Albastrul de metilen în leziunile cerebrale: înțelegerea dovezilor preclinice

O lovitură la cap, o arteră blocată și o boală neurodegenerativă cu evoluție lentă pot duce toate la aceeași problemă: creierul nu mai are energia necesară pentru a-și îndeplini funcțiile. Acest rezultat comun explică de ce același compus apare constant în literatura de specialitate din toate cele trei domenii. Dar un rezultat comun nu înseamnă un concept comun. Un tratament administrat înaintea unei leziuni, unul administrat în prima oră după aceasta și unul evaluat luni mai târziu testează idei diferite, chiar dacă seringa conține același lichid albastru.

Acest articol urmărește partea din această literatură dedicată leziunilor. Analizează ce înseamnă utilizarea albastrului de metilen pentru leziunile cerebrale în experimentele pe animale, distinge leziunile traumatice de accidentele vasculare cerebrale și de neurodegenerarea cronică și arată de ce momentul administrării dozei explică majoritatea diferențelor dintre studii.

Trei leziuni, un singur deficit energetic

Mecanismul care leagă aceste modele se află în mitocondrii. În mod normal, electronii parcurg lanțul de transport al electronilor pentru a produce ATP, iar un lanț sănătos ține sub control speciile reactive de oxigen. După o leziune, unele componente ale lanțului funcționează defectuos, producția de ATP scade, iar producția de radicali liberi crește. Articolul de sinteză din Molecular Neurobiology din 2018 descrie albastrul de metilen ca pe un transportor alternativ de electroni: acceptă electroni de la NADH și îi transferă citocromului c, ceea ce crește activitatea complexului IV și restabilește sinteza ATP chiar și atunci când partea inițială a lanțului este afectată.

Cifrele raportate sunt concrete. În preparate celulare și secțiuni de țesut, activitatea complexului IV a crescut cu 30 până la 100 la sută, în timp ce consumul de oxigen a crescut în paralel, ceea ce indică faptul că electronii suplimentari au contribuit la un proces util, în loc să genereze radicali. Într-un model de accident vascular cerebral la șobolani, producția de ATP în regiunea afectată a fost cu aproximativ 30 la sută mai mare la 24 de ore după tratament decât la animalele netratate. Articolul de sinteză din Biochemistry (Moscow) din 2022 adaugă consecințele ulterioare: mai puțin stres oxidativ, mai puțină neuroinflamație, mai puțină apoptoză, precum și efecte asupra monoaminoxidazei, sintazei oxidului nitric, biogenezei mitocondriale, autofagiei și agregării proteinelor pliate incorect.

Așadar, conceptul este simplu. Leziunea blochează traseul normal al electronilor, iar albastrul de metilen oferă o rută alternativă. Tot ce urmează depinde de tipul leziunii, momentul administrării și modul de evaluare.

Leziunea traumatică nu este un accident vascular cerebral

Într-un model de traumatism cranio-cerebral, forța se exercită dintr-odată. Afectarea primară este mecanică: țesutul se rupe, vasele se sparg, iar bariera hematoencefalică devine permeabilă în câteva minute. Ceea ce albastrul de metilen ar putea influența în mod plauzibil este valul secundar care urmează în decurs de ore și zile, pe măsură ce mitocondriile din țesutul supraviețuitor își pierd funcția, inflamația se extinde, iar edemul se acumulează. Parametrii evaluați în aceste studii reflectă această succesiune: volumul leziunii, conținutul de apă al creierului, supraviețuirea neuronilor din apropierea impactului și comportamentul ulterior, precum recuperarea motorie sau învățarea într-un labirint.

Într-un model de accident vascular cerebral sau de ischemie globală, agresiunea are un tipar opus. Fluxul sanguin se oprește, deficitul energetic apare în câteva minute, iar restabilirea fluxului aduce propria leziune de reperfuzie. Aici, administrarea este sincronizată cu evenimentul vascular, adesea la câteva minute de la ocluzie sau reperfuzie, iar parametrii evaluați cuantifică soarta imediată a țesutului pe parcursul câtorva ore până la una sau două zile: dimensiunea infarctului, fluxul sanguin și recuperarea funcțională timpurie. Un tipar din literatura despre accidentele vasculare cerebrale este pretratamentul, în care animalele primesc doza înainte de ocluzia vasculară. Acesta testează prevenția într-un mod pe care niciun experiment privind traumatismele craniene nu l-ar putea reproduce etic la oameni.

