स्ट्रोक र मस्तिष्कमा न्यून रक्तप्रवाहको अनुसन्धानमा मेथिलिन ब्लू: तीन मोडेलले वास्तवमा के देखाउँछन्

अवरुद्ध धमनी, आवश्यक पोषक पदार्थबाट वञ्चित कोशिका कल्चर र घाँटीका धमनी साँघुरिएका मुसालाई हेर्दा एउटै प्रयोगका तीन रूपजस्ता लाग्न सक्छन्। तर ती एउटै होइनन्। प्रत्येकले फरक प्रश्न सोध्छ, र मेथिलिन ब्लूले प्रत्येकमा फरक उत्तर दिन्छ। तिनलाई मिसाएर हेर्दा अनुसन्धान साहित्य विरोधाभासी देखिन्छ। छुट्टाछुट्टै हेर्दा स्पष्ट ढाँचा देखिन्छ, जसलाई मुख्यतः प्रयोगको समयले निर्धारण गर्छ।

यो समीक्षाको मूल उद्देश्य नै ती भिन्नतालाई छुट्याउनु हो। ती तीन मोडेल हुन्: तीव्र स्थानीय स्ट्रोक, कल्चर गरिएका कोशिकामा अक्सिजन-ग्लुकोज अभावपछि पुनः अक्सिजन आपूर्ति, र हप्तौँसम्म रहने मस्तिष्कको दीर्घकालीन न्यून रक्तप्रवाह। तिनलाई जोड्ने प्रस्तावित कार्यविधि माइटोकन्ड्रियासँग सम्बन्धित छ, तर चयापचयको अवस्था फरक हुने भएकाले परिणाम पनि फरक हुन्छन्।

तीन मोडेलले फरक प्रश्नको उत्तर दिन्छन्

मुसामा तीव्र स्थानीय स्ट्रोक सामान्यतया मध्य मस्तिष्क धमनी अवरुद्ध गरेर उत्पन्न गरिन्छ, जसलाई संक्षेपमा MCAO भनिन्छ। रगतको थक्काजस्तो अवरोधले इस्किमिक केन्द्र बनाउँछ, जसको वरिपरि पेनुम्ब्रा हुन्छ। यो जोखिममा परेको तन्तु हो, तर रक्तप्रवाह फर्किएमा सम्भावित रूपमा बचाउन सकिन्छ। यहाँ प्रश्न यो हो कि कुनै हस्तक्षेपले इन्फार्क्टको विस्तार सुस्त पार्छ वा रक्तप्रवाह पुनःस्थापनाको आसपास कार्यक्षमता जोगाउँछ कि जोगाउँदैन।

अक्सिजन-ग्लुकोज अभाव, संक्षेपमा OGD, यसको विपरीत स्तरमा प्रयोग गरिन्छ। कल्चर गरिएका मस्तिष्क कोशिकालाई ग्लुकोज नभएको र अक्सिजन लगभग शून्य भएको अवस्थामा राखिन्छ, त्यसपछि सामान्य माध्यममा फर्काइन्छ। यसमा न थक्का हुन्छ, न वैकल्पिक रक्तसञ्चार, न रक्तचाप, न त प्रतिरक्षा प्रणाली। प्रश्न पूर्णतः कोशिकीय हुन्छ: आवश्यक पदार्थ हराउँदा र फेरि फर्किँदा कोशिकीय श्वसन, ATP र जीवित रहने क्षमतामा के हुन्छ?

मस्तिष्कको दीर्घकालीन न्यून रक्तप्रवाहका लागि मुसामा दुवैतर्फका क्यारोटिड धमनी स्थायी रूपमा अवरुद्ध गरिन्छ। यसलाई 2VO मोडेल भनिन्छ। अग्र मस्तिष्कमा रक्तप्रवाह घट्छ र हप्तौँसम्म कम नै रहन्छ। यसमा अचानक हुने स्थानीय इन्फार्क्ट वा आपत्कालीन रक्तप्रवाह पुनःस्थापना हुँदैन। प्रश्न यो हो कि हप्तौँसम्म दिइएको चयापचयसम्बन्धी सहयोगले लामो समयको न्यून रक्तप्रवाहमा रक्तनली, माइटोकन्ड्रिया र स्मरणशक्ति जोगाउँछ कि जोगाउँदैन।

