เมทิลีนบลูกับการมองเห็น: งานวิจัยจอประสาทตาบอกอะไรและมีขอบเขตถึงไหน

ผู้อ่านพบงานวิจัยที่เมทิลีนบลูปกป้องจอประสาทตาได้ จึงเกิดคำถามตามมาว่า ควรนำสารนี้ใส่ในตาหรือไม่? งานวิจัยเรื่องเมทิลีนบลูกับการมองเห็นยังตอบคำถามนั้นไม่ได้ เพราะไม่มีการศึกษาสำคัญงานใดทดสอบการใช้ในลักษณะนี้ งานหนึ่งฉีดสารสีเข้าไปในวุ้นตาของหนูไมซ์พร้อมสารพิษ อีกงานเติมสารลงในอาหารเลี้ยงเซลล์ที่แยกออกมาในจานเพาะเลี้ยง และอีกงานใส่สารลงในน้ำดื่มของหนูไมซ์กลายพันธุ์ ผลลัพธ์แต่ละงานใช้ได้เฉพาะกับช่องทางให้สารและแบบจำลองของงานนั้น

บทความนี้อธิบายการศึกษาก่อนคลินิกสามงาน เซลล์จอประสาทตาสองชนิด และเส้นแบ่งระหว่างการปกป้องเซลล์ในห้องปฏิบัติการกับการรักษาตาทางคลินิก ผลที่พบมีแนวโน้มสอดคล้องกัน: เมทิลีนบลูสามารถเปลี่ยนแปลงภาวะเครียดของไมโทคอนเดรียในเซลล์จอประสาทตาภายใต้สภาวะที่ควบคุมได้ แต่ข้อค้นพบนี้ไม่ได้เป็นเหตุผลรองรับการนำสารละลายที่ขายปลีกมาใช้กับตา

เซลล์สองชนิด โรคสองกลุ่มที่แตกต่างกัน

จอประสาทตาประกอบด้วยหลายชั้น และชั้นที่ศึกษาเป็นเรื่องสำคัญ แสงตกกระทบเซลล์รับแสงในจอประสาทตาชั้นนอกก่อน สัญญาณจากเซลล์เหล่านี้ส่งผ่านเซลล์ประสาทตัวกลางไปยังเซลล์แกงเกลียนในจอประสาทตาชั้นใน ซึ่งมีแอกซอนทอดออกไปผ่านเส้นประสาทตา แผนภาพด้านล่างแสดงชื่อชั้นต่าง ๆ ตามลำดับ

เซลล์แกงเกลียนในจอประสาทตาเป็นเซลล์ที่ได้รับผลกระทบในโรคต้อหินและโรคเส้นประสาทตา เมื่อผลการค้นหากล่าวถึงเมทิลีนบลูกับต้อหิน โดยทั่วไปจะหมายถึงชั้นในนี้และแอกซอนของเซลล์ ส่วนเซลล์รับแสงเป็นเซลล์ที่ได้รับผลกระทบในการเสื่อมของจอประสาทตาชั้นนอก เซลล์เหล่านี้มีความต้องการพลังงานสูงที่สุดในจอประสาทตา และทำงานใกล้ขีดจำกัดของการหายใจระดับเซลล์ จึงมีศักยภาพสำรองเหลือน้อยเมื่อคอมเพล็กซ์ I ของไมโทคอนเดรียทำงานล้มเหลว ผลลัพธ์ในเซลล์ชนิดหนึ่งไม่สามารถนำไปใช้กับอีกชนิดหนึ่งได้ และการศึกษาสามงานด้านล่างก็แยกเซลล์ทั้งสองชนิดนี้ออกจากกัน ทักษะทั่วไปในการแยกแบบจำลองออกจากข้อสรุปอธิบายไว้ใน วิธีอ่านงานวิจัยเกี่ยวกับเมทิลีนบลู

