Xanh methylen trong tổn thương não: tìm hiểu bằng chứng tiền lâm sàng

Một cú va đập vào đầu, một động mạch bị tắc và một bệnh thoái hóa thần kinh tiến triển chậm đều có thể dẫn đến cùng một vấn đề: não không còn đủ năng lượng để thực hiện chức năng của mình. Kết cục chung đó là lý do một hợp chất liên tục xuất hiện trong cả ba nhóm tài liệu nghiên cứu. Nhưng cùng một kết cục không có nghĩa là cùng một khái niệm. Một phương pháp điều trị được áp dụng trước tổn thương, một phương pháp được áp dụng trong giờ đầu sau tổn thương và một phương pháp được đánh giá nhiều tháng sau đó kiểm tra những ý tưởng khác nhau, ngay cả khi ống tiêm chứa cùng một chất lỏng màu xanh.

Bài viết này tập trung vào phần nghiên cứu về tổn thương trong nhóm tài liệu đó. Bài viết xem xét việc dùng xanh methylen trong tổn thương não có ý nghĩa gì trong các thí nghiệm trên động vật, phân biệt tổn thương do chấn thương với đột quỵ và thoái hóa thần kinh mạn tính, đồng thời chỉ ra vì sao thời điểm dùng liều giải thích phần lớn khác biệt giữa các nghiên cứu.

Ba dạng tổn thương, một tình trạng thiếu hụt năng lượng

Cơ chế kết nối các mô hình này nằm bên trong ty thể. Bình thường, electron đi qua chuỗi vận chuyển electron để tạo ATP, và một chuỗi hoạt động tốt giữ các dạng oxy phản ứng trong tầm kiểm soát. Sau tổn thương, một số phần của chuỗi hoạt động kém đi, lượng ATP tạo ra giảm và việc sản sinh gốc tự do tăng. Bài tổng quan năm 2018 trên Molecular Neurobiology mô tả xanh methylen như một chất mang electron thay thế: nó nhận electron từ NADH và chuyển chúng đến cytochrome c, qua đó tăng hoạt tính của phức hợp IV và khôi phục quá trình tổng hợp ATP ngay cả khi phần đầu của chuỗi bị suy giảm.

Những con số được báo cáo rất cụ thể. Trong các chế phẩm tế bào và lát cắt mô, hoạt tính của phức hợp IV tăng 30 đến 100 phần trăm, trong khi mức tiêu thụ oxy tăng tương ứng, cho thấy lượng electron bổ sung thực hiện công việc hữu ích thay vì rò rỉ thành các gốc tự do. Trong một mô hình đột quỵ ở chuột cống, lượng ATP tạo ra tại vùng bị ảnh hưởng sau điều trị 24 giờ cao hơn khoảng 30 phần trăm so với động vật không được điều trị. Bài tổng quan năm 2022 trên Biochemistry (Moscow) bổ sung các hệ quả tiếp theo: giảm stress oxy hóa, giảm viêm thần kinh, giảm chết tế bào theo chương trình, cùng với các tác động lên monoamine oxidase, nitric oxide synthase, quá trình sinh tổng hợp ty thể, tự thực bào và sự kết tụ của các protein gấp cuộn sai.

Vì vậy, ý tưởng khá đơn giản. Tổn thương làm tắc nghẽn con đường vận chuyển electron thông thường, còn xanh methylen cung cấp một đường vòng. Mọi vấn đề tiếp theo đều xoay quanh loại tổn thương nào, dùng vào lúc nào và đánh giá bằng cách nào.

Tổn thương do chấn thương không phải là đột quỵ

Trong mô hình chấn thương sọ não, lực tác động xuất hiện đột ngột. Tổn thương ban đầu mang tính cơ học: mô bị xé rách, mạch máu vỡ và hàng rào máu–não bị phá vỡ trong vòng vài phút. Phần mà xanh methylen có thể tác động một cách hợp lý là đợt tổn thương thứ phát diễn ra trong nhiều giờ và nhiều ngày sau đó, khi ty thể trong mô còn sống suy giảm chức năng, viêm lan rộng và phù nề tích tụ. Các chỉ tiêu đánh giá trong những nghiên cứu này phản ánh trình tự đó: thể tích tổn thương, hàm lượng nước trong não, sự sống sót của tế bào thần kinh gần vị trí va đập và hành vi về sau, như phục hồi vận động hoặc học cách đi qua mê cung.

Trong mô hình đột quỵ hoặc thiếu máu cục bộ toàn bộ não, tác nhân gây tổn thương diễn tiến theo cách ngược lại. Dòng máu ngừng chảy, thiếu hụt năng lượng xảy ra trong vòng vài phút và việc khôi phục dòng máu lại gây ra tổn thương tái tưới máu riêng. Ở đây, thời điểm dùng thuốc được đồng bộ với biến cố mạch máu, thường trong vòng vài phút sau khi tắc mạch hoặc tái tưới máu, và các chỉ tiêu đánh giá định lượng tình trạng cấp tính của mô trong khoảng vài giờ đến một hoặc hai ngày: kích thước vùng nhồi máu, lưu lượng máu và sự phục hồi chức năng sớm. Một kiểu thiết kế trong tài liệu về đột quỵ là dùng thuốc trước, tức cho động vật dùng thuốc trước khi gây tắc mạch, nhằm kiểm tra khả năng phòng ngừa theo cách mà không thí nghiệm chấn thương đầu nào có thể tái hiện ở người một cách phù hợp về đạo đức.

