Albastrul de metilen și SLA: de ce diferă rezultatele între modelele experimentale

Căutați informații despre albastrul de metilen și SLA și veți găsi două afirmații care par să se contrazică. Una spune că acest colorant albastru a protejat neuronii în modele de SLA. Cealaltă spune că nu a avut niciun efect într-un model de SLA la șoareci. Ambele afirmații citează lucrări reale, iar ambele lucrări merită luate în serios. Contradicția dispare odată ce enunțați conceptul din spatele fiecărui experiment: modelul definește afirmația.

Un rezultat obținut la un vierme este o afirmație despre un vierme. Un rezultat obținut la o larvă de pește este o afirmație despre o larvă de pește. Niciunul nu este o afirmație despre un pacient până când evoluția bolii la un mamifer nu susține acest lucru. Acest articol compară cele două lucrări cel mai des citate, pentru a vedea de ce răspunsurile lor diferă.

Cele două experimente într-un singur tabel

Păstrați acest tabel la îndemână în timp ce citiți. Toate diferențele importante dintre studii se regăsesc în el.

Baza genetică diferă, speciile diferă, calea de administrare diferă, momentul tratamentului diferă, iar indicatorii evaluați diferă. Genotipul este doar una dintre cele cinci diferențe, așadar cele două studii nu pot demonstra că albastrul de metilen acționează selectiv asupra unei anumite căi implicate în SLA. Ele demonstrează ceva mai restrâns, dar totuși util: ameliorarea puternică observată în condiții de expunere directă precoce în modele simple nu s-a regăsit în evoluția bolii la un mamifer tratat cronic pe cale orală.

Rezultatul pozitiv: ce a arătat studiul pe viermi și pești

Studiul din 2012 pe viermi și pești a indus exprimarea TDP-43 sau FUS uman mutant în neuronii motori ai viermilor și a injectat ARNm uman mutant în embrioni de pește. Acestea sunt modele de proteotoxicitate. Ele reproduc efectele toxice ale proteinei mutante asupra mișcării și formei neuronilor pe parcursul câtorva zile, nu întreaga evoluție a SLA la adulți pe parcursul mai multor ani.

Tratamentul a început foarte devreme. Viermii au crescut pe agar care conținea albastru de metilen încă de la eclozare. Embrionii de pește au fost ținuți peste noapte într-o soluție cu substanța, începând de la 24 de ore după fertilizare, iar comportamentul a fost testat aproximativ două zile mai târziu. Între substanță și neuron nu exista o barieră hematoencefalică asemenea celei de la mamifere și nu s-a măsurat concentrația substanței în plasmă sau în creier.

În aceste condiții, efectele au fost mari și consecvente. Atât 6, cât și 60 μM au redus paralizia dependentă de vârstă la viermii TDP-43 și FUS. În ziua 12 a vieții adulte, aproximativ 80 la sută dintre viermii TDP-43 netratați erau paralizați, față de aproximativ 10 la sută dintre viermii tratați de la eclozare. Un test sinaptic a indicat aceeași direcție: viermii TDP-43 erau hipersensibili la aldicarb, o substanță folosită pentru investigarea transmiterii neuromusculare, iar albastrul de metilen a readus răspunsul mai aproape de normal. Numărul prelungirilor neuronilor motori aflate în degenerare a scăzut, efectul cel mai clar fiind observat la 60 μM. La pești, înotul declanșat de atingere s-a îmbunătățit substanțial, iar axonii motori scurtați au crescut spre lungimea normală la 30 sau 60 μM, deși recuperarea a fost parțială, nu completă.

Datele privind stresul oxidativ sunt compatibile cu o interpretare bazată pe un efect antioxidant. Viermii și peștii mutanți prezentau valori crescute ale indicatorilor speciilor reactive de oxigen, care au scăzut odată cu tratamentul, iar viermii normali expuși la albastru de metilen au supraviețuit unui stres prooxidant mult mai mult decât viermii netratați. Totuși, două limite sunt importante. Nivelurile totale ale proteinelor mutante TDP-43 și FUS nu au scăzut, iar studiul nu a cuantificat direct agregatele proteice, așadar demonstrează o ameliorare funcțională fără a dovedi eliminarea agregatelor. Cei care urmăresc modul în care sunt formulate de obicei ipotezele redox și mitocondriale ar trebui să considere mecanismul susținut de date, dar nu elucidat definitiv.

