Albastrul de metilen și neurotransmițătorii: serotonină, dopamină, GABA și acetilcolină

O afirmație frecventă despre albastrul de metilen spune că mărește nivelul serotoninei, mărește nivelul dopaminei, calmează GABA și potențează acetilcolina, toate deodată. Această afirmație tratează patru constatări de laborator distincte ca pe un singur efect în organismul unei persoane. Lucrările pe care se bazează au măsurat ținte diferite, în preparate diferite, la concentrații care diferă cu un factor de aproximativ o mie. Odată ce separăm țintele, imaginea devine atât mai interesantă, cât și mai prudentă decât permite acea singură afirmație.

Ideea de bază este simplă. O moleculă care se leagă de o enzimă într-o eprubetă a făcut un singur lucru: s-a legat de o enzimă într-o eprubetă. Dacă acest lucru modifică nivelul unui neurotransmițător într-un creier viu depinde de concentrația care ajunge în țesut, de forma chimică în care se află molecula la sosire și de toate celelalte acțiuni ale moleculei la aceeași concentrație. Fiecare secțiune de mai jos păstrează aceste trei întrebări alături de constatarea la care se referă.

Serotonina: două ținte, două concentrații

Dintre cele patru sisteme, cel al serotoninei are cele mai solide dovezi, iar acestea provin de la două ținte moleculare distincte, care nu trebuie confundate.

Prima țintă este monoaminoxidaza de tip A, enzima mitocondrială care descompune serotonina. MAO-A umană purificată este inhibată de albastrul de metilen, care acționează ca inhibitor cu legare strânsă, cu un Ki de aproximativ 27 nanomolari, în timp ce MAO-B necesită concentrații mult mai mari înainte de a fi afectată, după cum arată studiul cinetic care a asociat colorantul cu toxicitatea serotoninergică. O serie de cercetări conexe a identificat aceeași selectivitate în țesutul pineal de șobolan, unde blocarea MAO-A a crescut nivelurile indolilor derivați din serotonină, a redus nivelul metabolitului serotoninei 5-HIAA și a modificat un reflex de redresare asociat serotoninei la broaște, conform studiului despre coloranții redox și indolii pineali. Două preparate diferite, aceeași direcție: mai puțină descompunere, mai multă serotonină păstrată acolo unde enzima ar fi eliminat-o.

A doua țintă este transportorul serotoninei însuși. În celule care exprimă transportorul uman, albastrul de metilen a redus captarea atât a unui substrat fluorescent, cât și a serotoninei marcate, cu un IC50 de aproximativ 1.4 micromolari, și a suprimat curenții evocați de serotonină în înregistrări patch-clamp, potrivit caracterizării directe a albastrului de metilen la nivelul SERT. Autorii au verificat explicațiile alternative evidente și au constatat că efectul era independent de semnalizarea prin cGMP, de modificările calciului și de exprimarea transportorului la suprafața celulei.

Observați diferența dintre cele două valori. Inhibarea MAO-A are loc la concentrații nanomolare. Inhibarea transportorului necesită aproximativ de cincizeci de ori mai mult colorant. O expunere redusă care angajează pe deplin enzima poate avea un efect minim asupra transportorului. Oricine le combină într-o singură afirmație despre serotonină face o medie între două intervale de doză diferite.

Dacă vreuna dintre aceste ținte contează la o persoană care ia alte medicamente serotoninergice este o întrebare legată de medicație, care ține de ghidul interacțiunilor medicamentoase. Acest articol cartografiază țintele; acea pagină oferă recomandările clinice.

Dopamina: cele mai slabe dovezi directe

În cazul dopaminei, onestitatea cere cea mai mare reținere. Nu există un studiu bine fundamentat care să arate că albastrul de metilen blochează transportorul dopaminei sau se leagă direct de receptorii dopaminei. Valoarea IC50 de 1.4 micromolari, citată frecvent pentru transportor, aparține transportorului serotoninei, nu DAT, și nu trebuie atribuită niciodată acestuia din urmă.

