Methylene blue para sa pinsala sa utak: pag-unawa sa ebidensiyang preklinikal

Ang isang dagok sa ulo, isang baradong arterya, at isang mabagal na sakit na neurodegeneratibo ay maaaring mauwi sa parehong reklamo: wala nang sapat na enerhiya ang utak para magawa ang tungkulin nito. Ang magkatulad na kahihinatnang iyon ang dahilan kung bakit paulit-ulit na lumilitaw ang isang tambalan sa literatura ng tatlong larangang ito. Ngunit ang magkatulad na kahihinatnan ay hindi nangangahulugang magkatulad na konsepto. Ang paggamot na ibinibigay bago ang pinsala, ang paggamot na ibinibigay sa loob ng isang oras pagkatapos nito, at ang paggamot na sinusukat makalipas ang ilang buwan ay sumusubok sa magkakaibang ideya, kahit parehong asul na likido ang laman ng hiringgilya.

Sinusundan ng artikulong ito ang bahagi ng literaturang iyon na nakatuon sa pinsala. Sinusuri nito kung ano ang ibig sabihin ng methylene blue para sa pinsala sa utak sa mga eksperimento sa hayop, ibinubukod ang traumatikong pinsala sa stroke at sa talamak na neurodegenerasyon, at ipinapakita kung bakit ang oras ng pagbibigay ng dosis ang nagpapaliwanag sa karamihan ng mga pagkakaiba sa mga pag-aaral.

Tatlong pinsala, iisang pagkabigo sa enerhiya

Nasa loob ng mitochondria ang mekanismong nag-uugnay sa mga modelong ito. Karaniwan, dumadaloy ang mga elektron sa kadena ng paglipat ng elektron upang makagawa ng ATP, at pinananatiling kontrolado ng isang maayos na kadena ang mga reaktibong uri ng oksiheno. Pagkatapos ng pinsala, humihina ang ilang bahagi ng kadena, bumababa ang produksiyon ng ATP, at tumataas ang produksiyon ng mga malayang radikal. Inilalarawan ng pagsusuri sa Molecular Neurobiology noong 2018 ang methylene blue bilang alternatibong tagapagdala ng elektron: tumatanggap ito ng mga elektron mula sa NADH at ipinapasa ang mga ito sa cytochrome c, na nagpapataas sa aktibidad ng complex IV at nagpapanumbalik ng sintesis ng ATP kahit may kapansanan ang unang bahagi ng kadena.

Tiyak ang mga bilang na iniulat. Sa mga preparasyon ng selula at hiwa ng tisyu, tumaas ang aktibidad ng complex IV nang 30 hanggang 100 porsiyento habang kasabay na tumaas ang pagkonsumo ng oksiheno. Ipinahihiwatig nito na nakagawa ng kapaki-pakinabang na gawain ang mga dagdag na elektron sa halip na tumagas bilang mga radikal. Sa isang modelo ng stroke sa daga, humigit-kumulang 30 porsiyentong mas mataas ang produksiyon ng ATP sa apektadong rehiyon 24 oras pagkatapos ng paggamot kaysa sa mga hayop na hindi ginamot. Idinagdag ng pagsusuri sa Biochemistry (Moscow) noong 2022 ang mga kasunod na epekto: mas kaunting stress na oksidatibo, mas kaunting pamamaga sa sistemang nerbiyos, mas kaunting apoptosis, pati mga epekto sa monoamine oxidase, nitric oxide synthase, pagbuo ng mitochondria, autophagy, at pag-iipon ng mga protinang mali ang pagkakatiklop.

Kaya simple ang konsepto. Sinasakal ng pinsala ang karaniwang daanan ng mga elektron, at nag-aalok ang methylene blue ng alternatibong ruta. Lahat ng kasunod nito ay nakasalalay sa kung anong pinsala ang sinusuri, kailan ibinibigay ang tambalan, at paano sinusukat ang resulta.