Momentul începerii tratamentului a fost detaliul cel mai relevant. Când autorii au așteptat până în ziua 5 a vieții adulte pentru a începe tratamentul, rata paraliziei în ziua 12 a fost de aproximativ 55 la sută, în loc de aproximativ 10 la sută în cazul tratamentului început la eclozare. Aceeași substanță, același vierme, aceeași mutație, un efect mult mai mic. Expunerea profilactică precoce a explicat o mare parte din beneficiul aparent.

Rezultatul nul: ce a arătat studiul pe șoareci SOD1

Studiul din 2011 pe șoareci a pus o întrebare mai dificilă într-un sistem mai riguros. Șoarecii congenici SOD1 G93A evoluează de la tremorul membrelor posterioare la afectarea mersului și pierderea reflexului de redresare, până la un punct final terminal predefinit. Tratamentul a început înaintea simptomelor, în ziua 45, și a continuat zilnic, observatorii evaluând starea neurologică pe o scală de la 0 la 6. Acesta este un experiment care urmărește întreaga evoluție a bolii, ceea ce îl apropie mai mult de aspectele relevante pentru un pacient decât orice curbă a paraliziei la un vierme.

Principalele rezultate au fost nule. La nivelul întregului grup, debutul a avut loc la 121 de zile în grupul de control, față de 124 de zile cu albastru de metilen, o diferență nesemnificativă. Supraviețuirea până la stadiul terminal a fost de 167 de zile, față de 170 de zile, tot fără o diferență semnificativă. Câteva analize secundare au favorizat tratamentul: femelele au prezentat o întârziere a debutului de aproximativ 7 zile, iar animalele tratate au petrecut ceva mai mult timp în stadiile mai ușoare și mai puțin în cele severe. Având în vedere subgrupurile mici în funcție de sex și numeroasele comparații între stadii, aceste analize generează mai degrabă ipoteze decât să constituie dovezi. Nu s-au efectuat numărători de neuroni, teste de agregare a SOD1 sau măsurători ale markerilor oxidativi ori inflamatori, așadar studiul nu poate stabili nici dacă substanța a ajuns la țintele sale și nu a avut efect sau pur și simplu nu a interacționat cu ele la această doză. A fost testată o singură doză.

Autorii înșiși au evidențiat limita fundamentală, care se aplică în ambele direcții. Modelul SOD1 G93A cu un număr mare de copii reproduce bine boala determinată de toxicitatea SOD1, dar boala asociată SOD1 reprezintă o mică parte din SLA familială și are o biologie diferită de cea a majorității cazurilor sporadice. Ei au sugerat retestarea substanțelor candidate în modele mamifere bazate pe TDP-43. Această sugestie a devenit ulterior mai complicată, deoarece autorii studiului pe viermi și pești menționează că un studiu separat cu albastru de metilen pe șoareci TDP-43 nu a reușit nici el să îmbunătățească rezultatele motorii. Prin urmare, un compus poate părea foarte promițător într-un sistem TDP-43 și lipsit de efect în alt sistem TDP-43. Sistemul contează la fel de mult ca gena.

De ce ameliorarea la un vierme sau la un pește nu poate demonstra un beneficiu pentru pacienți

Gândiți-vă la fiecare model ca la un răspuns la o întrebare diferită.

În primul rând, biologia diferă. TDP-43 și FUS sunt proteine care se leagă de acizi nucleici și prezintă interacțiuni genetice comune în aceste sisteme simple, în timp ce toxicitatea SOD1 implică mecanisme inițiale parțial distincte. O substanță care atenuează un anumit stres proteotoxic nu îl atenuează neapărat și pe celălalt, iar succesul împotriva supraexprimării embrionare nu prezice neapărat succesul împotriva neurodegenerării lente la adult, însoțită de inflamație, implicare glială și deteriorare sistemică.