Rezultatele privind accidentele vasculare cerebrale sunt cele mai solide din literatura despre leziuni și includ și cel mai clar rezultat negativ. Șobolanii cărora li s-a administrat albastru de metilen la reperfuzie, după o oră de ocluzie a arterei cerebrale medii, au avut infarcte cu 30 la sută mai mici în ziua 2, cu o conservare mai mare a nucleului amenințat și a penumbrei (Shen, 2013). Un studiu cu ocluzie permanentă a constatat o progresie mai lentă a țesutului amenințat spre infarct, dar nicio reducere a volumului final al infarctului la 24 de ore, la niciuna dintre dozele testate (Rodriguez, 2014). Un al treilea studiu cu ocluzie a redus dimensiunea infarctului aproximativ la jumătate la doza intermediară și a documentat direct ultrastructura mitocondrială și mitofagia în creierul ischemic, raportând totodată detaliul contraintuitiv că apoptoza măsurată a crescut pe măsură ce necroza a scăzut (Di, 2015). Iar în ischemia globală, perfuzia continuă cu doză mică a restabilit activitatea citocrom c oxidazei, nivelurile de ATP și potențialul membranei mitocondriale în regiunea hipocampică vulnerabilă CA1, a conservat acei neuroni și a protejat memoria spațială (Lu, 2016). Merită să ne oprim asupra acestei măsurători din CA1: date directe despre ATP și lanțul respirator din interiorul unui creier lezat, pe care literatura despre traumatismele cranio-cerebrale le deduce în cea mai mare parte, în loc să le măsoare.

Neurodegenerarea cronică diferă de ambele. Modelele bolilor Alzheimer, Parkinson și Huntington presupun administrarea la animale timp de săptămâni sau luni și măsoară agregarea proteinelor, procesarea dopaminei sau declinul cognitiv treptat. Acești parametri nu au aproape nimic în comun cu o leziune măsurată la câteva zile după impact. Cititorii care transferă un rezultat dintr-o categorie în alta mută o constatare peste o graniță pe care experimentele nu au traversat-o niciodată. Ghidul nostru despre literatura privind neurodegenerarea păstrează aceste studii de lungă durată în cadrul lor propriu, iar comparația cu dovezile exclusiv despre accidentele vasculare cerebrale separă în detaliu modelele bazate pe blocarea vaselor de cele bazate pe impact.

Ce au făcut efectiv modelele de TBI

Nu a fost publicat niciun studiu clinic la oameni privind albastrul de metilen în traumatismele cranio-cerebrale. Toate datele despre TBI provin din cercetări pe animale, în principal șobolani și șoareci, și se concentrează în jurul unui mic grup de experimente care merită menționate, deoarece detaliile lor diferă în moduri pe care rezumatele le estompează.

Primul studiu de impact cortical controlat a administrat șobolanilor 1 mg/kg intravenos la o oră după un impact ușor, apoi 0.5 mg/kg la trei ore (Watts, 2014). Volumul leziunii măsurat prin RMN a rămas mai mic la animalele tratate pe parcursul celor două săptămâni de urmărire. Numărul de pași greșiți la un test de mers a scăzut semnificativ în zilele 1, 2 și 7, dar nu și în ziua 14. La examinarea microscopică din ziua 14, neuronii în degenerare din cortexul lezat au fost în număr de 270 față de 368 pe câmp, iar cei cu colorație Nissl anormală, 41 față de 73. Cu alte cuvinte, protecție timpurie, cu un avantaj comportamental care se estompa până în a doua săptămână.

Un model de leziune difuză a folosit percuția cu fluid pe linia mediană la șoareci și o singură doză intravenoasă de 2 mg/kg în decurs de o jumătate de oră (Fenn, 2015). Animalele tratate au prezentat o expresie mai redusă a genelor inflamatorii, mai puține celule microgliale inflamatorii, mai puțin edem aparent și niciun comportament de tip depresiv în ziua 7. Rezultatele negative sunt la fel de importante: leziunea în sine a crescut doar modest conținutul de apă al creierului, iar albastrul de metilen nu a corectat scăderea în greutate sau deficitul de coordonare motorie. Un efect antiinflamator nu înseamnă protecție completă.

Două studii pe șoareci au folosit aceeași schemă, 1 mg/kg la o oră, 0.5 mg/kg la șase ore, apoi administrare zilnică timp de trei zile, și au aprofundat mecanismul. Într-un model de impact cortical, tratamentul a redus volumul leziunii la 24 de ore, 72 de ore și în ziua 14, conservând totodată neuronii și crescând markerii autofagiei (Zhao, 2016). Într-un model de percuție cu fluid, a redus apoptoza neuronală, a diminuat permeabilitatea unei bariere hematoencefalice afectate și a îmbunătățit scorurile neurologice pe parcursul a două săptămâni (Shen, 2019). Totuși, conținutul de apă al creierului nu a prezentat nicio diferență la 72 de ore în studiul Zhao, iar performanța la testul rotarod nu a prezentat nicio diferență în zilele 1 și 3 în studiul Shen. Parametrii privind leziunea și supraviețuirea celulară s-au îmbunătățit; cei privind edemul și funcția motorie timpurie nu au urmat întotdeauna aceeași evoluție.

Experimentul care se remarcă în privința momentului administrării este cel cu administrare întârziată (Watts, 2016). Folosind același model de impact, prima doză nu a fost administrată decât la 24 de ore după leziune. Până în ziua 2, grupul cu administrare întârziată a prezentat reduceri ale leziunii comparabile cu cele ale animalelor tratate în primele ore, iar reducerea a persistat în zilele 7 și 14. Semnalul comportamental a fost mai slab: ameliorarea pașilor greșiți în grupul cu administrare întârziată a fost o tendință nesemnificativă statistic. Un laborator, un model, o fereastră de 24 de ore. Aceasta este o dovadă reală că fereastra se extinde dincolo de primele ore, dar reprezintă și totalitatea dovezilor pentru această afirmație. Atenție la capcana cuvântului „întârziat” în alte contexte: o serie de studii rusești cu titluri axate pe neuroprotecția întârziată a administrat doza la 30 de minute și a folosit termenul „întârziat” pentru rezultate de lungă durată, nu pentru inițierea tardivă.

