Methylene blue at mga neurotransmitter: serotonin, dopamine, GABA, at acetylcholine

Isang karaniwang pahayag tungkol sa methylene blue ang nagsasabing pinapataas nito ang serotonin, pinapataas ang dopamine, pinapakalma ang GABA, at pinatatalas ang acetylcholine, nang sabay-sabay. Itinuturing ng pahayag na iyon ang apat na magkahiwalay na natuklasan sa laboratoryo bilang iisang epekto sa loob ng isang tao. Sinukat ng mga papel na pinagmulan nito ang magkakaibang target, sa magkakaibang preparasyon, sa mga konsentrasyong nagkakaiba nang humigit-kumulang isang libong ulit. Kapag pinaghiwalay ang mga target, nagiging mas kawili-wili ang larawan at mas nangangailangan ng pag-iingat kaysa sa ipinahihiwatig ng iisang pahayag.

Simple ang pangunahing ideya. Ang isang molekulang bumubuklod sa isang enzyme sa test tube ay iisang bagay lang ang nagawa: bumuklod sa isang enzyme sa test tube. Kung mababago nito ang antas ng isang neurotransmitter sa buhay na utak ay nakadepende sa konsentrasyong nakararating sa tisyu, sa kemikal na anyo ng molekula pagdating nito, at sa lahat ng iba pang ginagawa ng molekula sa parehong konsentrasyon. Sa bawat seksiyon sa ibaba, nananatiling kaugnay ng natuklasan ang tatlong tanong na iyon.

Serotonin: dalawang target, dalawang konsentrasyon

Sa apat na sistema, serotonin ang may pinakamatibay na ebidensiya, at nagmumula ito sa dalawang magkaibang molekular na target na hindi dapat pagsamahin.

Ang unang target ay monoamine oxidase type A, ang enzyme sa mitochondria na naghihiwa-hiwalay ng serotonin. Ang puripikadong MAO-A ng tao ay pinipigilan ng methylene blue bilang isang inhibitor na mahigpit bumuklod, na may Ki na malapit sa 27 nanomolar, samantalang nangangailangan ang MAO-B ng mas matataas na konsentrasyon bago ito maapektuhan, gaya ng ipinakita sa pag-aaral ng kinetika na nag-ugnay sa tina sa toksisidad ng serotonin. Natuklasan ng isang kaugnay na serye ng pananaliksik ang parehong pagkiling sa target sa tisyu ng pineal gland ng daga, kung saan ang pagharang sa MAO-A ay nagtaas ng mga indole na nagmula sa serotonin, nagpababa ng metabolite ng serotonin na 5-HIAA, at nagbago ng reflex ng palaka sa pagbabalik sa tuwid na posisyon na may kaugnayan sa serotonin, ayon sa pag-aaral tungkol sa mga redox dye at indole sa pineal gland. Dalawang magkaibang preparasyon, iisang direksiyon: mas kaunting pagkasira, mas maraming serotonin ang nananatili sa lugar kung saan sana ito aalisin ng enzyme.

Ang ikalawang target ay ang serotonin transporter mismo. Sa mga selulang gumagawa ng transporter ng tao, binawasan ng methylene blue ang pagpasok ng parehong fluorescent na substrate at serotonin na may pananda, na may IC50 na humigit-kumulang 1.4 micromolar, at pinigilan nito ang mga kuryenteng pinukaw ng serotonin sa mga patch-clamp recording, ayon sa direktang pagsusuri sa mga katangian ng methylene blue sa SERT. Sinuri ng mga may-akda ang mga malinaw na alternatibong paliwanag at natuklasang hindi nakadepende ang epekto sa pagsesenyas ng cGMP, mga pagbabago sa calcium, at dami ng transporter sa ibabaw ng selula.