เซลล์แกงเกลียนในตาของหนูไมซ์ที่มีชีวิต

ในการศึกษาที่เก่าที่สุดในสามงานนี้ นักวิจัยสร้างแบบจำลองโรคเส้นประสาทตาด้วยการฉีดโรทีโนนปริมาณน้อยเข้าไปในวุ้นตาของหนูไมซ์ข้างหนึ่ง โดยใช้ตาอีกข้างเป็นกลุ่มควบคุมที่ได้รับตัวพาสาร โรทีโนนยับยั้งคอมเพล็กซ์ I ของไมโทคอนเดรีย ซึ่งเป็นจุดรับอิเล็กตรอนจาก NADH เพื่อส่งต่อไป การทำงานผิดปกติของคอมเพล็กซ์ I ยังเป็นลักษณะที่เชื่อมโยงแบบจำลองนี้กับโรคเส้นประสาทตาฝ่อจากพันธุกรรมชนิดเลเบอร์ ซึ่งเป็นโรคของเซลล์แกงเกลียนและเส้นประสาทตา

ยี่สิบสี่ชั่วโมงต่อมา ชั้นเซลล์แกงเกลียนในตาที่ได้รับโรทีโนนบางลงและมีเซลล์น้อยกว่าตาในกลุ่มควบคุม เมื่อฉีดเมทิลีนบลูร่วมกับโรทีโนน ความเสียหายนั้นถูกป้องกันได้ในลักษณะที่ขึ้นอยู่กับขนาดสาร โดยขนาดสูงสุดที่ทดสอบ (0.07 mg/kg ซึ่งต่ำกว่าค่า LD50 ในหนูไมซ์มาก) ช่วยคงทั้งความหนาและจำนวนเซลล์ การทดสอบคู่ขนานในเนื้อสมองบดเป็นเนื้อเดียวพบผลสองประการ: เมทิลีนบลูทำให้ภาวะเครียดออกซิเดชันที่เกิดจากโรทีโนนลดกลับลง และทำให้การใช้ออกซิเจนที่ลดลงกลับเพิ่มขึ้น ผู้เขียนเสนอว่ากลไกเกี่ยวข้องกับพิษจากการกระตุ้นมากเกินไป โดยโรทีโนนทำให้เซลล์อะมาครินที่ทำหน้าที่ปรับการส่งสัญญาณบาดเจ็บ เซลล์แกงเกลียนจึงส่งสัญญาณมากเกินไป และฤทธิ์ต้านออกซิเดชันช่วยขัดขวางความเสียหายที่ตามมา กลไกทางเคมีที่เสนอเพื่ออธิบายการปกป้องนี้มีรายละเอียดอยู่ใน กลไกของเมทิลีนบลูในไมโทคอนเดรีย

ผลลัพธ์นี้มีข้อจำกัดสามประการ สารสีถูกฉีดร่วมกับสารพิษเข้าสู่ตาโดยตรง ซึ่งเป็นวิธีนำส่งสาร ไม่ใช่กำหนดการรักษา ช่วงเวลาสังเกตผลมีเพียง 24 ชั่วโมง และค่าที่วัดได้ของไซโตโครมออกซิเดสเพิ่มขึ้นในทั้งสองกลุ่มที่ได้รับการทำให้บาดเจ็บ ซึ่งผู้เขียนตีความว่าเป็นการทำงานมากเกินไป ไม่ใช่หลักฐานว่าการหายใจระดับเซลล์ในจอประสาทตาที่มีชีวิตกลับคืนมาแล้ว

