Albastrul de metilen în cercetarea AVC-ului și a hipoperfuziei cerebrale: ce arată de fapt trei modele

O arteră blocată, o cultură celulară lipsită de nutrienți și un șobolan cu arterele de la nivelul gâtului îngustate par trei versiuni ale aceluiași experiment. Nu sunt. Fiecare abordează o întrebare diferită, iar albastrul de metilen oferă un răspuns diferit în fiecare. Dacă le confundați, literatura pare contradictorie. Dacă le separați, apare un tipar clar, determinat în principal de momentul administrării.

Această separare este întregul scop al analizei de față. Cele trei modele sunt AVC-ul focal acut, privarea de oxigen și glucoză urmată de reoxigenare în culturi celulare și hipoperfuzia cerebrală cronică desfășurată pe parcursul mai multor săptămâni. Mecanismul propus care le leagă este mitocondrial, dar rezultatele diferă deoarece contextul metabolic diferă.

Cele trei modele răspund unor întrebări diferite

AVC-ul focal acut la șobolani este produs de obicei prin ocluzia arterei cerebrale medii, abreviată MCAO. Un blocaj asemănător unui cheag creează un nucleu ischemic înconjurat de o penumbră, un țesut amenințat, dar potențial recuperabil dacă fluxul sanguin este restabilit. Întrebarea aici este dacă o intervenție încetinește extinderea infarctului sau păstrează funcția în perioada reperfuziei.

Privarea de oxigen și glucoză, abreviată OGD, operează la scara opusă. Celulele cerebrale cultivate sunt plasate într-un mediu aproape lipsit de oxigen și fără glucoză, apoi sunt readuse într-un mediu normal. Nu există cheag, circulație colaterală, tensiune arterială sau sistem imunitar. Întrebarea este strict celulară: ce se întâmplă cu respirația, ATP-ul și supraviețuirea când substraturile dispar și apoi revin.

Hipoperfuzia cerebrală cronică folosește ocluzia carotidiană bilaterală permanentă la șobolani, numită modelul 2VO. Fluxul sanguin către creierul anterior scade și rămâne redus timp de săptămâni. Nu există un infarct focal brusc și nici reperfuzie de urgență. Întrebarea este dacă săptămâni de susținere metabolică păstrează vasele, mitocondriile și memoria în timpul unui flux sanguin scăzut prelungit.

Prin urmare, o îmbunătățire a memoriei după o lună de tratament în modelul 2VO nu spune nimic direct despre salvarea creierului uman în timpul unei trombectomii de urgență. Distincția contează, deoarece majoritatea rezumatelor optimiste o omit.

AVC-ul acut: protecție la reperfuzie, întârziere în absența ei

Cel mai clar rezultat în context acut provine din MCAO tranzitorie cu reperfuzie. Șobolanii au fost supuși unei ocluzii de 60 de minute, apoi au primit albastru de metilen în doză mică, intravenos, începând de la reperfuzie, cu doze suplimentare la 3 ore și în ziua 2. RMN-ul a arătat că leziunea din grupul care a primit vehiculul a crescut cu aproximativ 19 la sută până în ziua 2, în timp ce leziunea din grupul tratat s-a micșorat cu aproximativ 17 la sută, cu infarcte finale cu circa 30 la sută mai mici și scoruri neurologice mai bune în zilele 2 și 7. Supraviețuirea țesutului atât din nucleul ischemic, cât și din penumbră, evaluată imagistic, s-a îmbunătățit. Literatura mai amplă privind neuroprotecția situează această protecție sincronizată cu reperfuzia alături de constatările privind ischemia globală și traumatismele.

Imaginea se schimbă când artera rămâne blocată. Într-un experiment cu MCAO permanentă, albastrul de metilen administrat în timpul ischemiei persistente a încetinit extinderea leziunii evidențiate prin difuzie și a prelungit pentru scurt timp discrepanța perfuzie-difuzie, cu un flux local ușor mai bun, dar volumul final al infarctului la 24 de ore nu a fost semnificativ diferit. A întârziat transformarea țesutului aflat în pericol, fără a înlocui redeschiderea vasului.

