Bluu ya methilini na uoni: utafiti wa retina unaonyesha nini na unaishia wapi

Msomaji anakutana na utafiti ambao bluu ya methilini ililinda retina, kisha anauliza swali la kawaida: je, inapaswa kuwekwa machoni? Utafiti kuhusu bluu ya methilini na uoni haujibu swali hilo, kwa sababu hakuna utafiti mkuu uliojaribu matumizi hayo. Mmoja ulidunga rangi hiyo kwenye jeli ya vitreasi ya panya pamoja na sumu. Mwingine uliiongeza kwenye kimiminika cha kukuza seli kilichozunguka seli zilizotengwa kwenye sahani ya maabara. Mwingine uliiweka katika maji ya kunywa ya panya wenye mabadiliko ya kijeni. Kila matokeo yanahusu njia yake ya utoaji na modeli yake.

Makala hii inapitia tafiti tatu za kabla ya majaribio ya kliniki, aina mbili za seli za retina, na mpaka kati ya ulinzi katika maabara na matibabu ya macho katika kliniki. Mwelekeo ni uleule: bluu ya methilini inaweza kubadilisha msongo wa mitokondria katika seli za retina chini ya hali zinazodhibitiwa, na matokeo hayo hayahalalishi kuweka miyeyusho ya rejareja machoni.

Aina mbili za seli, magonjwa mawili tofauti

Retina ina tabaka, na tabaka linalohusika ni muhimu. Mwanga kwanza hupiga vipokezi vya mwanga katika sehemu ya nje ya retina. Ishara zake hupitia nyuroni za kati hadi kwenye seli za ganglioni katika sehemu ya ndani ya retina, ambazo aksoni zake hutoka kupitia neva ya macho. Mchoro ulio hapa chini unataja tabaka hizo kwa mpangilio.

Seli za ganglioni za retina ndizo zinazohusika katika glakoma na neuropathia ya neva ya macho. Utafutaji unapotaja bluu ya methilini na glakoma, kwa kawaida unarejelea tabaka hili la ndani na aksoni zake. Vipokezi vya mwanga ndivyo seli zinazohusika katika kuzorota kwa sehemu ya nje ya retina. Zinahitaji nishati nyingi zaidi ndani ya retina na hufanya kazi karibu na kikomo chao cha upumuaji wa seli, hivyo huwa na uwezo mdogo wa ziada changamano I ya mitokondria inaposhindwa kufanya kazi. Matokeo katika aina moja ya seli hayatumiki moja kwa moja kwa aina nyingine, na tafiti tatu zilizo hapa chini zinazichukulia tofauti. Ujuzi wa jumla wa kutenganisha modeli na hitimisho unaelezwa katika jinsi ya kusoma utafiti kuhusu bluu ya methilini.

Seli za ganglioni katika jicho la panya hai

Katika utafiti wa kwanza kati ya hiyo mitatu, watafiti waliunda modeli ya neuropathia ya neva ya macho kwa kudunga kiasi kidogo cha rotenone kwenye jeli ya vitreasi ya jicho moja la panya, huku wakitumia jicho jingine kama kidhibiti kilichopokea kimiminika cha kubebea dutu hiyo pekee. Rotenone huzuia changamano I ya mitokondria, sehemu ya kuingilia inayopitisha elektroni kutoka NADH kwenda hatua zinazofuata. Hitilafu ya changamano I pia ndiyo inayounganisha modeli hii na neuropathia ya kurithi ya neva ya macho ya Leber, ugonjwa wa seli za ganglioni na neva ya macho.

Saa ishirini na nne baadaye, tabaka la seli za ganglioni katika macho yaliyopokea rotenone lilikuwa jembamba zaidi na lilikuwa na seli chache kuliko macho ya kidhibiti. Bluu ya methilini ilipodungwa pamoja na rotenone, uharibifu huo ulizuiwa kwa namna iliyotegemea dozi, huku dozi ya juu zaidi iliyojaribiwa (0.07 mg/kg, chini sana ya LD50 ya panya) ikihifadhi unene na idadi ya seli. Majaribio sambamba katika sampuli za ubongo zilizosagwa na kuchanganywa yalionyesha athari mbili: bluu ya methilini ilirekebisha msongo wa kioksidishaji uliosababishwa na rotenone na kushuka kwa matumizi ya oksijeni. Waandishi walipendekeza utaratibu wa sumu inayotokana na msisimko kupita kiasi, ambapo rotenone huharibu seli za amakrini zinazorekebisha ishara, seli za ganglioni hutuma ishara kupita kiasi, na hatua ya kuzuia uoksidishaji hukatiza uharibifu unaotokea. Kemia inayopendekezwa kuhusika katika ulinzi huo imeelezwa kwa kina katika taratibu za bluu ya methilini katika mitokondria.

