İnme ve serebral hipoperfüzyon araştırmalarında metilen mavisi: üç model gerçekte ne gösteriyor?

Tıkalı bir arter, besinlerden yoksun bırakılmış bir hücre kültürü ve boyun arterleri daraltılmış bir sıçan, aynı deneyin üç farklı biçimi gibi görünebilir. Ancak öyle değildir. Her biri farklı bir soru sorar ve metilen mavisi her birinde farklı bir yanıt verir. Bu modelleri birbirine karıştırdığınızda literatür çelişkili görünür. Ayrı ayrı ele aldığınızda ise büyük ölçüde zamanlamanın belirlediği net bir örüntü ortaya çıkar.

Bu derlemenin temel amacı, bu ayrımı yapmaktır. Üç model; akut fokal inme, kültürdeki hücrelerde oksijen-glikoz yoksunluğunun ardından yeniden oksijenlenme ve haftalar süren kronik serebral hipoperfüzyondur. Bunları birbirine bağladığı öne sürülen mekanizma mitokondrilerle ilişkilidir, ancak metabolik koşullar farklı olduğu için sonuçlar da farklılaşır.

Üç model farklı sorulara yanıt verir

Sıçanlarda akut fokal inme genellikle orta serebral arterin tıkanmasıyla oluşturulur; bu yöntem MCAO olarak kısaltılır. Pıhtıya benzer bir tıkanıklık, çevresinde penumbra bulunan bir iskemik çekirdek oluşturur. Penumbra, risk altında olan ancak kan akımı geri dönerse potansiyel olarak kurtarılabilecek dokudur. Buradaki soru, bir müdahalenin enfarkt büyümesini yavaşlatıp yavaşlatmadığı veya reperfüzyon döneminde işlevi koruyup korumadığıdır.

OGD olarak kısaltılan oksijen-glikoz yoksunluğu ise ölçeğin diğer ucunda yer alır. Kültürdeki beyin hücreleri, glikoz bulunmayan ve oksijenin neredeyse sıfır olduğu koşullara yerleştirilir, ardından normal besiyerine geri alınır. Pıhtı, kollateral dolaşım, kan basıncı veya bağışıklık sistemi yoktur. Soru tamamen hücreseldir: substratlar ortadan kalkıp sonra geri geldiğinde hücresel solunuma, ATP'ye ve sağkalıma ne olur?

Kronik serebral hipoperfüzyon için sıçanlarda 2VO modeli adı verilen kalıcı iki taraflı karotis tıkanıklığı kullanılır. Ön beyne giden kan akımı azalır ve haftalar boyunca düşük kalır. Ani bir fokal enfarkt veya acil reperfüzyon yoktur. Soru, haftalar süren metabolik desteğin uzun süreli düşük kan akımı sırasında damarları, mitokondrileri ve belleği koruyup korumadığıdır.

Dolayısıyla 2VO modelinde bir aylık uygulama sonrasında görülen bellek iyileşmesi, acil trombektomi sırasında insan beyninin kurtarılması hakkında doğrudan bir şey söylemez. Bu ayrım önemlidir, çünkü iyimser özetlerin çoğu bunu atlar.

Akut inme: reperfüzyonda koruma, reperfüzyon olmadığında gecikme

Akut döneme ilişkin en net sonuç, reperfüzyonun gerçekleştiği geçici MCAO modelinden gelir. Sıçanlarda 60 dakika boyunca tıkanıklık oluşturulmuş, ardından reperfüzyonun başlangıcından itibaren düşük doz metilen mavisi intravenöz yolla verilmiş ve 3. saatte ve 2. günde ek dozlar uygulanmıştır. MRG, 2. güne kadar taşıyıcı madde verilen grupta lezyonun yaklaşık yüzde 19 büyüdüğünü, uygulama grubunda ise yaklaşık yüzde 17 küçüldüğünü göstermiştir. Son enfarktlar yaklaşık yüzde 30 daha küçük olmuş ve 2. ve 7. günlerde nörolojik skorlar daha iyi bulunmuştur. Görüntülemede hem çekirdek hem de penumbra dokusunun sağkalımı iyileşmiştir. Daha geniş nöroproteksiyon literatürü, reperfüzyon zamanına denk getirilen bu koruyucu etkiyi global iskemi ve travma bulgularıyla birlikte ele alır.

Arter tıkalı kaldığında tablo değişir. Kalıcı MCAO deneyinde, devam eden iskemi sırasında verilen metilen mavisi difüzyon lezyonunun genişlemesini yavaşlatmış ve lokal kan akımında hafif bir iyileşmeyle birlikte perfüzyon-difüzyon uyumsuzluğunu kısa süreliğine uzatmıştır. Ancak 24. saatteki son enfarkt hacmi anlamlı biçimde farklı bulunmamıştır. Risk altındaki dokunun enfarkta dönüşmesini geciktirmiş, ancak damarın yeniden açılmasının yerini almamıştır.