Pansinin ang agwat ng dalawang bilang. Nasa antas na nanomolar ang pagpigil sa MAO-A. Nangangailangan ang pagpigil sa transporter ng humigit-kumulang limampung ulit na mas maraming tina. Ang mababang pagkakalantad na lubos nang nakaaapekto sa enzyme ay maaaring halos walang epekto sa transporter. Sinumang pinagsasama ang mga ito sa iisang pahayag tungkol sa serotonin ay pinag-a-average ang dalawang magkaibang saklaw ng dosis upang gawing isa.

Kung mahalaga ang alinman sa dalawang target sa isang taong umiinom ng iba pang serotonergic na gamot ay isang tanong tungkol sa gamot, at saklaw iyon ng gabay sa interaksiyon ng mga gamot. Inilalarawan ng artikulong ito ang mga target; nasa pahinang iyon ang klinikal na payo.

Dopamine: ang pinakamahinang direktang ebidensiya

Sa dopamine, higit na kailangan ang pagpipigil upang maging tapat. Walang matibay na naitatag na pag-aaral na nagpapakitang hinaharangan ng methylene blue ang dopamine transporter o direktang bumubuklod sa mga dopamine receptor. Ang madalas sipiing IC50 ng transporter na 1.4 micromolar ay para sa serotonin transporter, hindi DAT, at hindi ito dapat kailanman lagyan ng ibang pangalan.

Sa halip, di-tuwirang ebidensiya ang mayroon. Dahil minemetabolisa rin ng mga MAO enzyme ang dopamine, napapanatili ng pagpigil sa MAO ang dopamine kasama ng serotonin at noradrenaline. Sa mga preparasyon ng mitochondria, hinarangan ng methylene blue ang pagbabagong pinamamagitan ng MAO-B ng neurotoxin na MPTP tungo sa lason nitong nakaaapekto sa sistemang dopamine, na may lakas na maihahambing sa gamot sa Parkinson na deprenyl, gaya ng inilalarawan ng pag-aaral sa bioactivation ng MPTP at kaugnay na pananaliksik sa MAO-B. Nagdaragdag ang mga pag-aaral sa hayop ng ilang piraso ng ebidensiya: humigit-kumulang tatlong ulit na pagtaas ng basal na paglabas ng dopamine mula sa mga hiwa ng striatum ng daga sa 10 micromolar, na pinag-aralan sa konteksto ng pagsesenyas ng nitric oxide sa halip na pagharang sa transporter, at magkakaibang resulta sa mga rehiyon matapos ang sistemikong pagbibigay ng dosis, kung saan natuklasan ng ilang pag-aaral na tumataas ang serotonin at noradrenaline habang halos hindi nagbabago ang dopamine.

Kaya may tunay na batayan ang usapin ng dopamine, ngunit di-tuwiran ito. Dumaraan ito sa isang enzyme na sabay-sabay na nagpoproseso ng ilang monoamine, hindi sa isang puntong tiyak na para sa dopamine. Anumang pahayag na pinapataas ng methylene blue ang dopamine sa mga tao ay lumalaktaw sa hakbang kung saan kailangan munang aktuwal na maipakita iyon.

GABA: pagharang sa preno sa bulsa ng pagbubuklod

Tiyak ang natuklasan tungkol sa GABA at salungat ito sa reputasyon ng tina. Sa mga selulang gumagawa ng mga GABA-A receptor ng tao, pinigilan ng methylene blue ang mga kuryenteng pinukaw ng GABA simula sa humigit-kumulang 3 micromolar, na may IC50 na malapit sa 31 micromolar para sa karaniwang pagkakaayos na alpha1-beta2-gamma2, sa pag-aaral sa electrophysiology na tumukoy sa lugar ng pagkilos.