Ang traumatikong pinsala ay hindi stroke

Sa isang modelo ng traumatikong pinsala sa utak, sabay-sabay na dumarating ang puwersa. Mekanikal ang pangunahing pinsala: napupunit ang tisyu, pumuputok ang mga daluyan ng dugo, at bumubukas ang harang sa pagitan ng dugo at utak sa loob ng ilang minuto. Ang posibleng maapektuhan ng methylene blue ay ang pangalawang bugso ng pinsalang sumusunod sa mga susunod na oras at araw, habang pumapalya ang mitochondria sa natitirang buhay na tisyu, kumakalat ang pamamaga, at naiipon ang edema. Sinasalamin ng mga sukatan ng kinalabasan sa mga pag-aaral na ito ang pagkakasunod-sunod na iyon: laki ng lesyon, nilalamang tubig ng utak, pananatiling buhay ng mga neuron malapit sa tama, at mga kilos na sinusukat kalaunan, gaya ng paggaling ng kakayahang kumilos o pagkatuto sa maze.

Sa isang modelo ng stroke o pangkalahatang ischemia, kabaligtaran ang anyo ng pinsala. Humihinto ang daloy ng dugo, kasunod ang pagkabigo sa enerhiya sa loob ng ilang minuto, at ang pagpapanumbalik ng daloy ay nagdudulot ng sarili nitong pinsala mula sa reperfusion. Dito, itinatapat ang pagbibigay ng dosis sa pangyayari sa daluyan ng dugo, madalas sa loob ng ilang minuto mula sa pagbabara o reperfusion. Sinusukat naman ng mga kinalabasan ang agarang kapalaran ng tisyu sa loob ng ilang oras hanggang isa o dalawang araw: laki ng infarct, daloy ng dugo, at maagang paggaling ng paggana. Isang padron sa literatura ng stroke ang paunang paggamot—pagbibigay ng dosis sa mga hayop bago barahan ang daluyan ng dugo. Sinusubok nito ang pag-iwas sa paraang hindi maaaring tularan nang etikal sa mga tao ng anumang eksperimento sa trauma sa ulo.

Ang mga resulta sa stroke ang pinakamalakas sa literatura tungkol sa pinsala, at kasama rito ang pinakamalinaw na resultang walang epekto. Ang mga dagang binigyan ng methylene blue sa reperfusion matapos ang isang oras na pagbabara ng gitnang arterya ng utak ay nagkaroon ng mga infarct na 30 porsiyentong mas maliit sa araw 2, at mas malaking bahagi ng nanganganib na sentrong rehiyon at penumbra ang naisalba (Shen, 2013). Sa isang pag-aaral na may permanenteng pagbabara, mas mabagal ang pag-usad ng nanganganib na tisyu tungo sa infarct, ngunit walang pagbaba sa huling laki ng infarct sa 24 oras sa alinman sa dalawang dosis na sinubok (Rodriguez, 2014). Sa ikatlong pag-aaral ng pagbabara, nabawasan nang humigit-kumulang kalahati ang laki ng infarct sa gitnang dosis at direktang naitala ang ultrastruktura ng mitochondria at mitophagy sa utak na may ischemia. Iniulat din nito ang detalyeng salungat sa inaasahan: tumaas ang nasukat na apoptosis habang bumaba ang necrosis (Di, 2015). At sa pangkalahatang ischemia, naibalik ng tuloy-tuloy na pagbubuhos ng mababang dosis ang aktibidad ng cytochrome c oxidase, antas ng ATP, at potensiyal ng lamad ng mitochondria sa madaling mapinsalang rehiyong CA1 ng hippocampus, napanatili ang mga neuron na iyon, at naprotektahan ang memorya tungkol sa mga lokasyon (Lu, 2016). Mahalagang pagtuunan ang pagsukat na iyon sa CA1: direktang datos tungkol sa ATP at kadena ng respirasyon mula sa loob ng nasugatang utak, na kadalasang hinuhulaan lamang mula sa ibang obserbasyon sa literatura ng TBI sa halip na sukatin.

