Bluu ya methilini katika utafiti wa kiharusi na upungufu wa mtiririko wa damu ubongoni: kile ambacho modeli tatu zinaonyesha kwa kweli

Ateri iliyoziba, seli zinazokuzwa maabarani na kunyimwa virutubisho, na panya mwenye ateri za shingo zilizopungua upana vinaweza kusikika kama matoleo matatu ya jaribio moja. Sivyo. Kila moja linauliza swali tofauti, na bluu ya methilini hutoa jibu tofauti katika kila moja. Ukivichanganya, maandiko ya utafiti yanaonekana kukinzana. Ukivitenganisha, mwelekeo wazi unaonekana, unaotegemea hasa muda wa kuitumia.

Kutenganisha hali hizo ndiyo lengo kuu la mapitio haya. Modeli hizo tatu ni kiharusi cha ghafla katika eneo maalumu, kunyimwa oksijeni na glukosi kisha kurejeshewa oksijeni katika seli zinazokuzwa maabarani, na upungufu wa mtiririko wa damu ubongoni unaodumu kwa wiki kadhaa. Utaratibu unaopendekezwa kuziunganisha unahusisha mitokondria, lakini matokeo yanatofautiana kwa sababu mazingira ya kimetaboliki yanatofautiana.

Modeli tatu zinajibu maswali tofauti

Kiharusi cha ghafla katika eneo maalumu kwa panya kwa kawaida husababishwa kwa kuziba ateri ya kati ya ubongo, kwa kifupi MCAO. Kizuizi kinachofanana na donge la damu hutengeneza kiini cha iskemia kilichozungukwa na penumbra, tishu zilizo hatarini lakini zinazoweza kuokolewa ikiwa mtiririko utarejea. Swali hapa ni kama hatua fulani hupunguza kasi ya ukuaji wa eneo la tishu zilizokufa au kuhifadhi utendaji wakati wa kurejeshwa kwa mtiririko wa damu.

Kunyimwa oksijeni na glukosi, kwa kifupi OGD, hufanyika katika kiwango tofauti kabisa. Seli za ubongo zinazokuzwa maabarani huwekwa katika mazingira yenye oksijeni karibu na sifuri bila glukosi, kisha hurudishwa kwenye kimiminika cha kawaida cha ukuzaji. Hakuna donge la damu, hakuna mzunguko wa damu kupitia mishipa mbadala, hakuna shinikizo la damu, wala mfumo wa kinga. Swali linahusu seli pekee: nini hutokea kwa upumuaji wa seli, ATP, na uhai wakati malighafi za kimetaboliki zinapokosekana na kisha kurejea.

Modeli ya upungufu wa mtiririko wa damu ubongoni wa muda mrefu hutumia kuzibwa kwa kudumu kwa ateri za karotidi za pande zote mbili kwa panya, na huitwa modeli ya 2VO. Mtiririko wa damu kwenda sehemu ya mbele ya ubongo hupungua na kubaki mdogo kwa wiki kadhaa. Hakuna kifo cha ghafla cha tishu katika eneo maalumu wala kurejeshwa kwa mtiririko wa damu kwa dharura. Swali ni kama kusaidia kimetaboliki kwa wiki kadhaa huhifadhi mishipa, mitokondria, na kumbukumbu wakati mtiririko unapokuwa mdogo kwa muda mrefu.

Kwa hiyo, kuimarika kwa kumbukumbu baada ya mwezi mmoja wa matibabu katika modeli ya 2VO hakusemi chochote moja kwa moja kuhusu kuokoa ubongo wa binadamu wakati wa uondoaji wa donge la damu kwa dharura. Tofauti hiyo ni muhimu kwa sababu muhtasari mwingi wenye matumaini huipuuza.

Kiharusi cha ghafla: ulinzi wakati mtiririko unaporejeshwa, kuchelewesha bila kurejeshwa kwake

Matokeo yaliyo wazi zaidi kuhusu kiharusi cha ghafla yanatokana na MCAO ya muda pamoja na kurejeshwa kwa mtiririko wa damu. Panya walizibiwa ateri kwa dakika 60, kisha wakapewa bluu ya methilini kwa dozi ndogo kupitia mshipa kuanzia wakati mtiririko uliporejeshwa, pamoja na dozi zaidi baada ya saa 3 na siku ya 2. MRI ilionyesha eneo la uharibifu katika kundi lililopewa kimiminika cha kubebea dawa bila dawa likiongezeka kwa takribani asilimia 19 kufikia siku ya 2, huku eneo la uharibifu katika kundi lililotibiwa likipungua kwa takribani asilimia 17. Maeneo ya mwisho ya tishu zilizokufa yalikuwa madogo kwa takribani asilimia 30, na alama za utendaji wa mfumo wa neva zilikuwa bora siku ya 2 na ya 7. Uhai wa tishu za kiini na penumbra ulionekana kuimarika kwenye picha. Maandiko mapana zaidi kuhusu ulinzi wa mfumo wa neva yanaweka ulinzi huu unaotolewa wakati mtiririko unaporejeshwa sambamba na matokeo ya iskemia ya ubongo mzima na majeraha.