Un studiu mai mic despre leziuni focale la șobolani completează imaginea momentului administrării din direcția opusă: atât administrarea imediat înaintea leziunii, cât și administrarea la 30 de minute după aceasta au redus disfuncția membrelor (Stelmashook, 2019). Pretratamentul funcționează în laborator tocmai pentru că laboratorul programează leziunea.

Rigoarea în privința dozelor contează aici. Articolele de sinteză descriu dozele mici ca stimulând respirația mitocondrială, iar dozele mari ca inhibând-o, același tipar bifazic observat în farmacologia albastrului de metilen. De aceea, rezultatele nu pot fi interpretate ca „mai mult albastru, mai multă recuperare”. Fiecare studiu testează un punct de pe o curbă. Explicația relației doză-răspuns urmărește acea curbă în diferite modele, iar profilul de siguranță și efecte adverse descrie ce se întâmplă, în schimb, la doze mai mari.

Priviți tabelul în ansamblu: același compus, trei cronologii diferite. Prevenția aparține rândului din mijloc, tratamentul imediat primelor două, iar rezultatele tardive primului și celui de-al treilea.

Prevenție, tratament imediat, rezultate tardive

Prevenția este afirmația cel mai ușor de înțeles greșit. În modelele de ischemie, animalele care primesc doza înainte de ocluzia vasculară au rezultate mai bune, iar acest rezultat este uneori citat ca și cum albastrul de metilen ar proteja orice creier împotriva oricărei agresiuni viitoare. Nu arată așa ceva. Arată că mitocondriile pregătite cu o rută alternativă pentru electroni tolerează mai bine o întrerupere programată a fluxului sanguin. Nimeni nu programează un traumatism cranian.

Tratamentul imediat este zona în care se concentrează dovezile despre TBI. Administrarea în orele de după impact vizează cascada leziunii secundare în timp ce aceasta încă se desfășoară: deficit energetic, stres oxidativ, inflamație, edem. Îmbunătățirile parametrilor privind leziunea și edemul sunt efecte reale ale tratamentului, dar reprezintă tratarea unui proces, nu refacerea țesutului rupt.

Rezultatele tardive reprezintă al treilea concept. Comportamentul măsurat la săptămâni după leziune sau procesarea proteinelor măsurată după luni într-un model degenerativ răspund la întrebarea dacă protecția timpurie a persistat ori dacă procesele lente și-au schimbat cursul. O leziune mai mică la 24 de ore, o tendință comportamentală nesemnificativă după o doză întârziată cu 24 de ore și o îmbunătățire la testul cu labirint după luni de administrare cronică sunt trei afirmații diferite, cu trei cerințe diferite de demonstrare, iar în prezent doar prima își depășește pragul de confirmare de mai multe ori.

Ce nu pot arăta aceste dovezi

Fiecare rezultat de mai sus are aceeași limită. Mitocondriile rozătoarelor răspund la albastrul de metilen în moduri pe care mitocondriile umane le-ar putea împărtăși, dar un șobolan care primește o doză intravenoasă la câteva minute după un impact calibrat nu este o persoană care ajunge la urgență la câteva ore după o cădere. Anestezia, severitatea controlată a leziunii, animalele tinere și sănătoase și urmărirea de scurtă durată limitează toate posibilitatea de extrapolare. Nu există niciun studiu despre albastrul de metilen în leziunile provocate de explozii, astfel că tipul de leziune cel mai relevant pentru cititorii din mediul militar este cel pentru care există cele mai puține dovezi.

De asemenea, nu este oferită nicio extrapolare a dozelor. Literatura pe animale folosește căi intravenoase și intraperitoneale, la doze alese pentru controlul experimental, nu picăturile orale vândute cu amănuntul. Nimic din aceste studii nu stabilește o schemă de administrare pentru oameni, iar niciunul nu testează albastrul de metilen alături de îngrijirea standard pentru traumatismele craniene.

Așadar, rezumatul onest încape într-un singur paragraf. La rozătoare, albastrul de metilen administrat în apropierea momentului unei leziuni cerebrale traumatice sau ischemice păstrează producția de energie mitocondrială, iar această conservare este urmată de leziuni mai mici și scoruri de recuperare mai bune. Un studiu de impact a păstrat o parte din efectul asupra leziunii când prima doză a fost întârziată cu 24 de ore. Nu s-a testat dacă vreunul dintre aceste efecte apare în creierul uman lezat, iar literatura despre TBI și cea despre accidentele vasculare cerebrale testează momente diferite de administrare în raport cu parametri diferiți. Oricine vinde certitudini pe baza acestor dovezi adaugă un ingredient pe care experimentele nu l-au conținut niciodată.