Naiiba sa dalawa ang talamak na neurodegenerasyon. Sa mga modelo ng sakit na Alzheimer, Parkinson, at Huntington, binibigyan ng dosis ang mga hayop sa loob ng ilang linggo o buwan at sinusukat ang pag-iipon ng protina, pagproseso ng dopamine, o unti-unting paghina ng kakayahang kognitibo. Halos walang pagkakatulad ang mga sukatang iyon sa isang lesyong sinusukat ilang araw pagkatapos ng tama. Ang mga mambabasang naglilipat ng resulta mula sa isang hanay patungo sa iba ay nagtatawid ng natuklasan sa isang hangganang hindi kailanman tinawid ng mga eksperimento. Pinananatili ng aming gabay sa literatura ng neurodegenerasyon ang mga pag-aaral na iyon na may mahabang panahon ng pagsubaybay sa sarili nilang konteksto, at detalyadong ibinubukod ng paghahambing sa ebidensiyang mula lamang sa stroke ang mga disenyong nakabatay sa pagbabara ng daluyan ng dugo sa mga disenyong nakabatay sa tama.

Ano talaga ang ginawa ng mga modelo ng TBI

Wala pang nailalathalang pagsubok sa mga tao ng methylene blue para sa traumatikong pinsala sa utak. Ang buong tala ng TBI ay mula sa mga pag-aaral sa hayop, karamihan ay malalaki at maliliit na daga. Nakasentro ito sa isang maliit na pangkat ng mga eksperimentong mahalagang pangalanan, dahil may mga pagkakaiba sa kanilang mga detalye na nawawala sa mga buod.

Sa pinakaunang pag-aaral na gumamit ng kontroladong tama sa cortex, binigyan ang mga daga ng 1 mg/kg sa ugat isang oras matapos ang banayad na tama, saka 0.5 mg/kg sa tatlong oras (Watts, 2014). Nanatiling mas maliit ang laki ng lesyon sa MRI ng mga ginamot na hayop sa loob ng dalawang linggong pagsubaybay. Makabuluhang nabawasan ang mga maling pagtapak sa isang pagsusuri sa paglakad sa mga araw 1, 2, at 7 ngunit hindi sa araw 14. Sa ilalim ng mikroskopyo sa araw 14, ang bilang ng mga neuron na lumalala ang pagkasira sa napinsalang cortex ay 270 kumpara sa 368 sa bawat larangang tinitingnan, at ang abnormal na paglamlam ng Nissl ay 41 kumpara sa 73. Sa madaling salita, may maagang proteksiyon, ngunit kumupas ang kalamangan sa kilos pagsapit ng ikalawang linggo.

Gumamit ang isang disenyo para sa kalat na pinsala ng pagtama sa pamamagitan ng presyon ng likido sa gitnang linya ng utak ng mga maliliit na daga, at isang dosis na 2 mg/kg sa ugat sa loob ng kalahating oras (Fenn, 2015). Nagpakita ang mga ginamot na hayop ng mas mahinang ekspresyon ng mga gene na kaugnay ng pamamaga, mas kaunting microglia na may reaksiyong pamamaga, mas kaunting nakikitang edema, at walang kilos na kahawig ng depresyon sa araw 7. Kasinghalaga rin ang mga resultang walang epekto: bahagya lamang na pinataas ng pinsala mismo ang tubig sa utak, at hindi napigilan ng methylene blue ang pagbaba ng timbang o ang kakulangan sa koordinasyon ng paggalaw. Ang pagbabawas ng pamamaga ay hindi katumbas ng ganap na proteksiyon.

Dalawang pag-aaral sa maliliit na daga ang gumamit ng parehong iskedyul—1 mg/kg sa isang oras, 0.5 mg/kg sa anim na oras, saka araw-araw na pagbibigay ng dosis sa loob ng tatlong araw—at pinalawak ang pag-unawa sa mekanismo. Sa isang modelo ng tama sa cortex, pinaliit ng paggamot ang laki ng lesyon sa 24 oras, 72 oras, at araw 14, habang pinananatiling buhay ang mga neuron at pinapataas ang mga pananda ng autophagy (Zhao, 2016). Sa isang modelo ng pagtama sa pamamagitan ng presyon ng likido, binawasan nito ang apoptosis ng mga neuron, pinatibay ang tumatagas na harang sa pagitan ng dugo at utak, at pinahusay ang mga iskor ng paggana ng sistemang nerbiyos sa loob ng dalawang linggo (Shen, 2019). Gayunman, walang pagkakaiba sa nilalamang tubig ng utak pagsapit ng 72 oras sa pag-aaral ni Zhao, at wala ring pagkakaiba sa pagganap sa rotarod sa mga araw 1 at 3 sa pag-aaral ni Shen. Nagbago ang mga sukatan ng lesyon at pananatiling buhay ng selula; hindi palaging sumunod ang pamamaga at mga maagang sukatan ng paggalaw.