Üçüncü bir akut çalışma, mekanizma ve doz açısından ek ayrıntılar sunar. Tıkanıklığın hemen ardından verilen tek bir intraperitoneal doz, en büyük enfarkt azalmasını, yaklaşık yüzde 50, 1 veya 10 mg/kg yerine orta düzeydeki 5 mg/kg dozda sağlamış; duyusal-motor skorlar da daha iyi bulunmuştur. Yazarlar bunu mitokondri yapısının korunması ve hasarlı mitokondrilerin seçici olarak temizlenmesi anlamına gelen mitofajinin artmasıyla ilişkilendirmiştir. Dolayısıyla doz, uygulama yolu ve uygulama takvimi önemlidir; sıçanlardaki mg/kg değerleri, insanlar için inme dozları değildir.

Hücre kültürü: aynı ilaç, ne zaman verildiğine bağlı olarak yarar veya zarar sağlar

Astrosit deneyi, en öğretici olan ve en sık yanlış aktarılan deneydir. Primer fare kortikal astrositleri, glikoz, pirüvat veya serum içermeyen besiyerinde yüzde 0.1 oksijen düzeyinde 6 saat ağır yoksunluğa maruz bırakılmış, ardından substratların geri sağlandığı koşullarda 24 saat yeniden oksijenlendirilmiştir. Hücrelerin yaklaşık yarısı ölmüştür; bu da deneyin etkinin her iki yönde de ortaya çıkmasına olanak tanımasını sağlar.

Metilen mavisi yoksunluk evresinde mevcut olduğunda sağkalım iyileşmemiş, kötüleşmiştir. Buna karşılık yeniden oksijenlenme sırasında eklendiğinde, düşük mikromolar konsantrasyonlar hücre canlılığını iyileştirmiş; oksijen tüketimini, glikoz alımını ve ATP üretimini artırmıştır. Normal koşullarda aynı konsantrasyonlar, 0.1 mikromolarda glikoz alımını yaklaşık yüzde 89, 1 mikromolarda ise yaklaşık yüzde 200 artırmıştır. Hasar sonrasında glikojen ve hekzokinaz aktivitesi korunmuş, ölçümlerde süperoksit artışı saptanmamıştır.

Mekanizma, yedek jeneratör benzetmesiyle daha kolay anlaşılır. Metilen mavisi, indirgeme eşdeğerlerini kabul edip bunları sitokrom c ve kompleks IV'e doğru aktaran alternatif bir elektron taşıyıcısı olarak işlev görür. Bu, elektron akışını ve ATP sentezini desteklerken zincirin önceki basamaklarındaki elektron kaçağını azaltır. Ağır yoksunluk sırasında bu uyarım dezavantaja dönüşür; çünkü oksijen ve glikoz neredeyse yokken metabolik talebi artırır ve son rezervlerin daha hızlı tükenmesine yol açabilir. Substratlar geri döndükten sonra ise aynı özellik avantaj haline gelir; çünkü hasarlı mitokondrilerin yeniden sağlanan oksijen ve glikozu verimli kullanmasına yardımcı olur. Mitokondriyal elektron aktarımını açıklayan yazılardaki bulguların yoksunluk koşullarıyla birlikte ele alınması da bu nedenle gereklidir.

Bir uyarı: Bu zamanlama kuralı, söz konusu astrosit deney düzeneği için geçerlidir. Farklı bir hücre tipi, daha hafif yoksunluk ve daha düşük konsantrasyon kullanılan bağlantılı bir hücre çalışması, yoksunluk sırasında maruziyet olduğunda bile koruyucu etki bulmuştur. Hücre tipi, kalan oksijen miktarı, konsantrasyon ve protokol, etkinin yönünü belirler.

Kronik düşük kan akımı: haftalar boyunca bellek, sitokrom oksidaz ve damarlar

Kronik deneylerde tek bir acil bolus yerine haftalar boyunca günlük düşük doz uygulama kullanılmıştır. İlk çalışmada, kalıcı karotis tıkanıklığı bulunan sıçanlara bir ay boyunca günlük 4 mg/kg verilmiştir. Uygulama, anlık performans yerine bellek pekiştirmesini hedeflemek amacıyla her günlük eğitim oturumundan sonraya denk getirilmiştir. Tıkanıklık oluşturulan hayvanlar görsel ayırt etme görevlerini daha yavaş öğrenmiş ve zor bir bellek testinde daha kötü performans göstermiştir; buna karşılık yüzme becerisi, motor aktivite ve koku tanıma etkilenmemiştir. Günlük uygulama, genel motor davranışı değiştirmeden öğrenme ve bellek bozukluklarını hafifletmiştir.