त्यसैले 2VO मोडेलमा एक महिनाको उपचारपछि स्मरणशक्तिमा आएको सुधारले आपत्कालीन थ्रोम्बेक्टोमीका बेला मानव मस्तिष्क बचाउनेबारे प्रत्यक्ष रूपमा केही बताउँदैन। यो भिन्नता महत्त्वपूर्ण छ, किनकि अधिकांश आशावादी सारांशले यसलाई छुटाउँछन्।

तीव्र स्ट्रोक: रक्तप्रवाह पुनःस्थापनामा संरक्षण, त्यसबिना ढिलाइ

सबैभन्दा स्पष्ट तीव्र परिणाम रक्तप्रवाह पुनःस्थापनासहितको अस्थायी MCAO बाट आएको हो। मुसामा 60 मिनेटसम्म अवरोध गरियो, त्यसपछि रक्तप्रवाह पुनःस्थापना सुरु हुँदा नसामार्फत न्यून मात्राको मेथिलिन ब्लू दिइयो। थप मात्रा 3 घण्टामा र दिन 2 मा दिइयो। MRI मा दिन 2 सम्म औषधि बोक्ने माध्यम मात्र पाएको समूहको क्षति क्षेत्र करिब 19 प्रतिशत बढेको देखियो, जबकि उपचार पाएको समूहको क्षति क्षेत्र करिब 17 प्रतिशत घट्यो। अन्तिम इन्फार्क्ट करिब 30 प्रतिशत साना थिए र दिन 2 तथा 7 मा स्नायुसम्बन्धी मूल्याङ्कनका स्कोर राम्रो थिए। इमेजिङमा केन्द्र र पेनुम्ब्रा दुवैको तन्तु जीवित रहने अवस्था सुधारिएको देखियो। व्यापक स्नायु-संरक्षणसम्बन्धी अनुसन्धान साहित्यले रक्तप्रवाह पुनःस्थापनाको समयमा देखिएको यो संरक्षणलाई समग्र मस्तिष्कको इस्किमिया र आघातसम्बन्धी निष्कर्षसँगै राख्छ।

धमनी अवरुद्ध नै रहँदा अवस्था बदलिन्छ। स्थायी MCAO प्रयोगमा जारी इस्किमियाका बेला दिइएको मेथिलिन ब्लूले डिफ्युजन इमेजिङमा देखिने क्षति क्षेत्रको विस्तार सुस्त पार्‍यो र पर्फ्युजन-डिफ्युजन असमानता केही समय लम्ब्यायो। स्थानीय रक्तप्रवाह पनि अलिकति राम्रो भयो, तर 24 घण्टामा अन्तिम इन्फार्क्टको आयतनमा उल्लेख्य भिन्नता थिएन। यसले जोखिममा परेको तन्तु इन्फार्क्टमा परिणत हुने प्रक्रियालाई ढिलाइ गर्‍यो, तर रक्तनली पुनः खोल्ने कार्यको विकल्प बनेन।

तेस्रो तीव्र अध्ययनले कार्यविधि र मात्रासम्बन्धी थप सूक्ष्मता देखाउँछ। अवरोधलगत्तै उदरगुहामा दिइएको एकल मात्राबाट इन्फार्क्टमा सबैभन्दा ठूलो कमी, करिब 50 प्रतिशत, 1 वा 10 mg/kg मा नभई बीचको 5 mg/kg मात्रामा देखियो। साथै, संवेदनात्मक तथा चालसम्बन्धी स्कोर पनि राम्रो भए। लेखकहरूले यसलाई माइटोकन्ड्रियाको संरचना सुरक्षित रहनु र माइटोफेजी बढ्नुसँग जोडे। माइटोफेजी भनेको क्षतिग्रस्त माइटोकन्ड्रियालाई छानेर हटाउने प्रक्रिया हो। त्यसैले मात्रा, दिने मार्ग र समयतालिका महत्त्वपूर्ण हुन्छन्, र मुसाका mg/kg मानहरू मानव स्ट्रोकका मात्रा होइनन्।