Ang kapansin-pansin pagdating sa oras ng pagbibigay ay ang eksperimento sa naantalang dosis (Watts, 2016). Gamit ang parehong modelo ng tama, hindi ibinigay ang unang dosis hanggang 24 oras pagkatapos ng pinsala. Pagsapit ng araw 2, nagpakita ang pangkat na huli nang ginamot ng pagbaba sa laki ng lesyon na maihahambing sa mga hayop na ginamot sa mga unang oras, at nanatili ang pagbaba sa mga araw 7 at 14. Mas mahina ang senyas sa kilos: ang pagbuti ng mga maling pagtapak sa pangkat na huli nang ginamot ay isang tendensiyang hindi makabuluhan sa estadistika. Isang laboratoryo, isang modelo, isang palugit na 24 oras. Tunay itong ebidensiyang umaabot ang palugit lampas sa mga unang oras, at ito rin ang kabuuan ng ebidensiya para sa palagay na iyon. Pansinin ang bitag sa salitang naantala sa ibang pag-aaral: isang serye mula sa Russia na ang pamagat ay tungkol sa naantalang neuroproteksiyon ang nagbigay ng dosis sa 30 minuto at ginamit ang naantala upang tukuyin ang pangmatagalang kinalabasan, hindi ang huling pagsisimula.

Kinukumpleto ng isang mas maliit na pag-aaral ng pinsalang nakapokus sa isang bahagi ng utak ng mga daga ang larawan ng oras ng pagbibigay mula sa kabilang direksiyon: kapwa nabawasan ang kapansanan sa paggana ng mga biyas kapag ibinigay ang dosis kaagad bago ang pinsala at kapag ibinigay ito 30 minuto pagkatapos (Stelmashook, 2019). Gumagana ang paunang paggamot sa laboratoryo dahil mismo ang laboratoryo ang nagtatakda kung kailan mangyayari ang pinsala.

Mahalaga rito ang maingat na pagtingin sa dosis. Inilalarawan ng mga pagsusuri ang mabababang dosis bilang nagpapasigla sa respirasyon ng mitochondria at ang matataas na dosis bilang pumipigil dito—ang parehong padron na may dalawang yugto na nakikita sa buong farmakolohiya ng methylene blue. Kaya hindi maaaring unawain ang mga resulta bilang mas maraming asul, mas mahusay na paggaling. Sinusubok ng bawat pag-aaral ang isang punto sa isang kurba. Sinusundan ng paliwanag sa tugon ayon sa dosis ang kurbang iyon sa iba't ibang modelo, at tinatalakay ng paglalarawan ng kaligtasan at mga epekto sa katawan kung ano naman ang ginagawa ng mas matataas na dosis.

Basahin ang mga hanay ng talahanayang iyon: iisang tambalan, tatlong magkakaibang orasan. Ang pag-iwas ay nasa gitnang hanay, ang agarang paggamot ay nasa unang dalawa, at ang mga kinalabasang sinusukat kalaunan ay nasa una at ikatlo.

Pag-iwas, agarang paggamot, mga kinalabasang sinusukat kalaunan

Ang pag-iwas ang pahayag na pinakamadaling mapagkamalan. Sa mga modelo ng ischemia, mas maganda ang kinalalabasan ng mga hayop na binigyan ng dosis bago barahan ang daluyan ng dugo. Kung minsan, sinisipi ang resultang iyon na para bang pinoprotektahan ng methylene blue ang anumang utak laban sa anumang pinsala sa hinaharap. Hindi iyon ang ipinapakita nito. Ipinapakita nito na mas nakakayanan ng mitochondria na inihanda gamit ang alternatibong ruta ng elektron ang isang nakatakdang pagkawala ng daloy ng dugo. Walang nagtatakda kung kailan mangyayari ang pinsala sa ulo.