Dovezile existente sunt, în schimb, indirecte. Deoarece enzimele MAO metabolizează și dopamina, inhibarea MAO păstrează dopamina alături de serotonină și noradrenalină. În preparate mitocondriale, albastrul de metilen a blocat conversia, mediată de MAO-B, a neurotoxinei MPTP în compusul său toxic dopaminergic, cu o potență comparabilă cu cea a deprenilului, medicament pentru boala Parkinson, după cum descriu studiul bioactivării MPTP și cercetările conexe privind MAO-B. Cercetările pe animale adaugă fragmente: o creștere de aproximativ trei ori a eliberării bazale de dopamină din secțiuni de striat de șobolan la 10 micromolari, studiată în contextul semnalizării prin oxid nitric, nu ca blocare a transportorului, și rezultate regionale neuniforme după administrarea sistemică, unele studii constatând creșteri ale serotoninei și noradrenalinei, în timp ce dopamina se modifica foarte puțin.

Așadar, datele despre dopamină sunt reale, dar indirecte. Ele implică o enzimă care procesează mai multe monoamine simultan, nu o țintă specifică dopaminei. Orice afirmație potrivit căreia albastrul de metilen crește dopamina la oameni omite etapa în care acest lucru ar fi fost efectiv demonstrat.

GABA: blocarea frânei la nivelul situsului de legare

Constatarea privind GABA este precisă și contrazice reputația colorantului. În celule care exprimă receptori GABA-A umani, albastrul de metilen a inhibat curenții evocați de GABA începând de la aproximativ 3 micromolari, cu un IC50 de aproximativ 31 micromolari pentru configurația comună alpha1-beta2-gamma2, în studiul electrofiziologic care a cartografiat situsul de acțiune.

Cartografierea situsului este partea valoroasă. Mutațiile la situsul picrotoxinei au lăsat inhibarea intactă, iar situsurile benzodiazepinelor și zincului au fost excluse prin comparații între subunități. În schimb, mutațiile la două reziduuri despre care se știe că formează chiar situsul de legare al GABA au redus puternic blocarea, ceea ce indică un antagonism competitiv la situsul agonistului, nu o modulare alosterică în altă parte. Efectul s-a menținut pentru combinații de subunități sinaptice și extrasinaptice și a dispărut rapid după îndepărtarea colorantului prin spălare.

Acest lucru creează o contradicție reală, care merită formulată clar. O moleculă investigată pentru susținerea memoriei suprimă și transmisia inhibitorie rapidă într-un preparat de laborator. Dacă această suprimare apare într-un creier viu depinde de concentrația locală, iar 31 micromolari reprezintă o valoare ridicată față de majoritatea expunerilor sistemice, aspect discutat în ultima secțiune. Contradicția în sine este constatarea; rezolvarea ei ar necesita experimente pe care nimeni nu le-a efectuat.

Acetilcolina: două puncte de acțiune opuse

În cazul acetilcolinei există două constatări care indică direcții opuse, tocmai de aceea trebuie prezentate separat.

Pe de o parte, albastrul de metilen inhibă enzimele care elimină acetilcolina. Acetilcolinesteraza din eritrocite de vacă a fost inhibată competitiv la aproximativ 0.57 micromolari, enzima bovină la aproximativ 0.42 micromolari, iar activitatea esterazică din plasma umană la aproximativ 1.1 micromolari, butirilcolinesteraza fiind inhibată în intervalul de aproximativ 0.4 până la 5.3 micromolari, în funcție de specie și de preparat, conform sintezei din analiza acțiunilor albastrului de metilen în sistemul nervos. Încetinirea eliminării lasă mai mult neurotransmițător în sinapsă, aceeași logică aflată la baza mai multor medicamente aprobate pentru boala Alzheimer.

Dar există o condiție chimică. Forma oxidată, albastră, inhibă enzima; forma redusă, incoloră, nu o inhibă, iar incubările lungi care permit reducerea colorantului indică o inhibare mai slabă doar din acest motiv. Orice valoare obținută printr-un test al colinesterazei vine cu o variabilă invizibilă: cât din colorant era încă albastru la momentul măsurării.

