Метиленовый синий и диабет: что показывают клеточные и животные исследования

Вопрос, стоящий за ажиотажем

Этот вывод кажется логичным, но он основан на неверной мысленной модели. В ней три разных понятия рассматриваются как одно: попадание глюкозы в отдельную клетку в чашке, метаболизм внутри митохондрии сердца и контроль глюкозы у целого человека. У каждого из них есть собственные измерения и ограничения. Эта статья разделяет их.

Краткий ответ: метиленовый синий действительно активирует транспорт глюкозы в одной хорошо изученной клеточной линии и изменяет митохондриальную химию и некоторые сердечные показатели у диабетических крыс. Но в самом продолжительном исследовании на крысах он не изменил уровень глюкозы натощак или гликированный гемоглобин, и ни одно опубликованное исследование на людях не показывает, что системный метиленовый синий улучшает уровень сахара в крови, HbA1c или инсулин при диабете.

Клетки: более быстрый вход глюкозы через транспортеры, уже находящиеся в мембране

Исследователи использовали фибробласты L929 — клеточную линию, поглощение глюкозы которой зависит от одного транспортера, GLUT1. Когда присутствует только один транспортер, любое изменение поглощения должно происходить через него.

Когда команда воздействовала на эти клетки метиленовым синим, поглощение меченого вещества выросло через 10 минут и зависимым от дозы образом, достигнув примерно 800 процентов от исходного уровня при 50 микромолях в течение 45 минут. Кинетическая деталь имеет значение: максимальная скорость (Vmax) выросла, тогда как сродство (Km) и количество белка GLUT1 остались неизменными. То же количество дверей пропускало больше глюкозы в минуту. Краситель включал транспортеры, уже находящиеся в мембране, а не добавлял новые.

Контрольные эксперименты уточняют картину. Восстановленная (бесцветная) форма ничего не сделала. Внеклеточный окислитель, который не позволял красителю проникать внутрь, блокировал и окрашивание, и стимуляцию поглощения. Блокаторы путей AMP-киназы и PI-киназы ничего не изменили, что указывает против участия этих двух распространённых сигнальных путей.

Первоначальным предположением был редокс-цикл: краситель переносит электроны, слегка нагружает клетку стрессом, и клетки в состоянии стресса открывают глюкозные каналы. Последующая работа проверила эту идею. Исследователи использовали метил-бета-циклодекстрин — кольцеобразную молекулу, которая захватывает метиленовый синий в комплекс включения (константа ассоциации около 310 M-1). Захваченный краситель не окрашивал клетки и не стимулировал поглощение, а удаление красителя промыванием тесно совпадало с потерей эффекта. Их вывод противоречил редокс-объяснению: активация, вероятно, происходит благодаря прямому взаимодействию красителя с каким-то белком в пути активации GLUT1, а не из-за общего окислительного стресса.

Рабочий принцип ограничен. Метиленовый синий может остро и обратимо активировать поглощение через GLUT1 в клетках L929 благодаря проникновению в клетку и взаимодействию на уровне белка. Это ничего не говорит об инсулине, поджелудочной железе или уровне сахара в крови живого животного. Для контекста о красителе как переносчике электронов см. как метиленовый синий действует как переносчик электронов. Для правил чтения клеточных исследований см. как читать исследования метиленового синего.

Диабетические крысы: изменённые сердца, неизменный уровень сахара в крови

Исследования на животных переходят к другой концепции: диабетическому сердцу. В обоих исследованиях на крысах использовали стрептозотоцин — токсин, который разрушает бета-клетки, производящие инсулин, и создаёт состояние, похожее на диабет 1 типа. Читателям, ищущим информацию о метиленовом синем и диабете 2 типа, следует сразу отметить несоответствие. Это не модели диабета 2 типа.

В хроническом исследовании самцы крыс Lewis получали 10 мг на кг в день с питьевой водой в течение 11 недель, с небольшими дозами инсулина для предотвращения истощения без нормализации уровня глюкозы. В сердечных митохондриях краситель помогал окислять NADH, повышал NAD+ и увеличивал активность деацетилазы Sirtuin 3. Протеомный анализ выявил снижение ацетилирования в 83 участках 34 митохондриальных белков, связанных с окислением жиров, циклом лимонной кислоты и транспортом электронов. Окисление длинноцепочечных жиров и активность гидроксиацил-КоА-дегидрогеназы снизились, что интерпретировалось как уменьшение чрезмерной зависимости диабетического сердца от жиров. Объёмы и фракция выброса улучшились, а маркер гипертрофии нормализовался, хотя давление и скорость сокращения оставались снижены.

Вот результат, который имеет наибольшее значение: гликемия не изменилась. Глюкоза натощак и ненатощак оставалась высокой, HbA1c оставался около 5,6 процента как у получавших лечение, так и у нелеченных диабетических крыс, без значимого эффекта лечения. Краситель также не исправил дефект дыхания комплексов I и II в выделенных митохондриях. Функция сердца улучшилась по некоторым показателям, тогда как контроль глюкозы и основной дыхательный дефект не изменились. Разные результаты остались разными.