Un al treilea studiu în context acut adaugă nuanțe privind mecanismul și doza. O singură doză intraperitoneală imediat după ocluzie a produs cea mai mare reducere a infarctului, de aproximativ 50 la sută, la doza intermediară de 5 mg/kg, nu la 1 sau 10 mg/kg, împreună cu scoruri senzoriomotorii mai bune. Autorii au asociat acest rezultat cu păstrarea structurii mitocondriale și creșterea mitofagiei, eliminarea selectivă a mitocondriilor deteriorate. Prin urmare, doza, calea și schema de administrare contează, iar valorile în mg/kg folosite la șobolani nu sunt doze pentru AVC la oameni.

Cultura celulară: aceeași substanță ajută sau dăunează în funcție de momentul administrării

Experimentul pe astrocite este cel mai instructiv și cel mai frecvent citat greșit. Astrocite corticale primare de șoarece au fost supuse unei privări severe timp de 6 ore, la 0.1 la sută oxigen, într-un mediu fără glucoză, piruvat sau ser, urmate de 24 de ore de reoxigenare cu substraturile restabilite. Aproximativ jumătate dintre celule au murit, ceea ce permite testului să evidențieze efecte în ambele direcții.

Când albastrul de metilen a fost prezent în faza de privare, supraviețuirea s-a înrăutățit, nu s-a îmbunătățit. Când a fost introdus la reoxigenare, în schimb, concentrațiile micromolare mici au îmbunătățit viabilitatea și au crescut consumul de oxigen, captarea glucozei și producția de ATP. În condiții normale, aceleași concentrații au crescut captarea glucozei cu circa 89 la sută la 0.1 micromolar și cu aproximativ 200 la sută la 1 micromolar, cu păstrarea glicogenului și a activității hexokinazei după leziune și fără o creștere măsurată a superoxidului.

Mecanismul este mai ușor de înțeles prin analogie cu un generator de rezervă. Albastrul de metilen acționează ca un transportor alternativ de electroni care acceptă echivalenți reducători și îi transferă către citocromul c și complexul IV, susținând fluxul de electroni și sinteza ATP, concomitent cu reducerea scăpărilor de electroni din etapele anterioare. În timpul privării severe, această stimulare este un dezavantaj, deoarece crește necesarul metabolic când oxigenul și glucoza sunt aproape absente, ceea ce poate epuiza mai repede ultimele rezerve. După revenirea substraturilor, aceeași proprietate devine un avantaj, deoarece ajută mitocondriile deteriorate să folosească eficient oxigenul și glucoza restabilite. Tot de aceea, constatările din explicațiile despre transferul mitocondrial de electroni trebuie prezentate împreună cu contextul privării.

O precizare: această regulă privind momentul administrării se aplică preparatului respectiv de astrocite. Un studiu celular asociat, cu un alt tip de celule, o privare mai ușoară și o concentrație mai mică, a constatat protecție chiar și în cazul expunerii în timpul privării. Tipul celular, oxigenul rezidual, concentrația și protocolul determină sensul efectului.

Flux sanguin scăzut cronic: memorie, citocrom oxidază și vase pe parcursul săptămânilor

Experimentele cronice au folosit tratament zilnic în doză mică timp de săptămâni, nu un singur bolus de urgență. În primul studiu, șobolanii cu ocluzie carotidiană permanentă au primit zilnic 4 mg/kg timp de o lună, după fiecare sesiune zilnică de antrenament, pentru a viza consolidarea, nu performanța imediată. Animalele cu ocluzie au învățat mai lent sarcinile de discriminare vizuală și au avut rezultate mai slabe la o probă dificilă de memorie, în timp ce capacitatea de a înota, activitatea motorie și recunoașterea mirosurilor nu au fost afectate. Tratamentul zilnic a atenuat deficitele de învățare și memorie fără a modifica comportamentul motor general.

Un studiu ulterior a cartografiat citocrom oxidaza, care reprezintă complexul IV mitocondrial, în 44 de regiuni cerebrale după aceeași schemă de o lună. Ocluzia a redus activitatea enzimatică în cortexul vizual, prefrontal și peririnal, precum și în hipocamp și amigdală, și a slăbit activitatea coordonată dintre cortexul vizual și hipocamp. Tratamentul a păstrat activitatea enzimatică regională și a consolidat aceste corelații metabolice interregionale, iar activitatea păstrată s-a corelat cu o performanță mai bună la sarcini. Aceste corelații descriu activitatea coordonată a enzimelor metabolice, nu măsurători directe ale conectivității funcționale umane, o distincție pe care analizele metabolismului energetic cerebral ajută să o păstrăm clară.

