Bluu ya methilini kwa jeraha la ubongo: kuelewa ushahidi wa kabla ya majaribio ya kliniki

Pigo kichwani, ateri iliyoziba, na ugonjwa unaoharibu mfumo wa neva polepole vinaweza vyote kuishia katika tatizo lilelile: ubongo hauna tena nishati ya kufanya kazi yake. Mwisho huo unaofanana ndio sababu kemikali moja inaendelea kuonekana katika maandiko ya utafiti kuhusu hali hizo zote tatu. Lakini mwisho unaofanana haumaanishi dhana inayofanana. Tiba inayotolewa kabla ya jeraha, tiba inayotolewa ndani ya saa moja baada ya jeraha, na tiba ambayo matokeo yake hupimwa miezi baadaye huchunguza mawazo tofauti, hata kama sindano ina kimiminika kilekile cha bluu.

Makala hii inafuatilia sehemu ya maandiko hayo inayohusu majeraha. Inapitia maana ya bluu ya methilini kwa jeraha la ubongo katika majaribio ya wanyama, inatenganisha jeraha linalosababishwa na kiwewe na kiharusi pamoja na uharibifu sugu wa mfumo wa neva, na inaonyesha kwa nini muda wa kutoa dozi unaeleza tofauti nyingi kati ya tafiti.

Majeraha matatu, kushindwa kumwe kwa uzalishaji wa nishati

Utaratibu unaounganisha mifano hii umo ndani ya mitokondria. Kwa kawaida, elektroni hupita katika mnyororo wa usafirishaji wa elektroni ili kuzalisha ATP, na mnyororo wenye afya hudhibiti aina tendaji za oksijeni. Baada ya jeraha, sehemu za mnyororo hudhoofika, uzalishaji wa ATP hushuka, na uzalishaji wa radikali huru huongezeka. Mapitio ya Molecular Neurobiology ya 2018 yanaeleza bluu ya methilini kama kibebaji mbadala cha elektroni: hupokea elektroni kutoka NADH na kuzipeleka kwa saitokromu c, jambo linaloongeza shughuli ya kompleksi IV na kurejesha usanisi wa ATP hata sehemu ya mwanzo ya mnyororo inapokuwa imeharibika.

Takwimu zilizoripotiwa ni mahususi. Katika sampuli za seli na vipande vya tishu, shughuli ya kompleksi IV iliongezeka kwa asilimia 30 hadi 100 huku matumizi ya oksijeni yakiongezeka sambamba, jambo linaloonyesha kuwa elektroni za ziada zilifanya kazi yenye manufaa badala ya kuvuja kama radikali. Katika mfano wa kiharusi kwa panya, uzalishaji wa ATP katika eneo lililoathirika ulikuwa juu kwa takriban asilimia 30 saa 24 baada ya tiba kuliko kwa wanyama ambao hawakupewa tiba. Mapitio ya Biochemistry (Moscow) ya 2022 yanaongeza athari zinazofuata: kupungua kwa msongo wa kioksidishaji, uchochezi wa mfumo wa neva, na apoptosisi, pamoja na athari kwa monoamine oxidase, nitric oxide synthase, uundaji wa mitokondria, autofajia, na mkusanyiko wa protini zilizokunjika vibaya.

Kwa hiyo dhana ni rahisi. Jeraha huzuia njia ya kawaida ya elektroni, na bluu ya methilini hutoa njia mbadala. Kila kinachofuata kinategemea ni jeraha gani, dawa imetolewa lini, na matokeo yamepimwa vipi.

Jeraha linalosababishwa na kiwewe si kiharusi

Katika mfano wa jeraha la ubongo linalosababishwa na kiwewe, nguvu hutokea kwa mpigo mmoja. Uharibifu wa awali ni wa kimitambo: tishu huchanika, mishipa ya damu hupasuka, na kizuizi kati ya damu na ubongo hufunguka ndani ya dakika chache. Kile ambacho bluu ya methilini inaweza kuathiri kwa mantiki ni wimbi la pili linalofuata kwa saa na siku, mitokondria katika tishu zilizobaki hai zinaposhindwa kufanya kazi, uchochezi unapoenea, na uvimbe unapoongezeka. Vipimo vya matokeo katika tafiti hizi vinaakisi mfuatano huo: ujazo wa eneo la uharibifu, kiasi cha maji katika ubongo, kuendelea kuishi kwa neuroni karibu na eneo la pigo, na tabia za baadaye kama kurejea kwa uwezo wa kusogeza mwili au kujifunza njia katika maze.