Hali hubadilika ateri inapobaki imeziba. Katika jaribio la MCAO ya kudumu, bluu ya methilini iliyotolewa wakati iskemia ikiendelea ilipunguza kasi ya kupanuka kwa eneo la uharibifu lililoonekana kwa vipimo vya mwendo wa molekuli za maji, na kwa muda mfupi ikaongeza muda wa tofauti kati ya maeneo ya mtiririko mdogo wa damu na maeneo yenye mwendo mdogo wa molekuli za maji. Mtiririko wa damu katika eneo hilo ulikuwa bora kidogo, lakini ujazo wa mwisho wa tishu zilizokufa baada ya saa 24 haukutofautiana kwa kiwango cha maana kitakwimu. Ilichelewesha kuharibika kwa tishu zilizo hatarini bila kuchukua nafasi ya kufunguliwa tena kwa mshipa.

Utafiti wa tatu wa kiharusi cha ghafla unaongeza maelezo kuhusu utaratibu wa utendaji na tofauti za dozi. Dozi moja iliyotolewa ndani ya uwazi wa tumbo mara tu baada ya kuziba ateri ilionyesha upungufu mkubwa zaidi wa eneo la tishu zilizokufa, takribani asilimia 50, kwa dozi ya kati ya 5 mg/kg badala ya 1 au 10 mg/kg, pamoja na alama bora za utendaji wa hisi na mwendo. Waandishi walihusisha hili na kuhifadhiwa kwa muundo wa mitokondria na kuongezeka kwa mitofajia, yaani uondoaji teule wa mitokondria iliyoharibika. Kwa hiyo, dozi, njia ya utoaji, na ratiba ni muhimu, na viwango vya mg/kg vya panya si dozi za kiharusi kwa binadamu.

Seli zinazokuzwa maabarani: dawa ileile husaidia au hudhuru kutegemea wakati inapowasili

Jaribio la astrosaiti ndilo linalofundisha zaidi na linalonukuliwa vibaya zaidi. Astrosaiti za msingi kutoka gamba la ubongo wa panya zilinyimwa malighafi kwa kiwango kikubwa kwa saa 6, zikiwa katika oksijeni ya asilimia 0.1 na kimiminika kisicho na glukosi, piruvati, wala seramu. Hii ilifuatiwa na saa 24 za kurejeshewa oksijeni huku malighafi zikirejeshwa. Takribani nusu ya seli zilikufa, jambo lililolipa jaribio nafasi ya kuonyesha athari za upande wowote.

Bluu ya methilini ilipokuwapo wakati wa kunyimwa malighafi, uhai wa seli ulipungua badala ya kuongezeka. Ilipoletwa wakati wa kurejeshewa oksijeni badala yake, viwango vidogo vya mikromola viliboresha uhai wa seli na kuongeza matumizi ya oksijeni, uchukuaji wa glukosi, na uzalishaji wa ATP. Katika hali ya kawaida, viwango vilevile viliongeza uchukuaji wa glukosi kwa takribani asilimia 89 katika mikromola 0.1 na takribani asilimia 200 katika mikromola 1. Glikojeni na shughuli ya heksokinasi zilihifadhiwa baada ya jeraha, na hakukuwa na ongezeko lililopimwa la superoksidi.