Matokeo haya yana mipaka mitatu. Rangi ilidungwa pamoja na sumu moja kwa moja ndani ya jicho; hiyo ni njia ya utoaji, si ratiba ya matibabu. Kipindi cha uchunguzi kilikuwa saa 24. Pia, vipimo vya oksidasi ya saitokromu viliongezeka katika makundi yote mawili yaliyojeruhiwa, jambo ambalo waandishi walilitafsiri kama shughuli iliyozidi badala ya ushahidi wa kurejeshwa kwa upumuaji wa seli katika retina hai.

Seli za ganglioni zilizotengwa kwenye sahani ya maabara

Utafiti wa pili haukutumia jicho zima kabisa. Wachunguzi walitenga seli za msingi za ganglioni za retina kutoka kwa panya wachanga na kuziweka katika mazingira yenye rotenone, staurosporine inayochochea apoptosisi, au oksijeni kidogo kwa saa 72, kisha wakapima uhai wa seli kwa rangi inayotofautisha seli hai na zilizokufa. Bluu ya methilini katika viwango vya 1 na 10 micromolar kwenye kimiminika cha kukuza seli iliboresha uhai wa seli dhidi ya kila kisababishi cha madhara, kwa takribani mara 1.5 hadi 1.9 kutegemea hali. Jaribio la ziada lilionyesha kwamba bluu ya methilini ilihifadhi shughuli ya oksidasi ya saitokromu c wakati seli zilipowekwa katika mazingira yenye peroksidi ya hidrojeni.

Hii ni famakolojia ya seli zilizotengwa. Kiwanja kilifikia seli kwa kusambaa kupitia kimiminika cha kukuza seli katika mkusanyiko uliobainishwa, bila konea, tabaka la machozi, lenzi, jeli ya vitreasi, usambazaji wa damu au mfumo wa kinga katika njia hiyo. Urahisi huo ndio lengo la modeli: inaonyesha kwamba seli za ganglioni zenyewe zinaweza kulindwa kiwanja kinapozifikia. Haielezi ikiwa tone kwenye uso wa konea lingeweza kufikisha mkusanyiko wowote uliobainishwa kwenye sehemu ya ndani ya retina. Viwango vya mkusanyiko vilivyozidi 10 micromolar viliepukwa kwa sababu ya sumu kwa seli hizo hizo, jambo linalokumbusha kwamba mwitikio wa dozi kwenye sahani ya maabara unaweza kwenda pande zote mbili.

Vipokezi vya mwanga katika panya wenye mabadiliko ya kijeni na mstari wa seli

Utafiti wa tatu unahusu sehemu ya nje ya retina. Watafiti walitumia panya wa Harlequin, ambao wana upungufu wa kipengele kinachochochea apoptosisi unaofanya changamano I isiunganishwe kikamilifu, na wakachunguza muundo wa vipokezi vya mwanga, viashiria vya sehemu za nje, na uadilifu wa mitokondria katika umri wa miezi 11. Bluu ya methilini ilitolewa kwa mwili mzima kupitia maji ya kunywa baada ya kuachishwa kunyonya, kwa takribani 10 mg/kg kwa siku. Panya wenye mabadiliko ya kijeni waliopewa kiwanja hicho walihifadhi unene mkubwa zaidi wa retina, viashiria vingi zaidi vya rhodopsin na opsin, na muundo bora zaidi wa mitokondria kuliko wale ambao hawakupewa.

Utafiti sambamba wa seli ulitumia seli za 661W, mstari wa seli za panya zinazofanana na vipokezi vya mwanga na zilizofanywa ziweze kuendelea kuzaliana bila kikomo, ambazo ziliwekwa katika mazingira yenye rotenone, pamoja na bluu ya methilini au bila hiyo, kwa saa 24. Uhai wa seli uliboreka katika 30 micromolar, na viwango vya chini vya mkusanyiko vilirejesha uwiano wa NADH kwa NAD+ kwenye hali ya kawaida na kupunguza msongo wa kioksidishaji. Jambo la pekee ni kile ambacho bluu ya methilini haikufanya: haikurejesha ATP. Ulinzi uliendana na kupungua kwa msongo wa redoksi na kutulizwa kwa njia za mwitikio wa msongo, zikiwemo mwitikio wa mitokondria kwa protini zisizokunjika ipasavyo na viashiria vya mitofajia, badala ya kurejeshwa kwa ugavi wa nishati.

Tofauti hiyo ni muhimu kwa madai kuhusu bluu ya methilini na retina. Kiwanja kinaweza kuweka hai kipokezi cha mwanga chenye msongo bila kurekebisha upungufu wake wa nishati, jambo linalopunguza maelezo yoyote ya matumizi ya kimatibabu hadi kwenye msongo wa redoksi badala ya urejeshaji mpana wa uchangamfu wa seli.