Katika mfano wa kiharusi au iskemia ya ubongo mzima, tukio lenye madhara lina muundo tofauti kabisa. Mtiririko wa damu hukoma, kushindwa kwa uzalishaji wa nishati hufuata ndani ya dakika chache, na kurejeshwa kwa mtiririko huleta jeraha lake lenyewe. Hapa utoaji wa dozi hupangwa kulingana na tukio katika mshipa, mara nyingi ndani ya dakika chache baada ya kuziba au kurejeshwa kwa mtiririko, na vipimo vya matokeo hukadiria hatima ya haraka ya tishu katika saa kadhaa hadi siku moja au mbili: ukubwa wa eneo lililokufa kwa kukosa damu, mtiririko wa damu, na kurejea kwa utendaji mapema. Mwenendo mmoja katika maandiko ya kiharusi ni kutoa tiba mapema, wanyama wakipewa dozi kabla ya mshipa kuzibwa, jambo linalochunguza kinga kwa namna ambayo hakuna jaribio la kiwewe cha kichwa linaloweza kuigwa kwa binadamu kwa kufuata maadili.

Matokeo ya kiharusi ndiyo yenye nguvu zaidi katika maandiko ya majeraha, na yanajumuisha pia mfano ulio wazi zaidi wa kutopatikana kwa athari. Panya waliopewa bluu ya methilini wakati mtiririko uliporejeshwa baada ya ateri ya kati ya ubongo kuzibwa kwa saa moja walikuwa na maeneo ya tishu zilizokufa yaliyo madogo kwa asilimia 30 katika siku ya 2, huku sehemu kubwa zaidi ya eneo kuu lililotishiwa na eneo linalolizunguka ikiokolewa (Shen, 2013). Utafiti wa kuziba kwa kudumu uligundua kuwa tishu zilizotishiwa zilibadilika polepole zaidi kuwa tishu zilizokufa, lakini hakukuwa na kupungua kwa ujazo wa mwisho wa tishu zilizokufa baada ya saa 24 kwa dozi yoyote kati ya zile mbili zilizojaribiwa (Rodriguez, 2014). Utafiti wa tatu wa kuziba ulipunguza ukubwa wa eneo la tishu zilizokufa kwa takriban nusu kwa dozi ya kati na uliandika moja kwa moja muundo wa ndani wa mitokondria na mitofajia katika ubongo uliokosa damu, huku ukiripoti jambo lisilotarajiwa: apoptosisi iliyopimwa iliongezeka huku nekrosisi ikipungua (Di, 2015). Na katika iskemia ya ubongo mzima, uingizaji endelevu wa dozi ndogo ulirejesha shughuli ya saitokromu c oksidesi, viwango vya ATP, na tofauti ya uwezo wa umeme kwenye utando wa mitokondria katika eneo nyeti la CA1 la hipokampasi, ulihifadhi neuroni hizo, na ulilinda kumbukumbu ya nafasi (Lu, 2016). Kipimo hicho cha CA1 kinastahili kutazamwa kwa makini: ni data za moja kwa moja za ATP na mnyororo wa upumuaji kutoka ndani ya ubongo uliojeruhiwa, ambazo maandiko ya TBI kwa kiasi kikubwa huzihitimisha badala ya kuzipima.

