Metilensko plavo i dijabetes: šta pokazuju studije na ćelijama i životinjama

Pitanje iza pompe

Taj zaključak deluje logično, ali počiva na pogrešnoj predstavi. Tri različita pojma tretira kao jedan: ulazak glukoze u pojedinačnu ćeliju u laboratorijskoj posudi, metabolizam unutar mitohondrije u srcu i kontrolu glukoze kod čoveka kao celine. Svaki ima sopstvena merila i ograničenja. Ovaj članak ih razdvaja.

Kratak odgovor: metilensko plavo zaista aktivira transport glukoze u jednoj dobro proučenoj ćelijskoj liniji i zaista menja mitohondrijsku biohemiju i neke pokazatelje srčane funkcije kod pacova sa dijabetesom. Međutim, u najdužoj studiji na pacovima nije promenilo glukozu natašte niti glikovani hemoglobin, a nijedan objavljeni dokaz kod ljudi ne pokazuje da sistemski primenjeno metilensko plavo poboljšava šećer u krvi, HbA1c ili insulin kod dijabetesa.

Ćelije: brži ulazak glukoze kroz transportere koji su već u membrani

Istraživači su koristili fibroblaste L929, ćelijsku liniju čiji unos glukoze zavisi od jednog transportera, GLUT1. Kada je prisutan samo jedan transporter, svaka promena unosa mora poticati od njega.

Kada je tim izložio ove ćelije metilenskom plavom, unos obeleživača porastao je u roku od 10 minuta i zavisio je od doze, dostižući približno 800 procenata početne vrednosti pri koncentraciji od 50 micromolar tokom 45 minuta. Kinetički detalj je važan: maksimalna brzina (Vmax) porasla je, dok su afinitet (Km) i količina proteina GLUT1 ostali nepromenjeni. Isti broj vrata propuštao je više glukoze u minuti. Boja je aktivirala transportere koji su već bili u membrani, umesto da doda nove.

Kontrolni eksperimenti daju jasniju sliku. Redukovani (bezbojni) oblik nije imao efekta. Oksidans izvan ćelije, koji je sprečavao ulazak boje, blokirao je i bojenje i stimulaciju. Blokatori signalnih puteva AMP kinaze i PI kinaze nisu ništa promenili, što govori protiv učešća ta dva poznata signalna puta.

Prva pretpostavka bila je redoks ciklus: boja prenosi elektrone, blago opterećuje ćeliju, a ćelije pod stresom otvaraju prolaze za glukozu. Naknadna studija proverila je tu ideju. Istraživači su koristili metil-beta-ciklodekstrin, molekul u obliku prstena koji zarobljava metilensko plavo u inkluzionom kompleksu (konstanta asocijacije približno 310 M-1). Zarobljena boja nije ni bojila ćelije niti stimulisala unos, a ispiranje boje tesno je pratilo gubitak efekta. Njihov zaključak bio je suprotan objašnjenju zasnovanom na redoks ciklusu: aktivacija verovatno nastaje direktnom interakcijom boje sa nekim proteinom u putu aktivacije GLUT1, a ne usled opšteg oksidativnog stresa.

Princip delovanja je usko ograničen. Metilensko plavo može akutno i reverzibilno da aktivira unos preko GLUT1 u ćelijama L929 tako što ulazi u ćeliju i ostvaruje interakciju na nivou proteina. To ništa ne govori o insulinu, pankreasu ili šećeru u krvi žive životinje. Za kontekst o boji kao prenosiocu elektrona, pogledajte kako metilensko plavo deluje kao prenosilac elektrona. Za pravila tumačenja ćelijskih studija, pogledajte kako čitati istraživanja o metilenskom plavom.

Pacovi sa dijabetesom: promenjeno srce, nepromenjen šećer u krvi

Istraživanja na životinjama prelaze na drugi pojam: srce kod dijabetesa. Obe studije na pacovima koristile su streptozotocin, toksin koji uništava beta ćelije koje proizvode insulin i stvara stanje nalik dijabetesu tipa 1. Čitaoci koji traže informacije o metilenskom plavom i dijabetesu tipa 2 treba odmah da uoče tu nepodudarnost. Ove životinje nisu model dijabetesa tipa 2.