Ang pagtukoy sa lugar ang mahalagang bahagi. Hindi nabago ng mga mutasyon sa lugar ng picrotoxin ang pagpigil, at naalis sa mga posibleng paliwanag ang mga lugar ng benzodiazepine at zinc sa pamamagitan ng paghahambing ng mga subunit. Sa halip, lubhang binawasan ng mga mutasyon sa dalawang residue na kilalang bumubuo sa mismong bulsa ng pagbubuklod ng GABA ang pagharang. Tinutukoy nito ang pagkilos bilang kompetitibong antagonismo sa lugar ng agonist sa halip na allosteric na modulasyon sa ibang lugar. Nanatili ang epekto sa iba't ibang kumbinasyon ng synaptic at extrasynaptic na subunit at mabilis na nawala nang alisin ang tina.

Lumilikha ito ng tunay na pagsasalungat na dapat sabihin nang malinaw. Ang isang molekulang pinag-aaralan para sa pagsuporta sa memorya ay pumipigil din sa mabilis na transmisyong pumipigil sa aktibidad sa isang sisidlang pang-laboratoryo. Kung nangyayari ang pagpigil na iyon sa buhay na utak ay nakadepende sa lokal na konsentrasyon, at mataas ang 31 micromolar kumpara sa karamihan ng sistemikong pagkakalantad, na tatalakayin sa huling seksiyon. Ang pagsasalungat mismo ang natuklasan; upang malutas ito, kailangan ng mga eksperimentong wala pang nagsasagawa.

Acetylcholine: dalawang magkasalungat na punto ng pagkilos

May dalawang natuklasan tungkol sa acetylcholine na humihila sa magkasalungat na direksiyon, at iyon mismo ang dahilan kung bakit dapat silang iulat nang magkahiwalay.

Sa isang panig, pinipigilan ng methylene blue ang mga enzyme na nag-aalis ng acetylcholine. Kompetitibong napigilan ang acetylcholinesterase sa pulang selula ng dugo ng baka sa humigit-kumulang 0.57 micromolar, ang enzyme ng baka sa malapit sa 0.42 micromolar, at ang aktibidad ng esterase sa plasma ng tao sa malapit sa 1.1 micromolar. Napigilan naman ang butyrylcholinesterase sa saklaw na humigit-kumulang 0.4 hanggang 5.3 micromolar depende sa species at preparasyon, gaya ng ibinuod sa pagsusuri sa mga pagkilos ng methylene blue sa sistemang nerbiyos. Ang pagpapabagal sa pag-aalis ay nag-iiwan ng mas maraming neurotransmitter sa synapse, ang parehong lohika sa likod ng ilang aprubadong gamot sa Alzheimer.

Ngunit may kaakibat na kondisyon ang kemika nito. Ang na-oxidize na asul na anyo ang pumipigil sa enzyme; hindi ang na-reduce na walang-kulay na anyo. Ang mga pagsusuring may mahabang inkubasyon na nagpapahintulot sa tina na ma-reduce ay nag-uulat ng mas mahinang pagpigil dahil lamang dito. Anumang bilang mula sa pagsusuri sa cholinesterase ay may kasamang hindi nakikitang salik: gaano karami sa tina ang asul pa noong sinukat.

Sa kabilang panig, hinaharangan ng methylene blue ang alpha7 nicotinic receptor, isa sa mga reseptor na pinakikilos ng acetylcholine. Ang mga alpha7 receptor ng tao na ginawa sa mga oocyte ng palaka ay napigilan na may IC50 na malapit sa 3.4 micromolar sa pamamagitan ng di-kompetitibong antagonismong hindi nakadepende sa boltahe at hindi nagbago sa lakas ng agonist. Inalis naman ng 3 micromolar ang mga synaptic na tugong pinukaw ng choline sa mga hiwa ng hippocampus ng daga, ayon sa pag-aaral sa alpha7 receptor. Kaya sa magkakalapit na mababang konsentrasyong micromolar, kapwa pinananatili ng tina ang neurotransmitter at pinapahina ang isa sa mga reseptor nito. Hindi matutukoy ang kabuuang epekto sa cholinergic na pagsesenyas mula sa alinman sa dalawang natuklasan lamang. Kaugnay ang kalabuan na iyon ng mas malawak na literatura tungkol sa Alzheimer at ng kaugnay na talakayan ng pananaliksik sa kognisyon at sakit, ngunit hindi ito nalulutas dito.