Sa agarang paggamot nakasentro ang ebidensiya sa TBI. Ang pagbibigay ng dosis sa mga oras pagkatapos ng tama ay tumutugon sa sunod-sunod na pangalawang pinsala habang nagpapatuloy pa ito: pagkabigo sa enerhiya, stress na oksidatibo, pamamaga, at pamamaga dahil sa naipong likido. Ang pagbuti ng mga sukatan ng lesyon at edema rito ay tunay na mga epekto ng paggamot, ngunit paggamot ang mga ito sa isang proseso, hindi pagbaligtad sa pagkapunit ng tisyu.

Ang mga kinalabasang sinusukat kalaunan ang ikatlong konsepto. Ang kilos na sinusukat ilang linggo pagkatapos ng pinsala, o ang pagproseso ng protina na sinusukat ilang buwan matapos simulan ang isang modelong degeneratibo, ay sumasagot kung nagpatuloy ang maagang proteksiyon o kung nagbago ang takbo ng mababagal na proseso. Ang mas maliit na lesyon sa 24 oras, ang tendensiya ng pagbuti sa kilos na hindi makabuluhan sa estadistika matapos ang dosis na naantala nang 24 oras, at ang pagbuti sa maze ilang buwan matapos simulan ang pangmatagalang pagbibigay ng dosis ay tatlong magkakaibang pahayag na may tatlong magkakaibang kinakailangang antas ng patunay. Sa kasalukuyan, ang una lamang ang nakatutugon sa pamantayan nito nang higit sa isang beses.

Ano ang hindi maipapakita ng ebidensiyang ito

May parehong hangganan ang bawat resultang nabanggit. Tumutugon ang mitochondria ng mga daga sa methylene blue sa mga paraang maaaring katulad ng mitochondria ng tao, ngunit ang isang dagang binigyan ng dosis sa ugat ilang minuto matapos ang isang kontroladong tama ay hindi katumbas ng isang taong dumarating sa kagawaran ng emerhensiya ilang oras matapos mahulog. Nililimitahan ng anestesya, kontroladong tindi ng pinsala, mga batang malulusog na hayop, at maikling panahon ng pagsubaybay ang maaaring mailapat. Wala ring anumang pag-aaral sa methylene blue para sa pinsalang dulot ng pagsabog, kaya ang uri ng pinsalang pinakamahalaga sa mga mambabasang nasa militar ang siyang may pinakakaunting ebidensiya.

Wala ring ibinibigay na paraan upang iangkop ang dosis sa tao. Gumagamit ang literatura sa hayop ng pagbibigay sa ugat at sa loob ng lukab ng tiyan, sa mga dosis na pinili para sa kontrol ng eksperimento, hindi ng mga patak na iniinom at ibinebenta sa tingian. Walang anuman sa mga pag-aaral na ito ang nagtatakda ng iskedyul ng paggamot para sa tao, at walang anuman dito ang sumusubok sa methylene blue kasabay ng karaniwang pangangalaga para sa pinsala sa ulo.

Kaya kasya sa isang talata ang tapat na buod. Sa mga daga, pinananatili ng methylene blue na ibinibigay malapit sa oras ng traumatikong pinsala sa utak o pinsalang dulot ng ischemia ang produksiyon ng enerhiya ng mitochondria, at sinusundan ang pagpapanatiling iyon ng mas maliliit na lesyon at mas magagandang iskor ng paggaling. Napanatili ng isang pag-aaral ng tama ang bahagi ng epekto sa lesyon kahit naantala nang 24 oras ang unang dosis. Hindi pa nasusubok kung nangyayari ang alinman dito sa nasugatang utak ng tao, at sinusubok ng mga literatura ng TBI at stroke ang magkakaibang oras ng pagbibigay gamit ang magkakaibang sukatan ng kinalabasan. Sinumang nagbebenta ng katiyakan batay sa ebidensiyang ito ay nagdaragdag ng sangkap na hindi kailanman nakapaloob sa mga eksperimento.