Bir takip çalışması, aynı bir aylık uygulama programından sonra mitokondriyal kompleks IV olan sitokrom oksidazın aktivitesini 44 beyin bölgesinde haritalamıştır. Tıkanıklık, görsel, prefrontal ve peririnal korteksin yanı sıra hipokampus ve amigdalada enzim aktivitesini azaltmış, görsel korteks ile hipokampus arasındaki eşgüdümlü aktiviteyi zayıflatmıştır. Uygulama, bölgesel enzim aktivitesini korumuş ve bu bölgeler arası metabolik korelasyonları güçlendirmiştir; korunan aktivite daha iyi görev performansıyla ilişkili bulunmuştur. Bu korelasyonlar, insanlarda işlevsel bağlantısallığın doğrudan ölçümlerini değil, eşgüdümlü metabolik enzim aktivitesini tanımlar. Beyin enerji metabolizmasına ilişkin derlemeler bu ayrımın net tutulmasına yardımcı olur.

Ayrı bir haftalık çalışmada günlük 2 mg/kg kullanılmış ve mekanizmayı test etmek için bir yolak inhibitörü eklenmiştir. Uygulamayla serebral kan akımı dakikada 100 g başına yaklaşık 60 mL'den yaklaşık 100 mL'ye yükselmiş, hipokampustaki damar yoğunluğu ise yaklaşık yüzde 15.1'den yüzde 23'e çıkmıştır. PI3K/Akt sağkalım yolağı bloke edildiğinde her iki kazanım da kısmen gerilemiş, uygulamayla fosforile Akt artmıştır. Kan akımı, damar yoğunluğu, bariyer ve nöronlarla ilgili bulgular, yalnızca metabolik bir etkiden ziyade PI3K/Akt sinyallemesiyle bağlantılı nörovasküler korumaya işaret eder.

Bunların hiçbiri neden acil inme tedavisi anlamına gelmez?

Bu sonuçların doğrudan aktarılamamasının nedeni, laboratuvar koşullarının kontrollü olmasıdır. Kültürdeki hücrelerde trombüs veya farmakokinetik süreçler yoktur. 2VO modeli, dakikalar önce oluşmuş bir penumbraya sahip ani fokal emboli değil, uzun süreli global düşük kan akımıdır. Sıçan MCAO modelinde bile genç ve sağlıklı hayvanlar, anestezi, standart tıkanıklıklar ve zamanlaması kesin olarak belirlenmiş doz uygulamaları kullanılır. Bu koşullar; farklı pıhtıları, aterosklerozu, hipertansiyonu, diyabeti ve başlangıç zamanı bilinmeyen inmeleri olan ileri yaştaki hastaların koşullarından farklıdır.

Yayımlanmış hiçbir randomize insan çalışması, metilen mavisinin akut iskemik inmede acil tedavi olarak kullanımını doğrulamamıştır. Zaman zaman atıf yapılan bir insan görüntüleme çalışmasına inme hastaları değil, 26 sağlıklı yetişkin katılmıştır. Tek bir oral doz, görevle ilişkili beyin sinyallerini değiştirmiş ve bilgiyi hatırlamada küçük bir iyileşme sağlamıştır. Bu, merkezi sinir sistemi üzerinde bir etki olduğunu gösterir; inmede etkinliği göstermez. Güncel acil tedavi rehberleri ise uygun hastalarda intravenöz tromboliz ve uygun büyük damar tıkanıklıklarında trombektomi ile hızlı reperfüzyona odaklanır. Standart acil inme tedavi süreçleri, kanıtlanmış tek yaklaşım olmaya devam eder. İnme şüphesi durumunda metilen mavisi uygulamak için acil müdahale asla geciktirilmemelidir. Klinik öncesi dozların insanlara uyarlanmasındaki pratik sınırlamalar, sıçanlardaki uygulama takvimlerinin neden klinik tedavi rejimleri olarak yorumlanamayacağını açıklar.

Güvenlik açısından da bu sınır geçerlidir. İntravenöz metilen mavisi, SSRI'lar, SNRI'lar ve MAO inhibitörleri dahil serotonerjik ilaçlarla birlikte kullanıldığında ciddi veya ölümcül serotonin sendromu için kutulu uyarı taşır. İnmenin sık görüldüğü yaş grubundaki birçok hasta bu ilaçları kullanır. Hemoliz riski nedeniyle G6PD eksikliğinde kontrendikedir. Ayrıca nitrik oksit sinyallemesini inhibe eder; bu da bazı koşullarda damar direncini ve basıncını artırır. Bu nedenle yalnızca beyin kan akımını artıran bir ilaç olarak tanımlanmamalıdır. Edinilmiş methemoglobinemi için onaylanmış 1 mg/kg intravenöz uygulama rejimi, bir inme tedavi rejimi değildir.

Dürüst bir özetin kapsamı sınırlıdır, ancak bulgular gerçektir. Geçici fokal iskemide reperfüzyon döneminde uygulanan düşük doz metilen mavisi, sıçanlarda lezyonun ilerlemesini azaltmıştır. Kalıcı tıkanıklıkta enfarktı geciktirmiş, ancak önlememiştir. Astrositlerde ağır yoksunluk sırasında zarar vermiş, yeniden oksijenlenme sırasında yarar sağlamıştır. Kronik hipoperfüzyonda ise haftalar boyunca sitokrom oksidazı, damarları ve belleği korumuştur. Tek bir elektron taşıyıcısı, üç farklı bağlam, üç farklı yanıt.