कोशिका कल्चर: एउटै औषधिले पुग्ने समयअनुसार सहयोग वा हानि गर्छ

एस्ट्रोसाइट प्रयोग सबैभन्दा शिक्षाप्रद छ र सबैभन्दा धेरै गलत उद्धृत पनि गरिन्छ। मुसाको मस्तिष्ककोर्टेक्सबाट प्राप्त प्राथमिक एस्ट्रोसाइटलाई ग्लुकोज, पाइरुभेट वा सिरम नभएको माध्यममा 0.1 प्रतिशत अक्सिजनसहित 6 घण्टाको गम्भीर अभावमा राखियो। त्यसपछि आवश्यक पदार्थ पुनः उपलब्ध गराएर 24 घण्टासम्म अक्सिजन आपूर्ति फर्काइयो। करिब आधा कोशिका मरे, जसले परीक्षणलाई सकारात्मक वा नकारात्मक दुवै दिशाको प्रभाव देखाउन सक्ने ठाउँ दियो।

अभावको चरणमा मेथिलिन ब्लू उपस्थित हुँदा कोशिकाको जीवित रहने अवस्था राम्रो नभई झन् खराब भयो। यसको सट्टा पुनः अक्सिजन आपूर्ति सुरु हुँदा दिइएमा, न्यून माइक्रोमोलर सान्द्रताले कोशिकाको जीवित रहने क्षमता सुधार्‍यो र अक्सिजन खपत, ग्लुकोज ग्रहण तथा ATP उत्पादन बढायो। सामान्य अवस्थामा तिनै सान्द्रताले 0.1 माइक्रोमोलरमा ग्लुकोज ग्रहण करिब 89 प्रतिशत र 1 माइक्रोमोलरमा करिब 200 प्रतिशत बढाए। चोटपछि ग्लाइकोजन र हेक्सोकाइनेज गतिविधि सुरक्षित रहे, र मापनमा सुपरअक्साइड बढेको देखिएन।

यो कार्यविधिलाई वैकल्पिक विद्युत् जेनेरेटरसँग तुलना गर्दा बुझ्न सजिलो हुन्छ। मेथिलिन ब्लूले अपचायक समतुल्यहरू ग्रहण गरेर तिनलाई साइटोक्रोम c र कम्प्लेक्स IV तर्फ पठाउने वैकल्पिक इलेक्ट्रोन वाहकका रूपमा काम गर्छ। यसले इलेक्ट्रोन प्रवाह र ATP संश्लेषणलाई सहयोग गर्छ र अघिल्ला चरणहरूमा इलेक्ट्रोन चुहावट घटाउँछ। गम्भीर अभावका बेला यो उत्तेजना हानिकारक हुन्छ, किनकि अक्सिजन र ग्लुकोज लगभग नभएको अवस्थामा यसले चयापचयको माग बढाउँछ, जसले बाँकी अन्तिम भण्डार अझ छिटो सकाउन सक्छ। आवश्यक पदार्थ फर्किएपछि त्यही गुण उपयोगी बन्छ, किनकि यसले क्षतिग्रस्त माइटोकन्ड्रियालाई पुनः उपलब्ध अक्सिजन र ग्लुकोज कुशलतापूर्वक प्रयोग गर्न सहयोग गर्छ। यही कारणले माइटोकन्ड्रियाको इलेक्ट्रोन स्थानान्तरण व्याख्या गर्ने सामग्रीका निष्कर्षसँग अभावको सन्दर्भ पनि जोडिनुपर्छ।

एउटा सावधानी: समयसम्बन्धी यो नियम उक्त एस्ट्रोसाइट परीक्षणको अवस्थासँग सम्बन्धित छ। फरक कोशिका प्रकार, कम गम्भीर अभाव र कम सान्द्रता प्रयोग गरिएको अर्को सम्बन्धित कोशिका अध्ययनले अभावकै बेला मेथिलिन ब्लूको सम्पर्कमा राख्दा पनि संरक्षण देखायो। कोशिकाको प्रकार, बाँकी अक्सिजन, सान्द्रता र प्रयोगको विधिले प्रभाव सकारात्मक वा नकारात्मक हुने निर्धारण गर्छन्।