Uharibifu sugu wa mfumo wa neva unatofautiana na yote mawili. Mifano ya magonjwa ya Alzheimer, Parkinson, na Huntington huwapa wanyama dozi kwa wiki au miezi na kupima mkusanyiko wa protini, uchakataji wa dopamini, au kudhoofika kwa uwezo wa utambuzi taratibu. Vipimo hivyo vya matokeo vina uhusiano mdogo sana na eneo la uharibifu linalopimwa siku chache baada ya pigo. Wasomaji wanaohamisha matokeo kutoka kundi moja kwenda jingine wanapitisha ugunduzi katika mpaka ambao majaribio hayakuwahi kuvuka. Mwongozo wetu wa maandiko kuhusu uharibifu wa mfumo wa neva unaweka tafiti hizo za muda mrefu katika muktadha wake, na ulinganisho na ushahidi wa kiharusi pekee unatenganisha kwa kina miundo ya kuziba kwa mishipa na miundo ya pigo.

Mifano ya TBI ilifanya nini hasa

Hakuna jaribio la binadamu lililochapishwa kuhusu bluu ya methilini kwa jeraha la ubongo linalosababishwa na kiwewe. Rekodi yote ya TBI ni kazi iliyofanywa kwa wanyama, hasa panya wakubwa na wadogo, na inajikita katika majaribio machache yanayostahili kutajwa, kwa sababu maelezo yake yanatofautiana kwa namna ambazo muhtasari huficha.

Utafiti wa kwanza wa pigo lililodhibitiwa kwenye gamba la ubongo uliwapa panya 1 mg/kg kupitia mshipa saa moja baada ya pigo dogo, kisha 0.5 mg/kg baada ya saa tatu (Watts, 2014). Ujazo wa eneo la uharibifu uliopimwa kwa MRI ulibaki mdogo zaidi kwa wanyama waliopata tiba katika wiki mbili za ufuatiliaji. Makosa ya kukanyaga katika jaribio la kutembea yalipungua kwa kiwango chenye umuhimu wa kitakwimu katika siku za 1, 2, na 7 lakini si siku ya 14. Chini ya darubini katika siku ya 14, idadi ya neuroni zilizokuwa zikiharibika katika gamba lililojeruhiwa ilikuwa 270 dhidi ya 368 kwa kila eneo la kuangaliwa, na idadi yenye uwekaji rangi wa Nissl usio wa kawaida ilikuwa 41 dhidi ya 73. Kwa maneno mengine, kulikuwa na ulinzi wa mapema, lakini faida katika tabia ilipungua kufikia wiki ya pili.

Muundo wa jeraha lililoenea ulitumia pigo la shinikizo la kiowevu kwenye mstari wa kati kwa panya wadogo na dozi moja ya 2 mg/kg kupitia mshipa ndani ya nusu saa (Fenn, 2015). Wanyama waliopata tiba walionyesha shughuli ndogo zaidi ya jeni za uchochezi, mikroglia chache zaidi zenye uchochezi, uvimbe mdogo ulioonekana, na hawakuonyesha tabia inayofanana na unyogovu katika siku ya 7. Matokeo yasiyoonyesha athari yana umuhimu sawa: jeraha lenyewe liliongeza maji katika ubongo kwa kiasi kidogo tu, na bluu ya methilini haikuzuia kupungua kwa uzito wa mwili wala kurekebisha upungufu wa uratibu wa mienendo. Kupunguza uchochezi si sawa na kutoa ulinzi kamili.

Tafiti mbili za panya wadogo zilitumia ratiba ileile, 1 mg/kg baada ya saa moja, 0.5 mg/kg baada ya saa sita, kisha dozi kila siku kwa siku tatu, na zilipanua ufafanuzi wa utaratibu wa athari. Katika mfano wa pigo kwenye gamba la ubongo, tiba ilipunguza ujazo wa eneo la uharibifu baada ya saa 24, saa 72, na katika siku ya 14 huku ikihifadhi neuroni na kuongeza viashiria vya autofajia (Zhao, 2016). Katika mfano wa pigo la shinikizo la kiowevu, ilipunguza apoptosisi ya neuroni, iliimarisha kizuizi kati ya damu na ubongo kilichokuwa kikivuja, na iliboresha alama za utendaji wa mfumo wa neva katika wiki mbili (Shen, 2019). Hata hivyo, kiasi cha maji katika ubongo hakikuonyesha tofauti kufikia saa 72 katika utafiti wa Zhao, na utendaji kwenye kifaa cha rotarod haukuonyesha tofauti katika siku za 1 na 3 katika utafiti wa Shen. Vipimo vya eneo la uharibifu na kuendelea kuishi kwa seli vilibadilika; uvimbe na vipimo vya mapema vya uwezo wa kusogeza mwili havikufuata mabadiliko hayo kila wakati.

