा हानी पोहोचवते

अॅस्ट्रोसाइट्सवरील प्रयोग सर्वाधिक बोधप्रद आहे आणि त्याचा सर्वाधिक चुकीचा उल्लेखही केला जातो. उंदरांच्या प्रमस्तिष्क बाह्यकातील प्राथमिक अॅस्ट्रोसाइट्स ग्लुकोज, पायरुवेट किंवा सीरम नसलेल्या माध्यमात 0.1 टक्के ऑक्सिजनवर 6 तास तीव्र अभावाच्या स्थितीत ठेवण्यात आले. त्यानंतर आवश्यक पदार्थ पुन्हा उपलब्ध करून 24 तास पुन्हा ऑक्सिजन पुरवण्यात आला. सुमारे निम्म्या पेशी मृत झाल्या, त्यामुळे या चाचणीत परिणाम सुधारतो की बिघडतो, दोन्ही दिशा दाखवण्यास वाव होता.

अभावाच्या टप्प्यात मिथिलीन ब्लू उपस्थित असताना पेशींचे अस्तित्व टिकण्याचे प्रमाण सुधारण्याऐवजी आणखी कमी झाले. त्याऐवजी पुन्हा ऑक्सिजन पुरवण्याच्या वेळी ते दिले असता, कमी micromolar सांद्रतेने पेशींची जीवनक्षमता सुधारली आणि ऑक्सिजनचा वापर, ग्लुकोजचे ग्रहण व ATP निर्मिती वाढली. सामान्य परिस्थितीत याच सांद्रतांनी ग्लुकोजचे ग्रहण 0.1 micromolar वर सुमारे 89 टक्क्यांनी आणि 1 micromolar वर सुमारे 200 टक्क्यांनी वाढवले. इजेनंतर ग्लायकोजेन आणि हेक्सोकायनेजची क्रिया टिकून राहिली, आणि सुपरऑक्साइडमध्ये मोजता येण्याजोगी वाढ दिसली नाही.

राखीव जनरेटरची उपमा वापरल्यास ही यंत्रणा समजणे सोपे होते. मिथिलीन ब्लू अपचायक समतुल्ये स्वीकारून ती सायटोक्रोम c आणि कॉम्प्लेक्स IV कडे पोहोचवणारा पर्यायी इलेक्ट्रॉन वाहक म्हणून काम करते. यामुळे आधीच्या टप्प्यांतील इलेक्ट्रॉन गळती कमी होत असताना इलेक्ट्रॉन प्रवाह आणि ATP निर्मितीला आधार मिळतो. तीव्र अभावाच्या वेळी ही चालना तोट्याची ठरते, कारण ऑक्सिजन आणि ग्लुकोज जवळजवळ नसताना ती चयापचयाची मागणी वाढवते. त्यामुळे उरलेले शेवटचे साठे अधिक वेगाने संपुष्टात येऊ शकतात. आवश्यक पदार्थ पुन्हा उपलब्ध झाल्यानंतर हेच वैशिष्ट्य फायदेशीर ठरते, कारण ते नुकसान झालेल्या माइटोकॉन्ड्रियांना पुन्हा उपलब्ध झालेला ऑक्सिजन आणि ग्लुकोज कार्यक्षमतेने वापरण्यास मदत करते. म्हणूनच माइटोकॉन्ड्रियातील इलेक्ट्रॉन हस्तांतरणावरील स्पष्टीकरणांमधील निष्कर्ष मांडताना अभावाच्या परिस्थितीचा संदर्भ जोडणे आवश्यक आहे.

एक सावधगिरीचा मुद्दा: वेळेसंबंधीचा हा नियम त्या विशिष्ट अॅस्ट्रोसाइट प्रयोगाला लागू होतो. संबंधित दुसऱ्या पेशी-अभ्यासात वेगळ्या प्रकारच्या पेशी, तुलनेने सौम्य अभाव आणि कमी सांद्रता वापरली होती; त्यात अभावाच्या काळात औषध दिले असतानाही संरक्षण दिसले. पेशींचा प्रकार, शिल्लक ऑक्सिजन, सांद्रता आणि प्रयोगपद्धती यांवर परिणामाची दिशा ठरते.

तीव्र MCAO, अॅस्ट्रोसाइट्समधील ऑक्सिजन-ग्लुकोजचा अभाव आणि दीर्घकालीन 2VO अल्प रक्तपुरवठा यांची तुलना करणारी मॉडेल व वेळेची आकृती; प्रत्येक पट्ट्यात मिथिलीन ब्लू देण्याची वेळ आणि मज्जासंस्था, रक्तप्रवाह व चयापचयाशी संबंधित परिणाम दाखवले आहेत.