Ang paghahambing, sa iisang lugar

Tatlong antas ng kapangyarihan ng sampu ang agwat sa pagitan ng pinakasensitibo at pinakamahinang tumugon na target. Ang agwat na iyon ang buod ng artikulo sa iisang talahanayan.

Nakararating ba sa utak ang mga konsentrasyong ito?

Walang saysay ang isang bilang mula sa test tube kung walang katabing bilang ng pagkakalantad. Pagkatapos ng intravenous na bolus na malapit sa 1.4 mg bawat kg, naiulat ang karaniwang antas sa plasma ng tao na humigit-kumulang 5 micromolar, samantalang ang 100 mg na dosis na iniinom ay nagbunga ng antas sa buong dugo na malapit sa 0.08 micromolar sa parehong hanay ng literatura. Natuklasan ng pananaliksik sa distribusyon sa daga ang mga antas sa utak na humigit-kumulang sampu hanggang dalawampung ulit ng mga antas sa sirkulasyon. Gayunman, iyon ang kabuuang tina sa tisyu na ginawang homohenong halo, hindi ang malayang na-oxidize na tina sa isang synapse. Ang pagbubuklod sa mga protina ng plasma na malapit sa 94 porsiyento, kasama ang paghahati ng tina sa mga selula ng dugo, ay lalo pang nagpapababa sa bahaging malaya.

Kung ihahambing sa talahanayan, may mga antas ang padron sa halip na simpleng oo o hindi. Ang pagpigil sa MAO-A ay nangyayari sa konsentrasyong malayong mas mababa kaysa sa karaniwang intravenous na pagkakalantad at kapani-paniwala sa pananaw ng pharmacology tuwing ibinibigay ang tina sa paraang iyon. Ang mga epekto sa cholinesterase at alpha7 ay nasa mababang saklaw na micromolar na naaabot ng mga pinakamataas na antas mula sa intravenous na pagbibigay, ngunit maaaring hindi maabot ng karaniwang dosis na iniinom. Ang IC50 ng GABA-A na 31 micromolar ay mas mataas kaysa sa karamihan ng makatwirang sistemikong pagkakalantad, kaya ang partikular na pagharang na iyon ang pinakamahirap gamiting paliwanag sa isang buong tao. Kailangan ng bawat hanay sa paghahambing na ito ang parehong paalala: ang mahalagang konsentrasyon ay ang malaya, na-oxidize, at nasa labas ng selulang tina sa mismong target—isang daming hindi direktang nasusukat ng anumang pagkuha ng dugo.

Ano ang hindi dapat ipagpalagay

Walang hanay sa talahanayan ang nagpapatunay na ang methylene blue ay maaasahang nagpapataas o nagpapababa ng anumang neurotransmitter sa isang tao. Ang pagpigil sa enzyme sa isang puripikadong preparasyon, pagharang sa transporter sa isang linya ng selula, at antagonismo sa reseptor sa isang hiwa ng tisyu ay bawat isa isang kontroladong hakbang na malayo sa aktuwal na nangyayari sa synapse. Ipinapakita rin ng seksiyon sa cholinergic na sistema kung paano humahantong sa kawalang-katiyakan ang dalawang tunay ngunit magkasalungat na natuklasan. Ang responsableng paggamit sa pahinang ito ay bilang mapa ng mga puntong napatunayang kayang kapitan ng molekula, na may nakasaad na lakas ng pagkapit, upang manatiling nakaugat sa aktuwal na sinukat ang talakayan ng mga mekanismo. Para sa kung paano nakikipag-ugnayan ang mga puntong ito sa mga iniresetang gamot, ang gabay sa interaksiyon ang pahinang tumatalakay sa usaping iyon, kasama ang karagdagang konteksto sa mga batayan ng pharmacology at sa kasamang paliwanag ng mekanismo.