Jaribio linalojitokeza kuhusu muda ni lile la kuchelewesha utoaji wa dozi (Watts, 2016). Kwa kutumia mfano uleule wa pigo, dozi ya kwanza haikutolewa hadi saa 24 baada ya jeraha. Kufikia siku ya 2, kundi lililocheleweshewa tiba lilionyesha kupungua kwa eneo la uharibifu kulikolingana na wanyama waliotibiwa katika saa za kwanza, na upungufu huo uliendelea katika siku za 7 na 14. Dalili ya mabadiliko ya tabia ilikuwa dhaifu zaidi: kuboreka kwa makosa ya kukanyaga katika kundi lililocheleweshewa tiba kulikuwa mwelekeo usio na umuhimu wa kitakwimu. Maabara moja, mfano mmoja, kipindi kimoja cha saa 24. Huo ni ushahidi halisi kwamba kipindi cha kutoa tiba kinaendelea zaidi ya saa za kwanza, na pia ndio ushahidi wote uliopo kwa hoja hiyo. Zingatia mtego wa neno kucheleweshwa katika maandiko mengine: mfululizo wa tafiti za Urusi wenye kichwa kinachohusu ulinzi wa mfumo wa neva uliocheleweshwa ulitoa dozi baada ya dakika 30 na ulitumia kucheleweshwa kumaanisha matokeo ya muda mrefu, si kuanza tiba baadaye.

Utafiti mdogo zaidi wa jeraha katika eneo maalumu kwa panya unakamilisha picha ya muda kutoka upande mwingine: kutoa dozi mara moja kabla ya jeraha na kuitoa dakika 30 baada yake zote zilipunguza hitilafu ya utendaji wa viungo (Stelmashook, 2019). Tiba inayotolewa kabla hufanya kazi maabarani hasa kwa sababu maabara hupanga wakati wa jeraha.

Kuzingatia dozi kwa makini ni muhimu hapa. Mapitio yanaeleza kuwa dozi ndogo huchochea upumuaji wa mitokondria na dozi kubwa huuzuia, muundo uleule wa awamu mbili unaoonekana katika famakolojia ya bluu ya methilini. Ndiyo sababu matokeo hayawezi kusomwa kama bluu zaidi, kupona zaidi. Kila utafiti huchunguza nukta moja kwenye mkunjo. Ufafanuzi wa mwitikio kulingana na dozi unafuatilia mkunjo huo katika mifano mbalimbali, na maelezo ya usalama na athari zisizotakiwa yanaeleza kile ambacho dozi kubwa hufanya badala yake.

Soma kwa kulinganisha safu za jedwali hilo: kemikali ileile, vipimo vitatu tofauti vya muda. Kinga inahusu safu ya kati, tiba ya haraka inahusu safu mbili za kwanza, na matokeo ya baadaye yanahusu safu ya kwanza na ya tatu.

Kinga, tiba ya haraka, matokeo ya baadaye

Kinga ndiyo dai lililo rahisi zaidi kueleweka vibaya. Katika mifano ya iskemia, wanyama wanaopewa dozi kabla ya mshipa kuzibwa huwa na matokeo bora zaidi, na matokeo hayo wakati mwingine hunukuliwa kana kwamba bluu ya methilini inalinda ubongo wowote dhidi ya tukio lolote lenye madhara la baadaye. Hayaonyeshi jambo hilo. Yanaonyesha kwamba mitokondria iliyoandaliwa kwa njia mbadala ya elektroni huvumilia vizuri zaidi kukoma kwa mtiririko wa damu kulikopangwa. Hakuna anayepanga jeraha la kichwa.