Utaratibu huu ni rahisi kuelewa kwa kuulinganisha na jenereta ya akiba. Bluu ya methilini hufanya kazi kama kibebaji mbadala cha elektroni kinachopokea viambajengo vya uhamishaji wa elektroni vinavyohusika katika urejeshaji wa kikemia na kuvipitisha kuelekea saitokromu c na kompleksi IV. Hii husaidia mtiririko wa elektroni na usanisi wa ATP huku ikipunguza kuvuja kwa elektroni katika hatua za awali za mnyororo. Wakati wa kunyimwa malighafi kwa kiwango kikubwa, msukumo huo unakuwa hasara kwa sababu huongeza mahitaji ya kimetaboliki wakati oksijeni na glukosi karibu hazipo, jambo linaloweza kumaliza akiba ya mwisho haraka zaidi. Malighafi zinaporejea, sifa hiyo hiyo inakuwa faida kwa sababu husaidia mitokondria iliyoharibika kutumia kwa ufanisi oksijeni na glukosi zilizorejeshwa. Hiyo ndiyo sababu pia matokeo kutoka maelezo ya uhamishaji wa elektroni katika mitokondria yanahitaji kuambatanishwa na muktadha wa kunyimwa malighafi.

Tahadhari moja: kanuni hii ya muda wa matumizi inahusu mfumo huo wa majaribio ya astrosaiti. Utafiti mwingine wa seli uliohusiana nao, uliotumia aina tofauti ya seli, kunyimwa malighafi kwa kiwango kidogo zaidi, na kiwango kidogo zaidi cha dawa, ulipata ulinzi hata wakati dawa ilipokuwapo katika kipindi cha kunyimwa malighafi. Aina ya seli, oksijeni iliyobaki, kiwango cha dawa, na utaratibu wa jaribio ndivyo huamua kama athari ni ya kusaidia au kudhuru.

Mtiririko mdogo wa muda mrefu: kumbukumbu, saitokromu oksidesi, na mishipa kwa wiki kadhaa

Majaribio ya muda mrefu yalitumia matibabu ya kila siku kwa dozi ndogo kwa wiki kadhaa, si dozi moja ya dharura iliyotolewa kwa haraka. Katika utafiti wa kwanza, panya wenye ateri za karotidi zilizozibwa kwa kudumu walipokea 4 mg/kg kila siku kwa mwezi mmoja. Dozi ilitolewa baada ya kila kipindi cha mafunzo cha kila siku ili kulenga uimarishaji wa kumbukumbu badala ya utendaji wa papo hapo. Wanyama wenye ateri zilizozibwa walijifunza kazi za kutofautisha vitu kwa kuona polepole zaidi na walifanya vibaya zaidi kwenye kipimo kigumu cha kumbukumbu, huku uwezo wa kuogelea, shughuli za mwendo, na utambuzi wa harufu vikiwa havijaathirika. Matibabu ya kila siku yalipunguza upungufu wa kujifunza na kumbukumbu bila kubadilisha tabia ya jumla ya mwendo.

Utafiti wa kufuatilia ulipima saitokromu oksidesi, ambayo ni kompleksi IV ya mitokondria, katika maeneo 44 ya ubongo baada ya ratiba ileile ya mwezi mmoja. Kuzibwa kwa ateri kulipunguza shughuli ya kimeng'enya katika gamba la kuona, gamba la mbele ya ubongo, na gamba la perirhinali, pamoja na hipokampasi na amigdala. Pia kulidhoofisha shughuli zilizoratibiwa kati ya gamba la kuona na hipokampasi. Matibabu yalihifadhi shughuli ya kimeng'enya katika maeneo hayo na kuimarisha mahusiano hayo ya kimetaboliki kati ya maeneo, na shughuli iliyohifadhiwa ilihusiana na utendaji bora katika kazi. Mahusiano haya yanaeleza shughuli zilizoratibiwa za vimeng'enya vya kimetaboliki, si vipimo vya moja kwa moja vya muunganiko wa kiutendaji katika ubongo wa binadamu, jambo ambalo mapitio ya kimetaboliki ya nishati ya ubongo husaidia kuweka wazi.

Utafiti tofauti wa wiki moja ulitumia 2 mg/kg kila siku na kuongeza kizuizi cha njia ya uashiriaji ili kupima utaratibu wa utendaji. Mtiririko wa damu ubongoni uliongezeka kutoka takribani 60 hadi takribani 100 mL kwa kila 100 g kwa dakika kwa matibabu, na msongamano wa mishipa katika hipokampasi uliongezeka kutoka takribani asilimia 15.1 hadi 23. Maboresho yote mawili yalipunguzwa kwa kiasi wakati njia ya PI3K/Akt inayosaidia uhai wa seli ilipozuiwa, na Akt iliyoongezwa fosfati iliongezeka kwa matibabu. Matokeo kuhusu mtiririko wa damu, msongamano wa mishipa, kizuizi kati ya damu na ubongo, na neuroni yanaashiria ulinzi wa mfumo wa neva na mishipa unaohusishwa na uashiriaji wa PI3K/Akt badala ya athari ya kimetaboliki pekee.