เซลล์แกงเกลียนที่แยกมาเลี้ยงในจาน

การศึกษาที่สองไม่ได้ใช้ดวงตาทั้งดวง นักวิจัยแยกเซลล์แกงเกลียนจอประสาทตาปฐมภูมิจากหนูแรทอายุน้อย แล้วให้สัมผัสโรทีโนน สเตาโรสปอรีนซึ่งกระตุ้นการตายของเซลล์แบบอะพอพโทซิส หรือภาวะออกซิเจนต่ำเป็นเวลา 72 ชั่วโมง จากนั้นวัดการรอดชีวิตด้วยการย้อมแยกเซลล์เป็นและเซลล์ตาย เมทิลีนบลูที่ความเข้มข้น 1 และ 10 micromolar ในอาหารเลี้ยงเซลล์เพิ่มการรอดชีวิตเมื่อเผชิญปัจจัยทำลายแต่ละชนิดประมาณ 1.5 ถึง 1.9 เท่า ขึ้นอยู่กับสภาวะ การทดสอบที่ทำควบคู่กันพบว่าเมทิลีนบลูช่วยคงกิจกรรมของไซโตโครม c ออกซิเดสขณะเซลล์เผชิญไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์

นี่คือการศึกษาเภสัชวิทยาในเซลล์ที่แยกออกมา สารเข้าถึงเซลล์ด้วยการแพร่ผ่านอาหารเลี้ยงเซลล์ที่ความเข้มข้นกำหนดไว้ โดยไม่มีกระจกตา ฟิล์มน้ำตา เลนส์ตา วุ้นตา ระบบเลือด หรือระบบภูมิคุ้มกันอยู่ในเส้นทาง ความเรียบง่ายนี้คือจุดประสงค์ของแบบจำลอง: แสดงว่าเซลล์แกงเกลียนเองสามารถได้รับการปกป้องเมื่อสารเข้าถึงเซลล์ แต่ไม่ได้บอกเลยว่าการหยอดสารบนผิวกระจกตาจะนำส่งสารที่ความเข้มข้นกำหนดใด ๆ ไปถึงจอประสาทตาชั้นในได้หรือไม่ นักวิจัยหลีกเลี่ยงความเข้มข้นสูงกว่า 10 micromolar เพราะเป็นพิษต่อเซลล์ชนิดเดียวกันนี้ ซึ่งย้ำเตือนว่าความสัมพันธ์ระหว่างขนาดสารกับการตอบสนองในจานเพาะเลี้ยงให้ผลได้ทั้งสองทิศทาง

เซลล์รับแสงในหนูไมซ์กลายพันธุ์และเซลล์ไลน์

การศึกษาที่สามเกี่ยวข้องกับจอประสาทตาชั้นนอก นักวิจัยใช้หนูไมซ์ Harlequin ซึ่งขาดโปรตีนปัจจัยเหนี่ยวนำอะพอพโทซิส ทำให้คอมเพล็กซ์ I ประกอบตัวได้ไม่สมบูรณ์ และตรวจโครงสร้างเซลล์รับแสง ตัวบ่งชี้ส่วนปลายด้านนอก และความสมบูรณ์ของไมโทคอนเดรียเมื่อหนูมีอายุ 11 เดือน ให้เมทิลีนบลูเข้าสู่ระบบร่างกายผ่านน้ำดื่มหลังหย่านมในขนาดประมาณ 10 mg/kg ต่อวัน หนูกลายพันธุ์ที่ได้รับสารคงความหนาของจอประสาทตาและตัวบ่งชี้โรดอปซินกับออปซินได้มากกว่า อีกทั้งมีโครงสร้างไมโทคอนเดรียที่สมบูรณ์กว่าหนูกลายพันธุ์ที่ไม่ได้รับสาร