Tiba ya haraka ndiyo sehemu ambayo ushahidi wa TBI umejikita. Utoaji wa dozi katika saa zinazofuata pigo hulenga mfuatano wa jeraha la pili wakati bado unaendelea: kushindwa kwa uzalishaji wa nishati, msongo wa kioksidishaji, uchochezi, uvimbe. Kuboreka kwa vipimo vya eneo la uharibifu na uvimbe hapa ni athari halisi za tiba, lakini ni kutibu mchakato, si kurejesha tishu zilizochanika.

Matokeo ya baadaye ndiyo dhana ya tatu. Tabia inayopimwa wiki kadhaa baada ya jeraha, au uchakataji wa protini unaopimwa miezi kadhaa baada ya kuanza kwa mfano wa uharibifu wa mfumo wa neva, hujibu ikiwa ulinzi wa mapema ulidumu au ikiwa michakato ya polepole ilibadilisha mwelekeo. Eneo dogo zaidi la uharibifu baada ya saa 24, mwelekeo wa kitabia usio na umuhimu wa kitakwimu baada ya dozi iliyocheleweshwa kwa saa 24, na kuboreka kwa uwezo wa kutumia maze miezi kadhaa baada ya kuanza utoaji wa dozi wa muda mrefu ni madai matatu tofauti yenye viwango vitatu tofauti vya uthibitisho, na kwa sasa ni la kwanza pekee linalotimiza kiwango chake zaidi ya mara moja.

Kile ambacho ushahidi huu hauwezi kuonyesha

Kila tokeo lililoelezwa hapo juu lina mpaka uleule. Mitokondria ya panya huitikia bluu ya methilini kwa namna ambazo mitokondria ya binadamu inaweza pia kuitikia, lakini panya anayepewa dozi kupitia mshipa dakika chache baada ya pigo lenye nguvu iliyopimwa si sawa na mtu anayefika idara ya dharura saa kadhaa baada ya kuanguka. Unusu, ukali wa jeraha uliodhibitiwa, wanyama wachanga wenye afya, na ufuatiliaji mfupi vyote hupunguza kile kinachoweza kutumika katika hali nyingine. Hakuna kabisa utafiti wa bluu ya methilini kuhusu jeraha linalotokana na mlipuko, kwa hiyo aina ya jeraha inayowahusu zaidi wasomaji wa kijeshi ndiyo yenye ushahidi mdogo zaidi.

Pia hakuna msingi unaotolewa wa kubadilisha dozi za wanyama kuwa dozi za binadamu. Maandiko ya wanyama hutumia utoaji kupitia mshipa na ndani ya tundu la fumbatio kwa dozi zilizochaguliwa ili kudhibiti majaribio, si matone ya kumeza yanayouzwa rejareja. Hakuna chochote katika tafiti hizi kinachoweka mpango wa matumizi kwa binadamu, na hakuna chochote hapa kinachochunguza bluu ya methilini pamoja na huduma za kawaida za jeraha la kichwa.

Kwa hiyo muhtasari wa uaminifu unatoshea katika aya moja. Kwa panya, bluu ya methilini inayotolewa karibu na wakati wa jeraha la ubongo linalosababishwa na kiwewe au ukosefu wa damu huhifadhi uzalishaji wa nishati wa mitokondria, na uhifadhi huo hufuatwa na maeneo madogo zaidi ya uharibifu na alama bora zaidi za kupona. Utafiti mmoja wa pigo ulihifadhi sehemu ya athari ya kupunguza eneo la uharibifu kwa dozi ya kwanza iliyocheleweshwa kwa saa 24. Ikiwa lolote kati ya haya hutokea katika ubongo wa binadamu uliojeruhiwa bado halijachunguzwa, na maandiko ya TBI na kiharusi huchunguza nyakati tofauti kwa kutumia vipimo tofauti vya matokeo. Yeyote anayeuza uhakika juu ya ushahidi huu anaongeza kiambato ambacho majaribio hayakuwahi kuwa nacho.