Во втором исследовании изучали меньший масштаб: митохондрии, выделенные из здоровых и двухмесячных диабетических сердец, с одной низкой дозой 0,1 микромоля во время измерения. Потребление кислорода выросло с субстратами для комплексов I и II. Однако выделение перекиси водорода зависело от топлива: выросло с глутаматом плюс малатом и снизилось с сукцинатом. Удержание кальция не изменилось. Это митохондриальная фармакология, а не исследование функции сердца или контроля глюкозы. Вывод состоит в том, что краситель не является универсальным антиоксидантом. Возрастает или снижается выделение окислителей, зависит от того, какой субстрат сжигает митохондрия. Для связанной информации см. метиленовый синий в исследованиях сердечно-сосудистой системы.

Таблица моделей и конечных точек: что проверяли, что изменилось, а что нет

Модель	Что сделал метиленовый синий	Измеряемая конечная точка	Результат
Фибробласты L929, только GLUT1, поглощение меченого вещества	Острая активация существующих транспортеров, Vmax вырос, Km без изменений, новый белок GLUT1 не образовался	Скорость поглощения глюкозы в чашке	Увеличение до ~8 раз при 50 микромолях, обратимость после отмывания
Фибробласты L929 плюс захват циклодекстрином	Краситель секвестрирован вне клеток, окрашивание потеряно	Стимуляция поглощения	Заблокировано параллельно с потерей окрашивания, поддерживает прямое взаимодействие с белком вместо общего редокс-стресса
STZ-диабетические крысы, 10 мг/кг/день перорально, 11 недель	Окисление NADH, больше NAD+, выше активность Sirtuin 3, деацетилирование 83 митохондриальных участков, снижение окисления длинноцепочечных жиров	Сердечные объёмы, фракция выброса, маркер гипертрофии	Частичное улучшение (объёмы, фракция выброса, ANP нормализован; давление и dP/dt всё ещё снижены)
То же хроническое исследование на крысах	Та же дозировка	Глюкоза натощак, глюкоза ненатощак, HbA1c	Значимых изменений нет; диабетическое состояние сохранялось
То же хроническое исследование на крысах, выделенные митохондрии	Хроническое пероральное введение, затем внеклеточное измерение дыхания	Окислительное фосфорилирование при поддержке комплексов I и II	Дефект не исправлен
Выделенные здоровые и диабетические митохондрии сердца, 0,1 микромоля остро	Перенаправление электронов во время респирометрии	Потребление кислорода	Увеличилось с субстратами комплексов I и II
То же острое митохондриальное исследование	Та же дозировка	Выделение перекиси водорода	Зависит от субстрата: выросло с глутаматом/малатом, снизилось с сукцинатом
Люди, системное применение	Нет опубликованного исследования с первичной целью по гликемии и опубликованными результатами	HbA1c, глюкоза натощак, инсулин	Опубликованных улучшений не обнаружено

Люди: данные о гликемии у людей практически отсутствуют

Исследование может изучать раны у людей с диабетом, не изучая контроль глюкозы, а стоматологическая процедура может сообщать HbA1c как вторичный показатель, не проверяя лечение диабета.

Одно зарегистрированное исследование, NCT05850611, планирует пероральный приём метиленового синего (70 мг в молоке, четыре недели) при диабетической язве стопы с измерением глюкозы натощак, инсулина и HbA1c среди показателей, но результаты не опубликованы. Небольшое опубликованное пилотное исследование сочетало гель с обогащённой тромбоцитами плазмой с низкой дозой перорального красителя для язвы стопы и сообщало о результатах по ранам и оксигенации, а не по гликемическим показателям. Стоматологические исследования, в которых краситель применяли местно как активируемое светом противомикробное средство у пациентов с пародонтитом и диабетом, не выявили значимого преимущества по HbA1c. Краситель в десневом кармане — это другая концепция, чем системная метаболическая терапия, поэтому такие отрицательные результаты ничего не говорят о пероральном приёме.

Итог: нет опубликованных данных на людях, показывающих, что системный метиленовый синий улучшает HbA1c, глюкозу натощак или инсулин при диабете. Отсутствие доказательств не является доказательством отсутствия эффекта, но оно опровергает маркетинговые утверждения, представляющие результаты по поглощению в клетках или сердцах крыс как доказательство контроля глюкозы. Для ограничений безопасности перед экспериментированием, включая риск серотонинового синдрома при применении распространённых антидепрессантов, см. безопасность метиленового синего и лекарственные взаимодействия.

Как использовать эти данные, не вводя себя в заблуждение

Представьте три машины. Машина один — это глюкозные двери в одной культивируемой клетке. Машина два — это митохондрия в сердце крысы. Машина три — это человек с диабетом, с поджелудочной железой, печенью, мышцами, почками, лекарствами и питанием. Доказано, что краситель воздействует на машины один и два. Не показано, что машина три отвечает улучшением контроля глюкозы.

В этом абзаце заключена суть статьи. Утверждение о применении метиленового синего при диабете, которое ссылается на активацию транспортеров или ацетилирование митохондрий вместо показателя гликемии, меняет предмет обсуждения. Результаты по Sirtuin 3 и окислению жиров остаются заслуживающими внимания, но эксперимент, за которым следует наблюдать, должен быть конкретным: контролируемое исследование у людей с диабетом, измеряющее HbA1c, глюкозу натощак или инсулин как первичную конечную точку.