งานศึกษาเซลล์ที่ทำควบคู่กันใช้เซลล์ 661W ซึ่งเป็นเซลล์ไลน์อมตะจากหนูไมซ์ที่มีลักษณะคล้ายเซลล์รับแสง โดยให้สัมผัสโรทีโนนร่วมกับหรือไม่ร่วมกับเมทิลีนบลูเป็นเวลา 24 ชั่วโมง การรอดชีวิตเพิ่มขึ้นที่ความเข้มข้น 30 micromolar และความเข้มข้นที่ต่ำกว่านั้นทำให้อัตราส่วน NADH ต่อ NAD+ กลับสู่ระดับปกติและลดภาวะเครียดออกซิเดชัน รายละเอียดที่น่าสนใจคือสิ่งที่เมทิลีนบลูไม่ได้ทำ: สารนี้ไม่ได้ฟื้นระดับ ATP การปกป้องสัมพันธ์กับการบรรเทาความเครียดรีดอกซ์และการลดการทำงานของวิถีตอบสนองต่อความเครียด รวมถึงการตอบสนองต่อโปรตีนที่พับตัวไม่สมบูรณ์ในไมโทคอนเดรียและตัวบ่งชี้ไมโทฟาจี มากกว่าการฟื้นการจัดหาพลังงาน

ความแตกต่างนี้สำคัญต่อข้อกล่าวอ้างเรื่องเมทิลีนบลูกับจอประสาทตา สารหนึ่งอาจช่วยให้เซลล์รับแสงที่อยู่ในภาวะเครียดมีชีวิตอยู่ได้โดยไม่แก้ไขการขาดพลังงาน จึงจำกัดการตีความเชิงการรักษาไว้ที่ความเครียดรีดอกซ์ ไม่ใช่การฟื้นฟูสภาพโดยรวม

เปรียบเทียบการศึกษาทั้งสามงาน

การเปรียบเทียบด้านล่างระบุแบบจำลองและช่องทางให้สารของแต่ละงาน เพราะสองคอลัมน์นี้เป็นตัวกำหนดว่าผลลัพธ์รองรับข้อสรุปใดได้บ้าง

ทุกแถวเป็นการศึกษาก่อนคลินิก ไม่มีแถวใดรับผู้ป่วยเข้าร่วม วัดการมองเห็น หรือทดสอบสูตรตำรับสำหรับใช้กับตา

เหตุใดนี่จึงไม่ใช่การรักษาต้อหิน

การดูแลรักษาต้อหินมุ่งลดความดันภายในลูกตา ส่วนการปกป้องเซลล์ประสาทพยายามทำสิ่งที่ต่างออกไป นั่นคือทำให้เซลล์แกงเกลียนและแอกซอนของเซลล์ยังมีชีวิตอยู่ภายใต้ภาวะเครียด การศึกษาข้างต้นอยู่ในแนวทางที่สอง ไม่ใช่แนวทางแรก ไม่มีงานใดลดความดัน และไม่มีงานใดเปรียบเทียบเมทิลีนบลูกับการรักษาที่ลดความดัน ด้วยเหตุนี้ แนวทางที่เป็นที่ยอมรับสำหรับต้อหินและการควบคุมความดันจึงยังเป็นคนละประเด็นกับการปกป้องเซลล์ประสาทผ่านกลไกรีดอกซ์ และผลการรอดชีวิตของเซลล์จึงไม่อาจตีความว่าเป็นการรักษาการมองเห็นไว้ได้

ความแตกต่างของช่องทางให้สารยิ่งตอกย้ำประเด็นนี้ การฉีดร่วมเข้าวุ้นตาวางสารปริมาณที่ทราบแน่นอนไว้ข้างจอประสาทตาในขณะเกิดการบาดเจ็บ การให้สารในน้ำดื่มทำให้สัตว์ทั้งตัวได้รับสารตลอดหลายเดือน โดยไม่ทราบความเข้มข้นในจอประสาทตา ส่วนอาหารเลี้ยงเซลล์ทำให้เซลล์ที่ไม่มีเนื้อเยื่ออื่นห่อหุ้มสัมผัสสารโดยตรง ไม่มีวิธีใดในสามวิธีนี้ทำนายได้ว่าสารที่ให้บนผิวตาจะมีสัดส่วนเท่าใดที่ผ่านกระจกตา ไม่ถูกน้ำตาชะออก ผ่านเลนส์ตาและวุ้นตา แล้วไปถึงจอประสาทตาชั้นใดชั้นหนึ่งด้วยความเข้มข้นที่เป็นประโยชน์ ปัญหาการนำส่งนี้เป็นส่วนหนึ่งของประเด็นที่กว้างขึ้นเรื่อง ช่องทางให้สารและการกระจายตัวของเมทิลีนบลู ซึ่งแต่ละช่องทางจำเป็นต้องมีการวัดความเข้มข้นของตนเอง