U studiji dugotrajne primene, mužjaci pacova soja Lewis dobijali su 10 mg po kg dnevno u vodi za piće tokom 11 nedelja, uz male doze insulina radi sprečavanja propadanja organizma, bez normalizacije glukoze. U srčanim mitohondrijama boja je pomagala oksidaciju NADH, povećavala NAD+ i pojačavala aktivnost deacetilaze Sirtuin 3. Proteomska analiza utvrdila je manju acetilaciju na 83 mesta na 34 mitohondrijska proteina uključena u oksidaciju masti, ciklus limunske kiseline i transport elektrona. Oksidacija dugolančanih masnih kiselina i aktivnost hidroksiacil-CoA dehidrogenaze opale su, što je protumačeno kao ublažavanje krute, prekomerne zavisnosti srca kod dijabetesa od masti. Volumeni i ejekciona frakcija poboljšali su se, a marker hipertrofije se normalizovao, iako su pritisci i brzina kontrakcije ostali sniženi.

Najvažniji rezultat je sledeći: glikemija se nije promenila. Glukoza natašte i glukoza merena van stanja natašte ostale su visoke, a HbA1c je ostao blizu 5.6 procenata i kod tretiranih i kod netretiranih pacova sa dijabetesom, bez značajnog efekta tretmana. Boja takođe nije ispravila poremećaj respiracije preko kompleksa I i II u izolovanim mitohondrijama. Srčana funkcija poboljšala se prema nekim merilima, dok se kontrola glukoze i osnovni poremećaj respiracije nisu poboljšali. Različiti ishodi ostali su odvojeni.

Druga studija bavila se manjim sistemom: mitohondrijama izolovanim iz zdravih srca i srca sa dvomesečnim dijabetesom, kojima je tokom merenja dodata jedna niska doza od 0.1 micromolar. Potrošnja kiseonika porasla je i sa supstratima kompleksa I i sa supstratima kompleksa II. Međutim, oslobađanje vodonik-peroksida razlikovalo se prema gorivu: raslo je uz glutamat i malat, a opadalo uz sukcinat. Zadržavanje kalcijuma nije se promenilo. Ovo je mitohondrijska farmakologija, a ne ispitivanje srčane funkcije ili glukoze. Pouka je da ova boja nije antioksidans koji deluje jednako u svim uslovima. Da li oslobađanje oksidanasa raste ili opada zavisi od supstrata koji mitohondrija koristi. Za srodnu temu, pogledajte metilensko plavo u kardiovaskularnim istraživanjima.

Tabela modela i ishoda: šta je ispitano, šta se promenilo, a šta nije

Model	Šta je metilensko plavo uradilo	Mereni ishod	Rezultat
Fibroblasti L929, samo GLUT1, unos obeleživača	Akutna aktivacija postojećih transportera, povećan Vmax, nepromenjen Km, bez novog proteina GLUT1	Brzina unosa glukoze u laboratorijskoj posudi	Povećana do ~8 puta pri 50 micromolar, reverzibilna nakon ispiranja
Fibroblasti L929 uz zarobljavanje ciklodekstrinom	Boja zadržana izvan ćelija, bojenje izgubljeno	Stimulacija unosa	Blokirana uporedo sa bojenjem, što ide u prilog direktnoj interakciji sa proteinom, a ne opštem redoks stresu
Pacovi sa dijabetesom izazvanim STZ, 10 mg/kg/day oralno, 11 nedelja	Oksidacija NADH, viši NAD+, veća aktivnost Sirtuin 3, deacetilovana 83 mitohondrijska mesta, smanjena oksidacija dugolančanih masnih kiselina	Srčani volumeni, ejekciona frakcija, marker hipertrofije	Delimično poboljšanje (volumeni, ejekciona frakcija, ANP normalizovan; pritisci i dP/dt i dalje sniženi)
Ista studija dugotrajne primene na pacovima	Isti režim doziranja	Glukoza natašte, glukoza van stanja natašte, HbA1c	Bez značajne promene; dijabetes je ostao prisutan
Ista studija dugotrajne primene na pacovima, izolovane mitohondrije	Dugotrajno oralno doziranje, zatim respiracija ex vivo	Oksidativna fosforilacija podržana kompleksima I i II	Poremećaj nije ispravljen
Izolovane mitohondrije iz zdravih srca i srca sa dijabetesom, akutno 0.1 micromolar	Preusmeravanje elektrona tokom respirometrije	Potrošnja kiseonika	Povećana sa supstratima kompleksa I i II
Ista studija akutne primene na mitohondrijama	Isti režim doziranja	Oslobađanje vodonik-peroksida	Zavisi od supstrata: povećano uz glutamat/malat, smanjeno uz sukcinat
Ljudi, sistemsko doziranje	Nema objavljenog ispitivanja sa glikemijskim primarnim ishodom i objavljenim rezultatima	HbA1c, glukoza natašte, insulin	Nije pronađeno objavljeno poboljšanje