दीर्घकालीन न्यून रक्तप्रवाह: हप्तौँमा स्मरणशक्ति, साइटोक्रोम अक्सिडेज र रक्तनली

दीर्घकालीन प्रयोगहरूमा हप्तौँसम्म दैनिक न्यून मात्राको उपचार प्रयोग गरियो, एकपटकको आपत्कालीन बोलस होइन। पहिलो अध्ययनमा स्थायी क्यारोटिड अवरोध भएका मुसालाई एक महिनासम्म दैनिक 4 mg/kg दिइयो। तत्कालको कार्यसम्पादनभन्दा स्मृति सुदृढीकरणलाई लक्षित गर्न प्रत्येक दिनको प्रशिक्षण सत्रपछि मात्रा दिइयो। अवरोध भएका जनावरले दृश्य भेद छुट्याउने कार्यहरू बिस्तारै सिके र कठिन स्मृति परीक्षणमा कमजोर प्रदर्शन गरे। तर पौडिने क्षमता, शारीरिक गतिविधि र गन्ध पहिचानमा असर परेन। दैनिक उपचारले सामान्य चालसम्बन्धी व्यवहार नबदली सिकाइ र स्मरणशक्तिका कमी घटायो।

त्यसपछिको अध्ययनले उही एक महिनाको उपचार तालिकापछि मस्तिष्कका 44 क्षेत्रमा साइटोक्रोम अक्सिडेजको नक्साङ्कन गर्‍यो। यो माइटोकन्ड्रियाको कम्प्लेक्स IV हो। अवरोधले दृश्य, प्रिफ्रन्टल र पेरिराइनल कोर्टेक्सका साथै हिप्पोक्याम्पस र एमिग्डालामा एन्जाइम गतिविधि घटायो। यसले दृश्य कोर्टेक्स र हिप्पोक्याम्पसबीचको समन्वित गतिविधि पनि कमजोर बनायो। उपचारले क्षेत्रगत एन्जाइम गतिविधि जोगायो र ती अन्तरक्षेत्रीय चयापचय सहसम्बन्ध बलियो बनायो; सुरक्षित रहेको गतिविधि राम्रो कार्यसम्पादनसँग सम्बन्धित थियो। यी सहसम्बन्धले समन्वित चयापचय एन्जाइम गतिविधि जनाउँछन्, मानव मस्तिष्कको कार्यात्मक सम्पर्कको प्रत्यक्ष मापन होइनन्। मस्तिष्कको ऊर्जा चयापचयसम्बन्धी समीक्षाहरूले यो भिन्नता स्पष्ट राख्न सहयोग गर्छन्।

छुट्टै एक हप्ताको अध्ययनले दैनिक 2 mg/kg प्रयोग गर्‍यो र कार्यविधि परीक्षण गर्न एउटा सङ्केतमार्ग अवरोधक थप्यो। उपचारसँगै मस्तिष्कको रक्तप्रवाह प्रति मिनेट प्रति 100 g करिब 60 बाट करिब 100 mL पुग्यो, र हिप्पोक्याम्पसमा रक्तनलीको घनत्व करिब 15.1 बाट 23 प्रतिशत पुग्यो। PI3K/Akt अस्तित्व-रक्षा सङ्केतमार्ग अवरुद्ध गर्दा दुवै सुधार आंशिक रूपमा उल्टिए, र उपचारसँगै फस्फोरिलेटेड Akt बढ्यो। रक्तप्रवाह, रक्तनलीको घनत्व, अवरोधक तह र न्युरोनसम्बन्धी निष्कर्षले विशुद्ध चयापचय प्रभावभन्दा PI3K/Akt सङ्केतसँग जोडिएको स्नायु-रक्तनली संरक्षणतर्फ सङ्केत गर्छन्।

यीमध्ये कुनै पनि कुरा किन आपत्कालीन स्ट्रोक उपचार बराबर होइन

प्रयोगशालामा हुने नियन्त्रित अवस्था नै यी परिणाम प्रत्यक्ष रूपमा लागू नहुने कारण हो। कल्चर गरिएका कोशिकामा न रक्तथक्का हुन्छ, न शरीरमा औषधिको अवशोषण, वितरण वा निष्कासनका प्रक्रिया। 2VO मोडेल लामो समयसम्म समग्र मस्तिष्कमा रहने न्यून रक्तप्रवाह हो, केही मिनेटअघि बनेको पेनुम्ब्रासहितको अचानक स्थानीय एम्बोलस होइन। मुसाको MCAO मा समेत जवान र स्वस्थ जनावर, एनेस्थेसिया, एकरूप अवरोध र ठीक समयमा दिइएका मात्रा प्रयोग गरिन्छन्। यो विविध थक्का, एथेरोस्क्लेरोसिस, उच्च रक्तचाप, मधुमेह र सुरु भएको समय अज्ञात हुने वृद्ध बिरामीहरूको अवस्थाभन्दा फरक छ।