Un studiu separat, de o săptămână, a folosit zilnic 2 mg/kg și a adăugat un inhibitor al căii de semnalizare pentru a testa mecanismul. Cu tratamentul, fluxul sanguin cerebral a crescut de la aproximativ 60 la aproximativ 100 mL per 100 g pe minut, iar densitatea vasculară hipocampică a crescut de la aproximativ 15.1 la 23 la sută. Ambele creșteri au fost parțial inversate când calea de supraviețuire PI3K/Akt a fost blocată, iar Akt fosforilat a crescut odată cu tratamentul. Constatările privind fluxul sanguin, densitatea vasculară, bariera și neuronii indică o protecție neurovasculară legată de semnalizarea PI3K/Akt, nu un efect pur metabolic.

De ce nimic din toate acestea nu echivalează cu îngrijirea de urgență a AVC-ului

Controlul condițiilor de laborator este motivul pentru care aceste rezultate nu se transferă direct. Celulele cultivate nu au tromb sau farmacocinetică. Modelul 2VO reprezintă un flux sanguin global scăzut și prelungit, nu o embolie focală bruscă, cu o penumbră apărută de câteva minute. Chiar și MCAO la șobolani folosește animale tinere și sănătoase, anestezie, ocluzii uniforme și administrare la momente precis stabilite, spre deosebire de pacienții mai în vârstă, cu cheaguri variate, ateroscleroză, hipertensiune, diabet și momente de debut necunoscute.

Niciun studiu randomizat publicat la oameni nu a consacrat albastrul de metilen ca tratament de urgență pentru AVC-ul ischemic acut. Un studiu imagistic la oameni, citat uneori, a inclus 26 de adulți sănătoși, nu pacienți cu AVC, iar o singură doză orală a modificat semnalele cerebrale asociate sarcinilor, cu o mică îmbunătățire a reamintirii. Acest lucru arată activitate la nivelul sistemului nervos central, nu eficacitate în AVC. Recomandările actuale pentru urgențe se concentrează, în schimb, pe reperfuzia rapidă prin tromboliză intravenoasă la pacienții eligibili și pe trombectomie pentru ocluziile de vase mari corespunzătoare, iar protocoalele standard de urgență pentru AVC rămân singura cale dovedită. Îngrijirea unui AVC suspectat nu trebuie niciodată întârziată pentru administrarea albastrului de metilen, iar limitele practice ale extrapolării dozelor preclinice explică de ce schemele pentru șobolani nu pot fi interpretate ca scheme clinice.

Contextul de siguranță întărește această delimitare. Albastrul de metilen intravenos are un avertisment încadrat privind sindromul serotoninergic grav sau fatal atunci când este combinat cu medicamente serotoninergice, inclusiv ISRS, IRSN și inhibitori MAO, pe care mulți pacienți de vârsta celor cu AVC le iau. Este contraindicat în deficitul de G6PD din cauza riscului de hemoliză. De asemenea, inhibă semnalizarea oxidului nitric, ceea ce crește rezistența vasculară și presiunea în anumite condiții, așa că nu ar trebui descris pur și simplu ca un medicament care crește fluxul sanguin cerebral. Schema intravenoasă aprobată de 1 mg/kg pentru methemoglobinemia dobândită nu este o schemă pentru AVC.

Concluzia onestă este limitată, dar reală. În perioada reperfuziei, în ischemia focală tranzitorie, albastrul de metilen în doză mică a redus evoluția leziunii la șobolani. În condiții de ocluzie permanentă, a întârziat infarctul, dar nu l-a prevenit. La astrocite, a dăunat în timpul privării severe și a ajutat la reoxigenare. În timpul hipoperfuziei cronice, a păstrat citocrom oxidaza, vasele și memoria pe parcursul săptămânilor. Un transportor, trei contexte, trei răspunsuri.