Pe de altă parte, albastrul de metilen blochează receptorul nicotinic alpha7, unul dintre receptorii asupra cărora acționează acetilcolina. Receptorii alpha7 umani exprimați în ovocite de broască au fost inhibați cu un IC50 de aproximativ 3.4 micromolari printr-un antagonism necompetitiv, independent de voltaj, care a lăsat potența agonistului neschimbată, iar 3 micromolari au abolit răspunsurile sinaptice induse de colină în secțiuni de hipocamp de șobolan, după cum raportează studiul receptorului alpha7. Așadar, la concentrații micromolare reduse și similare, colorantul atât păstrează neurotransmițătorul, cât și diminuează activitatea unuia dintre receptorii săi. Efectul net asupra semnalizării colinergice nu poate fi dedus din niciuna dintre constatări luată separat. Această ambiguitate se leagă de literatura mai amplă despre boala Alzheimer și de discuția conexă despre cercetările privind cogniția și bolile, fără a fi rezolvată aici.

Comparația, într-un singur loc

Trei ordine de mărime separă ținta cea mai sensibilă de cea mai puțin sensibilă. Această diferență rezumă articolul într-un singur tabel.

Ajung aceste concentrații în creier?

O valoare obținută într-o eprubetă nu înseamnă nimic fără o valoare a expunerii alături de ea. După un bolus intravenos de aproximativ 1.4 mg per kg, au fost raportate niveluri plasmatice medii la oameni de aproximativ 5 micromolari, în timp ce o doză orală de 100 mg a produs niveluri în sângele integral de aproximativ 0.08 micromolari în aceeași serie de lucrări. Cercetările privind distribuția la șobolani identifică niveluri cerebrale de aproximativ zece până la douăzeci de ori mai mari decât cele circulante, deși este vorba despre colorantul total din țesut omogenizat, nu despre colorantul oxidat liber la nivelul unei sinapse, iar legarea de proteinele plasmatice de aproximativ 94 la sută, împreună cu distribuția în celulele sanguine, reduc și mai mult fracția liberă.

Raportat la tabel, tiparul este gradual, nu binar. Inhibarea MAO-A apare la concentrații mult sub expunerile intravenoase tipice și este plauzibilă farmacologic ori de câte ori colorantul este administrat astfel. Efectele asupra colinesterazei și alpha7 se situează în intervalul micromolar redus, cu care se suprapun vârfurile de concentrație intravenoasă, dar pe care dozele orale obișnuite s-ar putea să nu îl atingă. IC50 pentru GABA-A, de 31 micromolari, se află deasupra majorității expunerilor sistemice plauzibile, ceea ce face ca această blocare să fie cel mai greu de invocat la nivelul întregului organism. Fiecare rând al acestei comparații necesită aceeași precizare: concentrația relevantă este cea a colorantului liber, oxidat, extracelular, la nivelul țintei, o cantitate pe care nicio recoltare de sânge nu o măsoară direct.

Ce nu trebuie să concluzionăm

Niciun rând din tabel nu demonstrează că albastrul de metilen crește sau scade în mod previzibil nivelul vreunui neurotransmițător la o persoană. Inhibarea unei enzime într-un preparat purificat, blocarea unui transportor într-o linie celulară și antagonismul unui receptor într-o secțiune de țesut se află fiecare la o etapă experimentală controlată distanță de realitatea sinaptică, iar secțiunea colinergică arată cum două constatări adevărate se contrabalansează, lăsând incertitudine. Utilizarea responsabilă a acestei pagini este ca hartă a punctelor de acțiune asupra cărora s-a demonstrat că molecula acționează, cu intensitatea acțiunii indicată, astfel încât discuția despre mecanisme să rămână ancorată în ceea ce a fost efectiv măsurat. Pentru modul în care aceste puncte de acțiune interacționează cu medicația prescrisă, ghidul interacțiunilor este pagina care tratează această problemă, alături de contextul suplimentar din materialul despre bazele farmacologiei și din explicația conexă a mecanismelor.