दीर्घकाळ कमी रक्तप्रवाह: अनेक आठवड्यांतील स्मरणशक्ती, सायटोक्रोम ऑक्सिडेज आणि रक्तवाहिन्या

दीर्घकालीन प्रयोगांमध्ये एकाच आपत्कालीन बोलसऐवजी अनेक आठवडे दररोज कमी मात्रेतील उपचार वापरले गेले. पहिल्या अभ्यासात, कॅरोटिड धमनी कायमस्वरूपी अवरोधित केलेल्या उंदरांना एक महिना दररोज 4 mg/kg दिले गेले. तात्काळ कामगिरीऐवजी स्मृती दृढीकरणावर परिणाम करण्यासाठी प्रत्येक दैनंदिन प्रशिक्षण सत्रानंतर औषध देण्यात आले. अवरोधित धमन्या असलेल्या प्राण्यांना दृश्य फरक ओळखण्याची कामे शिकायला अधिक वेळ लागला आणि कठीण स्मरणशक्ती चाचणीत त्यांची कामगिरी कमी होती. मात्र पोहण्याची क्षमता, हालचालींची सक्रियता आणि वास ओळखण्याची क्षमता यांवर परिणाम झाला नव्हता. दररोजच्या उपचाराने सर्वसाधारण हालचालींचे वर्तन न बदलता शिकण्यातील आणि स्मरणशक्तीतील त्रुटी कमी केल्या.

पुढील अभ्यासात त्याच एक महिन्याच्या उपचारक्रमानंतर मेंदूच्या 44 भागांमध्ये सायटोक्रोम ऑक्सिडेजच्या क्रियेचे मापन केले गेले. हे एन्झाइम म्हणजेच माइटोकॉन्ड्रियातील कॉम्प्लेक्स IV. अवरोधामुळे दृश्य, प्रीफ्रंटल आणि पेरिरायनल कॉर्टेक्स, तसेच हिप्पोकॅम्पस आणि अॅमिग्डला यांतील एन्झाइमची क्रिया कमी झाली. दृश्य कॉर्टेक्स आणि हिप्पोकॅम्पस यांमधील समन्वित क्रियाही कमकुवत झाली. उपचाराने विविध भागांतील एन्झाइमची क्रिया टिकवली आणि त्या भागांमधील चयापचयविषयक सहसंबंध बळकट केले; टिकून राहिलेल्या क्रियेचा संबंध कामातील अधिक चांगल्या कामगिरीशी होता. हे सहसंबंध चयापचयाशी संबंधित एन्झाइमच्या समन्वित क्रियेचे वर्णन करतात; ते मानवांतील कार्यात्मक जोडणीचे थेट मोजमाप नाहीत. मेंदूतील ऊर्जा चयापचयावरील आढावे हा फरक स्पष्ट ठेवण्यास मदत करतात.

एका स्वतंत्र एक आठवड्याच्या अभ्यासात दररोज 2 mg/kg वापरले गेले आणि यंत्रणा तपासण्यासाठी एका जैविक मार्गाचा अवरोधक जोडण्यात आला. उपचाराने मेंदूतील रक्तप्रवाह सुमारे 60 वरून सुमारे 100 mL प्रति 100 g प्रति मिनिट इतका वाढला, आणि हिप्पोकॅम्पसमधील रक्तवाहिन्यांची घनता सुमारे 15.1 वरून 23 टक्क्यांपर्यंत वाढली. पेशींचे अस्तित्व टिकवणारा PI3K/Akt मार्ग अवरोधित केल्यावर या दोन्ही सुधारणा अंशतः मागे गेल्या, आणि उपचाराने फॉस्फोरिलेटेड Akt वाढले. रक्तप्रवाह, रक्तवाहिन्यांची घनता, अडथळा आणि चेतापेशींशी संबंधित निष्कर्ष केवळ चयापचयाच्या परिणामाऐवजी PI3K/Akt संकेतप्रक्रियेशी संबंधित मज्जा-रक्तवाहिन्यांच्या संरक्षणाकडे निर्देश करतात.

यापैकी काहीही आपत्कालीन स्ट्रोक उपचारांच्या समतुल्य का नाही

प्रयोगशाळेतील नियंत्रित परिस्थितीमुळे हे निष्कर्ष थेट लागू होत नाहीत. संवर्धित पेशींमध्ये रक्ताची गुठळी नसते किंवा औषधाचे शरीरातील शोषण, वितरण व उत्सर्जन यांची प्रक्रिया नसते. 2VO मॉडेलमध्ये संपूर्ण मेंदूतील रक्तप्रवाह दीर्घकाळ कमी असतो; काही मिनिटांपूर्वी तयार झालेल्या पेनम्ब्रासह अचानक उद्भवलेला स्थानिक एम्बोलस नसतो. उंदरांतील MCAO मध्येही तरुण, निरोगी प्राणी, भूल, एकसारखे अवरोध आणि काटेकोर वेळेनुसार औषध देणे यांचा वापर होतो. विविध प्रकारच्या गुठळ्या, अॅथेरोस्क्लेरोसिस, उच्च रक्तदाब, मधुमेह आणि लक्षणे सुरू झाल्याची अज्ञात वेळ असलेल्या वयस्क रुग्णांपेक्षा ही परिस्थिती वेगळी असते.