Tafiti tatu zikiwa sambamba

Ulinganisho ulio hapa chini unabainisha kila utafiti kwa modeli na njia ya utoaji, kwa sababu safu hizo mbili huamua kile ambacho matokeo yanaweza kuunga mkono.

Kila mstari unahusu utafiti wa kabla ya majaribio ya kliniki. Hakuna mstari unaohusu kuandikisha wagonjwa, kupima uoni au kujaribu maandalizi ya dawa ya macho.

Kwa nini haya si matibabu ya glakoma

Utunzaji wa glakoma hupunguza shinikizo ndani ya jicho. Ulinzi wa neva hujaribu jambo tofauti: kuweka hai seli za ganglioni na aksoni zake zinapokuwa na msongo. Tafiti zilizo hapo juu zinahusu lengo la pili, si la kwanza. Hakuna iliyopunguza shinikizo, na hakuna iliyolinganisha bluu ya methilini na matibabu ya kupunguza shinikizo. Ndiyo sababu mbinu zilizothibitishwa za kushughulikia glakoma na kudhibiti shinikizo zinabaki kuwa suala tofauti na ulinzi wa neva kupitia redoksi, na kwa nini matokeo ya uhai wa seli hayawezi kutafsiriwa kuwa uoni umeokolewa.

Tofauti za njia ya utoaji zinaimarisha hoja hiyo. Kudunga ndani ya jeli ya vitreasi pamoja na sumu huweka kiasi kinachojulikana karibu na retina wakati wa jeraha. Utoaji kupitia maji ya kunywa huweka mnyama mzima katika mazingira ya kupokea kiwanja kwa miezi kadhaa, huku mkusanyiko wake katika retina ukiwa haujulikani. Kimiminika cha kukuza seli huweka kiwanja moja kwa moja kwenye seli zisizo na vizuizi hivyo. Hakuna mojawapo inayotabiri sehemu ya dozi inayowekwa kwenye uso wa jicho ambayo ingevuka konea, kuepuka kuondolewa na machozi, kupita kwenye lenzi na jeli ya vitreasi, na kufika kwenye mojawapo ya tabaka za retina katika mkusanyiko wenye manufaa. Tatizo hilo la kufikisha kiwanja ni sehemu ya suala pana la njia za utoaji na usambazaji wa bluu ya methilini, ambapo kila njia inahitaji vipimo vyake vya mkusanyiko.

Tofauti za tishu zinaongeza kizuizi cha pili. Rangi inayofika sehemu ya mbele ya jicho haijafika sehemu yake ya nyuma, na mkusanyiko unaosaidia tabaka moja unaweza kuharibu jingine. Miyeyusho ya rejareja haitengenezwi, kufanywa tasa, kurekebishwa kwa vihifadhi vya pH au kuwekewa vihifadhi kama maandalizi ya dawa za macho, na usafi, pH, osmolality na viambato saidizi vyote ni muhimu kwa kufikiwa kwa konea na sehemu za ndani ya jicho. Hakuna chochote katika matokeo haya ya retina kinachothibitisha uhalali wa kuweka miyeyusho hiyo ndani au kwenye uso wa jicho. Maswali kuhusu viwango vya utayarishaji yanapaswa kushughulikiwa katika muktadha wa usalama na ushughulikiaji wa bluu ya methilini.

Ushahidi unaishia wapi

Zikisomwa pamoja, makala hizo tatu za utafiti zinaunga mkono dai lenye mipaka finyu: chini ya hali zinazodhibitiwa, bluu ya methilini inaweza kupunguza msongo wa redoksi wa mitokondria katika nyuroni za retina na kuhifadhi muundo wake. Dai hilo linaishia pale hali hizo zinapoishia. Modeli za sumu na hitilafu ya kijeni ya changamano I si glakoma, drusen au ugonjwa unaohusiana na kisukari. Vipindi vifupi vya uchunguzi na vigezo vya matokeo vya kimuundo si uoni unaodumu. Na mkusanyiko wenye ulinzi katika sehemu moja si dozi ya sehemu nyingine.

Hoja yenye nguvu zaidi ingehitaji vipengele tofauti: kiwango kilichobainishwa kinachofika kwenye retina baada ya njia ya utoaji inayoweza kutumika katika kliniki, vigezo vya matokeo vya utendaji wa uoni katika wanyama, manufaa yasiyotegemea shinikizo katika modeli inayohusiana na glakoma, na kisha data za usalama na ufanisi kwa binadamu. Hadi hivyo vipatikane, bluu ya methilini na uoni vinabaki kuwa nadharia ya utafiti yenye mipaka iliyo wazi: famakolojia ya mitokondria katika retina inayowezekana, iliyoonyeshwa katika seli na wanyama pekee, bila njia kutoka kwenye tafiti hizi hadi matibabu ya macho.