Kwa nini hakuna kati ya haya kinacholingana na huduma ya dharura ya kiharusi

Udhibiti wa mazingira ya maabara ndiyo sababu matokeo haya hayawezi kuhamishwa moja kwa moja. Seli zinazokuzwa maabarani hazina donge la damu wala mienendo ya dawa mwilini. Modeli ya 2VO ni mtiririko mdogo wa damu katika ubongo mzima kwa muda mrefu, si kizuizi cha ghafla katika eneo maalumu kinachosababishwa na donge lililosafiri na kuacha penumbra iliyoanza dakika chache tu zilizopita. Hata MCAO ya panya hutumia wanyama wachanga wenye afya, ganzi, vizuizi vinavyofanana, na dozi zinazotolewa kwa muda uliopangwa kwa usahihi. Hii ni tofauti na wagonjwa wakubwa wenye madonge tofauti, aterosklerosisi, shinikizo la juu la damu, kisukari, na nyakati zisizojulikana za kuanza kwa kiharusi.

Hakuna jaribio lililochapishwa la binadamu lenye ugawaji wa nasibu ambalo limethibitisha bluu ya methilini kuwa matibabu ya dharura ya kiharusi cha ghafla cha iskemia. Utafiti wa picha za ubongo wa binadamu unaotajwa wakati mwingine ulihusisha watu wazima 26 wenye afya, si wagonjwa wa kiharusi, na dozi moja ya kumeza ilibadilisha ishara za ubongo zinazohusiana na kazi, pamoja na kuimarika kidogo kwa kukumbuka. Hilo linaonyesha shughuli katika mfumo mkuu wa neva, si ufanisi katika kiharusi. Mwongozo wa sasa wa dharura badala yake unalenga kurejesha haraka mtiririko wa damu kwa dawa za kuyeyusha madonge kupitia mshipa kwa wagonjwa wanaokidhi vigezo, na kuondoa madonge kwa vizuizi vinavyofaa vya mishipa mikubwa. Taratibu za kawaida za dharura za kiharusi zinabaki kuwa njia pekee iliyothibitishwa. Huduma kwa kiharusi kinachoshukiwa haipaswi kamwe kucheleweshwa ili kutoa bluu ya methilini, na mipaka ya vitendo ya kukadiria dozi kutoka tafiti za kabla ya majaribio ya kliniki inaeleza kwa nini ratiba za panya haziwezi kuchukuliwa kuwa ratiba za matibabu ya binadamu.

Muktadha wa usalama unasisitiza mpaka huo. Bluu ya methilini inayotolewa kupitia mshipa ina onyo lililowekwa ndani ya kisanduku kuhusu sindromu kali au inayosababisha kifo ya serotonini inapotumiwa pamoja na dawa zinazoathiri serotonini, zikiwemo SSRI, SNRI, na vizuizi vya MAO, ambazo wagonjwa wengi walio katika umri unaohusishwa na kiharusi hutumia. Haipaswi kutumiwa kwa wenye upungufu wa G6PD kwa sababu ya hatari ya kuvunjika kwa chembe nyekundu za damu. Pia huzuia uashiriaji wa oksidi ya nitriki, jambo linaloongeza ukinzani wa mishipa na shinikizo katika baadhi ya hali, hivyo haipaswi kuelezwa tu kama dawa inayoongeza mtiririko wa damu ubongoni. Ratiba iliyoidhinishwa ya 1 mg/kg kupitia mshipa kwa methemoglobinemia iliyopatikana si ratiba ya kiharusi.

Muhtasari wa uaminifu ni wenye mipaka lakini una msingi. Karibu na wakati wa kurejeshwa kwa mtiririko wa damu katika iskemia ya muda ya eneo maalumu, bluu ya methilini kwa dozi ndogo ilipunguza kuendelea kwa uharibifu kwa panya. Wakati ateri ilipozibwa kwa kudumu, ilichelewesha lakini haikuzuia kufa kwa tishu. Katika astrosaiti, ilidhuru wakati wa kunyimwa malighafi kwa kiwango kikubwa na kusaidia wakati wa kurejeshewa oksijeni. Wakati wa upungufu wa mtiririko wa damu wa muda mrefu, ilihifadhi saitokromu oksidesi, mishipa, na kumbukumbu kwa wiki kadhaa. Kibebaji kimoja, miktadha mitatu, majibu matatu.