În al doilea rând, expunerea diferă. Expunerea continuă prin imersie la concentrații micromolare nu este același lucru cu administrarea orală. Absorbția intestinală, metabolizarea la primul pasaj, legarea de proteinele plasmatice, pătrunderea în creier și eliminarea se interpun între o doză înghițită și un neuron motor spinal. Niciunul dintre studii nu a măsurat concentrația substanței în sistemul nervos, așadar niciunul nu poate pune în corespondență concentrația sa cu cea din celălalt studiu.

În al treilea rând, momentul tratamentului diferă. Beneficiile la viermi și pești au depins în mare măsură de tratamentul administrat înainte de acumularea modificărilor patologice. Tratamentul la șoareci a început tot înaintea simptomelor, ceea ce reprezintă un punct forte, însă la oameni tratamentul ar începe aproape întotdeauna după debutul simptomelor, deci și mai târziu. Un semnal profilactic într-un test pe embrioni de două zile este un punct de plecare pentru cercetare, nu un model de utilizare clinică.

În al patrulea rând, indicatorii evaluați diferă. Paralizia la 12 zile, sensibilitatea la aldicarb, lungimea axonilor în micrometri și distanța de înot sunt fenotipuri proximale. Debutul și supraviețuirea la un mamifer integrează toate procesele compensatorii și cele care complică evoluția din organism. Substanțele modifică frecvent indicatorii proximali fără să modifice supraviețuirea, motiv pentru care există indicatori ai timpului până la un eveniment la mamifere.

Cititorii care doresc o listă de verificare pentru următorul titlu de presă pot folosi una din articolul cum să citiți studiile preclinice: întrebați care sunt specia, transgena, doza și calea de administrare, dacă au fost măsurate concentrațiile substanței, când a început tratamentul în raport cu modificările patologice, dacă indicatorul evaluat a fost un fenotip pe termen scurt sau evoluția bolii și dacă efectul a fost reprodus într-un al doilea laborator. Ansamblul mai larg al dovezilor privind albastrul de metilen la oameni rămâne locul în care trebuie verificat dacă vreunul dintre aceste semnale timpurii s-a concretizat în date clinice.

Ce înseamnă acest lucru pentru pacienți și familii

Din aceste lucrări nu rezultă niciun protocol consacrat cu albastru de metilen pentru SLA. Studiul pozitiv susține continuarea cercetărilor asupra mecanismelor oxidative și sinaptice din biologia TDP-43 și FUS. Studiul cu rezultat nul nu susține așteptarea unei modificări a evoluției bolii prin administrare orală cronică la acest nivel de expunere în boala de tip SOD1. Împreună, ele descriu rezultate neconcordante între modele, nu o recomandare de tratament.

Siguranța merită aceeași abordare prudentă ca eficacitatea. Studiile privind SLA la șoareci nu oferă informații despre dozele sigure pentru oameni, iar albastrul de metilen prezintă riscuri reale prin hemoliză în deficitul de G6PD și prin toxicitate serotoninergică atunci când este combinat cu medicamente serotoninergice. Suspiciunea unui deficit de G6PD, utilizarea curentă a antidepresivelor și orice schimbare planificată a medicației trebuie discutate cu un clinician, la fel ca datele generale privind siguranța albastrului de metilen, înainte ca cineva să acționeze pe baza titlurilor despre rezultate de laborator.

Concluzia încape într-o singură frază. Albastrul de metilen a produs o ameliorare puternică a fenotipurilor TDP-43 și FUS la viermi și larve de pește în condiții de expunere precoce și practic niciun beneficiu asupra debutului sau supraviețuirii într-un studiu cu administrare orală cronică pe șoareci SOD1, așadar interpretarea onestă este că dovezile depind de model și nu susțin utilizarea la pacienți.