Ljudi: dokazi o glikemijskim ishodima gotovo da ne postoje

Ispitivanje može proučavati rane kod osoba sa dijabetesom bez proučavanja kontrole glukoze, a stomatološki postupak može navesti HbA1c kao sporedno merilo bez ispitivanja terapije dijabetesa.

Jedno registrovano ispitivanje, NCT05850611, planira oralnu primenu metilenskog plavog (70 mg u mleku, četiri nedelje) za dijabetički ulkus stopala, uz glukozu natašte, insulin i HbA1c među merilima, ali nema objavljenih rezultata. Mala objavljena pilot-studija kombinovala je gel plazme bogate trombocitima sa niskom dozom oralno primenjene boje za ulkus stopala i izvestila o ishodima vezanim za ranu i oksigenaciju, a ne za glikemiju. Stomatološka ispitivanja u kojima je boja lokalno primenjena kao antimikrobno sredstvo aktivirano svetlošću kod pacijenata sa parodontitisom i dijabetesom nisu utvrdila značajnu prednost u pogledu HbA1c. Boja u parodontalnom džepu drugačiji je koncept od sistemske metaboličke terapije, pa ni ti izostanci efekta ne govore ništa o oralnom doziranju.

Iskren sažetak: nijedan objavljeni dokaz kod ljudi ne pokazuje da sistemski primenjeno metilensko plavo poboljšava HbA1c, glukozu natašte ili insulin kod dijabetesa. Odsustvo dokaza nije dokaz odsustva efekta, ali opovrgava marketing koji predstavlja unos u ćelije ili nalaze na srcima pacova kao dokaz kontrole glukoze. Za bezbednosna ograničenja pre bilo kakvog eksperimentisanja, uključujući rizik od serotoninskog sindroma uz uobičajene antidepresive, pogledajte bezbednost metilenskog plavog i interakcije sa lekovima.

Kako koristiti ove dokaze bez samozavaravanja

Zamislite tri mašine. Prva mašina su vrata za glukozu u jednoj ćeliji u kulturi. Druga mašina je mitohondrija u srcu pacova. Treća mašina je osoba sa dijabetesom, sa pankreasom, jetrom, mišićima, bubrezima, lekovima i obrocima. Boja dokazano deluje na prvu i drugu mašinu. Nije pokazano da treća mašina reaguje boljom kontrolom glukoze.

Ta razlika sažima ceo članak u jednom pasusu. Tvrdnja o metilenskom plavom u lečenju dijabetesa koja se poziva na aktivaciju transportera ili mitohondrijsku acetilaciju umesto na glikemijski ishod zapravo menja temu. Nalazi o Sirtuin 3 i oksidaciji masti i dalje zaslužuju praćenje, ali eksperiment koji treba čekati je konkretan: kontrolisano ispitivanje kod osoba sa dijabetesom koje meri HbA1c, glukozu natašte ili insulin kao primarni ishod.