ความแตกต่างของเนื้อเยื่อเป็นอุปสรรคอีกชั้นหนึ่ง สารสีที่ไปถึงส่วนหน้าของตายังไม่ได้ไปถึงส่วนหลัง และความเข้มข้นที่ช่วยชั้นหนึ่งอาจทำให้อีกชั้นบาดเจ็บได้ สารละลายที่ขายปลีกไม่ได้ผลิต ทำให้ปราศจากเชื้อ ปรับด้วยบัฟเฟอร์ หรือใช้สารกันเสียตามมาตรฐานตำรับสำหรับตา และความบริสุทธิ์ pH ออสโมลาลิตี รวมถึงสารช่วยในตำรับ ล้วนมีความสำคัญต่อการสัมผัสกระจกตาและเนื้อเยื่อภายในลูกตา ไม่มีข้อค้นพบเกี่ยวกับจอประสาทตาเหล่านี้ที่รับรองการนำสารละลายดังกล่าวใส่ในตาหรือใช้บนตา คำถามเกี่ยวกับมาตรฐานการเตรียมสารต้องพิจารณาร่วมกับความปลอดภัยและการจัดการเมทิลีนบลู

หลักฐานมีขอบเขตถึงไหน

เมื่ออ่านร่วมกัน บทความวิจัยทั้งสามสนับสนุนข้อสรุปที่มีขอบเขตแคบ: ภายใต้สภาวะควบคุม เมทิลีนบลูสามารถบรรเทาความเครียดรีดอกซ์ในไมโทคอนเดรียของเซลล์ประสาทจอประสาทตาและคงโครงสร้างของเซลล์ไว้ได้ ข้อสรุปนี้สิ้นสุดลงเมื่ออยู่นอกเงื่อนไขเหล่านั้น แบบจำลองจากสารพิษและความผิดปกติของคอมเพล็กซ์ I ทางพันธุกรรมไม่ใช่ต้อหิน ดรูเซน หรือโรคที่เกี่ยวข้องกับเบาหวาน ช่วงเวลาสั้น ๆ และตัวชี้วัดผลด้านโครงสร้างไม่ใช่การมองเห็นที่คงอยู่ในระยะยาว และความเข้มข้นที่ให้ผลปกป้องในส่วนหนึ่งก็ไม่ใช่ขนาดสารสำหรับอีกส่วนหนึ่ง

หลักฐานที่หนักแน่นกว่านี้ต้องมีองค์ประกอบแยกกัน ได้แก่ ข้อมูลการได้รับสารในจอประสาทตาที่ระบุชัดเจนหลังให้สารผ่านช่องทางที่ใช้ได้ทางคลินิก ตัวชี้วัดผลด้านการทำงานของการมองเห็นในสัตว์ ประโยชน์ที่ไม่ขึ้นกับความดันในแบบจำลองที่เกี่ยวข้องกับต้อหิน และจากนั้นจึงเป็นข้อมูลความปลอดภัยและประสิทธิผลในมนุษย์ จนกว่าจะมีข้อมูลเหล่านี้ เมทิลีนบลูกับการมองเห็นยังคงเป็นสมมติฐานวิจัยที่มีขอบเขตชัดเจน: กลไกทางเภสัชวิทยาในไมโทคอนเดรียของจอประสาทตาที่มีความเป็นไปได้ แต่แสดงให้เห็นเฉพาะในเซลล์และสัตว์ โดยยังไม่มีเส้นทางจากการศึกษาเหล่านี้ไปสู่การรักษาตา