तीव्र इस्किमिक स्ट्रोकसाठी आपत्कालीन उपचार म्हणून मिथिलीन ब्लूची भूमिका कोणत्याही प्रकाशित यादृच्छिक मानवी चाचणीने स्थापित केलेली नाही. कधीकधी उद्धृत केल्या जाणाऱ्या एका मानवी प्रतिमांकन अभ्यासात स्ट्रोकचे रुग्ण नव्हे, तर 26 निरोगी प्रौढ सहभागी होते. तोंडावाटे दिलेल्या एका मात्रेने कार्याशी संबंधित मेंदूतील संकेत बदलले आणि स्मरणातून माहिती आठवण्याच्या कामगिरीत थोडी सुधारणा झाली. यावरून मध्यवर्ती मज्जासंस्थेवरील क्रिया दिसते, स्ट्रोकमधील परिणामकारकता नाही. सध्याचे आपत्कालीन मार्गदर्शन त्याऐवजी पात्र रुग्णांमध्ये शिरेतून थ्रॉम्बोलायसिस आणि योग्य मोठ्या रक्तवाहिन्यांच्या अवरोधांसाठी थ्रॉम्बेक्टॉमीद्वारे वेगाने रक्तप्रवाह पुन्हा सुरू करण्यावर भर देते. स्ट्रोकसाठीचे प्रमाणित आपत्कालीन उपचारमार्गच सिद्ध झालेले मार्ग आहेत. स्ट्रोकचा संशय असल्यास मिथिलीन ब्लू देण्यासाठी उपचारांना कधीही विलंब करू नये. पूर्वनैदानिक मात्रांवरून मानवी मात्रा ठरवण्याच्या व्यावहारिक मर्यादा, उंदरांच्या वेळापत्रकांना वैद्यकीय उपचारक्रम का मानता येत नाही हे स्पष्ट करतात.

सुरक्षिततेचा संदर्भ ही मर्यादा आणखी ठळक करतो. शिरेतून दिलेल्या मिथिलीन ब्लूसोबत गंभीर किंवा प्राणघातक सेरोटोनिन सिंड्रोमबाबत ठळक चौकटीतील इशारा दिलेला आहे, विशेषतः SSRIs, SNRIs आणि MAO अवरोधकांसह सेरोटोनिनशी संबंधित औषधांसोबत ते दिल्यास. स्ट्रोक होण्याच्या वयोगटातील अनेक रुग्ण ही औषधे घेतात. हिमोलायसिसच्या धोक्यामुळे G6PD कमतरतेमध्ये ते निषिद्ध आहे. ते नायट्रिक ऑक्साइड संकेतप्रक्रियाही रोखते, ज्यामुळे काही परिस्थितींमध्ये रक्तवाहिन्यांचा प्रतिरोध आणि रक्तदाब वाढतो. त्यामुळे त्याचे वर्णन केवळ मेंदूतील रक्तप्रवाह वाढवणारे औषध असे करू नये. संपादित मेथेमोग्लोबिनेमियासाठी मंजूर असलेला शिरेतून 1 mg/kg देण्याचा उपचारक्रम हा स्ट्रोकसाठीचा उपचारक्रम नाही.

प्रामाणिक सारांश मर्यादित असला तरी ठोस आहे. तात्पुरत्या स्थानिक इस्किमियामध्ये रक्तप्रवाह पुन्हा सुरू होण्याच्या आसपास दिलेल्या कमी मात्रेतील मिथिलीन ब्लूने उंदरांमध्ये विकृत भागाची वाढ कमी केली. कायमस्वरूपी अवरोधात त्याने इन्फार्क्ट होण्यास विलंब केला, पण तो रोखला नाही. अॅस्ट्रोसाइट्समध्ये तीव्र अभावाच्या वेळी त्याने हानी केली आणि पुन्हा ऑक्सिजन पुरवताना मदत केली. दीर्घकालीन अल्प रक्तपुरवठ्यात त्याने अनेक आठवडे सायटोक्रोम ऑक्सिडेज, रक्तवाहिन्या आणि स्मरणशक्ती टिकवली. एकच इलेक्ट्रॉन वाहक, तीन संदर्भ, तीन उत्तरे.