प्रकाशित कुनै पनि यादृच्छिक मानव परीक्षणले मेथिलिन ब्लूलाई तीव्र इस्किमिक स्ट्रोकको आपत्कालीन उपचारका रूपमा स्थापित गरेको छैन। कहिलेकाहीँ उद्धृत गरिने एउटा मानव इमेजिङ अध्ययनमा स्ट्रोकका बिरामी होइन, 26 स्वस्थ वयस्क सहभागी थिए। मुखबाट दिइएको एकल मात्राले कार्यसँग सम्बन्धित मस्तिष्क सङ्केत बदलेको थियो र स्मृति पुनःस्मरणमा सानो सुधार देखिएको थियो। त्यसले केन्द्रीय स्नायु प्रणालीमा गतिविधि देखाउँछ, स्ट्रोकमा प्रभावकारिता होइन। हालको आपत्कालीन मार्गदर्शनले यसको सट्टा योग्य बिरामीमा नसामार्फत थ्रोम्बोलाइसिस र उपयुक्त ठूला रक्तनलीका अवरोधमा थ्रोम्बेक्टोमीद्वारा छिटो रक्तप्रवाह पुनःस्थापनालाई प्राथमिकता दिन्छ। मानक आपत्कालीन स्ट्रोक उपचार प्रक्रिया नै प्रमाणित एकमात्र मार्ग रहन्छन्। स्ट्रोकको शङ्का हुँदा मेथिलिन ब्लू दिनका लागि उपचारमा कहिल्यै ढिलाइ गर्नु हुँदैन। पूर्वक्लिनिकल मात्रालाई मानवमा लागू गर्ने अनुमानका व्यावहारिक सीमाले मुसाको समयतालिकालाई किन क्लिनिकल उपचार तालिका मान्न सकिँदैन भन्ने स्पष्ट गर्छन्।

सुरक्षाको सन्दर्भले यो सीमा अझ बलियो बनाउँछ। नसामार्फत दिइने मेथिलिन ब्लूमा सेरोटोनिनमा प्रभाव पार्ने औषधि, जस्तै SSRIs, SNRIs र MAO अवरोधकसँग संयोजन गर्दा गम्भीर वा घातक सेरोटोनिन सिन्ड्रोम हुन सक्ने बाकसभित्रको चेतावनी हुन्छ। स्ट्रोक हुने उमेर समूहका धेरै बिरामीले यस्ता औषधि लिन्छन्। हेमोलाइसिसको जोखिमका कारण G6PD कमी भएका व्यक्तिमा यसको प्रयोग निषेधित छ। यसले नाइट्रिक अक्साइड सङ्केत पनि रोक्छ, जसले केही अवस्थामा रक्तनलीको प्रतिरोध र रक्तचाप बढाउँछ। त्यसैले यसलाई केवल मस्तिष्कको रक्तप्रवाह बढाउने औषधिका रूपमा वर्णन गर्नु हुँदैन। अर्जित मेथेमोग्लोबिनेमियाका लागि स्वीकृत नसामार्फत दिइने 1 mg/kg उपचार तालिका स्ट्रोकको उपचार तालिका होइन।

इमानदार सारांश सीमित छ, तर वास्तविक छ। अस्थायी स्थानीय इस्किमियामा रक्तप्रवाह पुनःस्थापनाको आसपास दिइएको न्यून मात्राको मेथिलिन ब्लूले मुसामा क्षति क्षेत्रको विस्तार घटायो। स्थायी अवरोधमा यसले इन्फार्क्ट हुन ढिलाइ गर्‍यो, तर रोक्न सकेन। एस्ट्रोसाइटमा यसले गम्भीर अभावका बेला हानि गर्‍यो र पुनः अक्सिजन आपूर्ति हुँदा सहयोग गर्‍यो। दीर्घकालीन न्यून रक्तप्रवाहमा यसले हप्तौँसम्म साइटोक्रोम अक्सिडेज, रक्तनली र स्मरणशक्ति जोगायो। एउटै इलेक्ट्रोन वाहक, तीन सन्दर्भ, तीन उत्तर।