Các kết quả về đột quỵ là những kết quả mạnh nhất trong tài liệu về tổn thương, đồng thời cũng bao gồm kết quả không có tác dụng rõ ràng nhất. Chuột cống được dùng xanh methylen lúc tái tưới máu sau một giờ tắc động mạch não giữa có vùng nhồi máu nhỏ hơn 30 phần trăm vào ngày 2, với nhiều mô hơn trong vùng lõi và vùng nửa tối đang bị đe dọa được bảo tồn (Shen, 2013). Một nghiên cứu tắc mạch vĩnh viễn ghi nhận mô có nguy cơ tiến triển thành nhồi máu chậm hơn, nhưng không giảm thể tích nhồi máu cuối cùng tại thời điểm 24 giờ ở cả hai liều được thử nghiệm (Rodriguez, 2014). Một nghiên cứu tắc mạch thứ ba giảm kích thước vùng nhồi máu xuống khoảng một nửa ở liều trung bình và ghi nhận trực tiếp siêu cấu trúc ty thể cùng quá trình tự thực bào ty thể trong não thiếu máu cục bộ, đồng thời báo cáo một chi tiết trái với trực giác: mức chết tế bào theo chương trình đo được tăng lên khi hoại tử giảm xuống (Di, 2015). Còn trong thiếu máu cục bộ toàn bộ não, truyền liên tục liều thấp khôi phục hoạt tính cytochrome c oxidase, nồng độ ATP và điện thế màng ty thể tại vùng CA1 dễ tổn thương của hồi hải mã, bảo tồn các tế bào thần kinh ở đó và bảo vệ trí nhớ không gian (Lu, 2016). Phép đo tại CA1 đó đáng được chú ý: đây là dữ liệu trực tiếp về ATP và chuỗi hô hấp bên trong một bộ não bị tổn thương, những điều mà tài liệu về TBI phần lớn chỉ suy luận thay vì đo lường.

Thoái hóa thần kinh mạn tính khác với cả hai. Các mô hình bệnh Alzheimer, Parkinson và Huntington cho động vật dùng thuốc trong nhiều tuần hoặc nhiều tháng, rồi đo sự kết tụ protein, quá trình xử lý dopamine hoặc sự suy giảm nhận thức dần dần. Những chỉ tiêu đó hầu như không có điểm chung với một tổn thương được đo vài ngày sau va đập. Người đọc mang kết quả từ nhóm này sang nhóm khác đang đưa một phát hiện vượt qua ranh giới mà các thí nghiệm chưa từng vượt qua. Hướng dẫn của chúng tôi về tài liệu nghiên cứu thoái hóa thần kinh đặt các nghiên cứu kéo dài đó trong bối cảnh riêng, còn bài so sánh với bằng chứng chỉ về đột quỵ phân biệt chi tiết các thiết kế gây tắc mạch với các thiết kế gây va đập.

Các mô hình TBI thực sự đã làm gì

Chưa có thử nghiệm trên người về xanh methylen trong chấn thương sọ não được công bố. Toàn bộ dữ liệu về TBI đều là nghiên cứu trên động vật, chủ yếu là chuột cống và chuột nhắt, tập trung vào một nhóm nhỏ các thí nghiệm đáng được nêu tên, bởi chi tiết của chúng khác nhau theo những cách mà các bản tóm tắt thường bỏ qua.

Nghiên cứu sớm nhất về va đập vỏ não có kiểm soát cho chuột cống dùng 1 mg/kg qua đường tĩnh mạch một giờ sau va đập nhẹ, sau đó dùng 0.5 mg/kg tại thời điểm ba giờ (Watts, 2014). Thể tích tổn thương trên MRI luôn thấp hơn ở động vật được điều trị trong suốt hai tuần theo dõi. Số lần đặt chân sai trong bài kiểm tra đi bộ giảm đáng kể vào các ngày 1, 2 và 7, nhưng không giảm vào ngày 14. Khi quan sát dưới kính hiển vi vào ngày 14, số tế bào thần kinh thoái hóa trong vỏ não bị tổn thương là 270 so với 368 trên mỗi vi trường, và số trường hợp nhuộm Nissl bất thường là 41 so với 73. Nói cách khác, có sự bảo vệ sớm, nhưng lợi thế về hành vi giảm dần vào tuần thứ hai.

Một thiết kế gây tổn thương lan tỏa sử dụng xung áp lực dịch ở đường giữa trên chuột nhắt và một liều duy nhất 2 mg/kg qua đường tĩnh mạch trong vòng nửa giờ (Fenn, 2015). Động vật được điều trị có biểu hiện gen liên quan đến viêm ít mạnh hơn, ít tế bào vi thần kinh đệm ở trạng thái viêm hơn, ít biểu hiện phù nề hơn và không có hành vi giống trầm cảm vào ngày 7. Các kết quả không có tác dụng cũng quan trọng không kém: bản thân tổn thương chỉ làm hàm lượng nước trong não tăng nhẹ, và xanh methylen không khắc phục được tình trạng giảm cân hay suy giảm phối hợp vận động. Chống viêm không đồng nghĩa với bảo vệ hoàn toàn.

Hai nghiên cứu trên chuột nhắt sử dụng cùng một lịch dùng thuốc, 1 mg/kg tại thời điểm một giờ, 0.5 mg/kg tại thời điểm sáu giờ, sau đó dùng hằng ngày trong ba ngày, và khảo sát thêm cơ chế. Trong mô hình va đập vỏ não, điều trị làm giảm thể tích tổn thương tại thời điểm 24 giờ, 72 giờ và ngày 14, đồng thời bảo tồn tế bào thần kinh và tăng các dấu ấn tự thực bào (Zhao, 2016). Trong mô hình xung áp lực dịch, điều trị làm giảm chết tế bào thần kinh theo chương trình, giảm tính thấm của hàng rào máu–não đang bị rò rỉ và cải thiện điểm đánh giá thần kinh trong suốt hai tuần (Shen, 2019). Tuy nhiên, hàm lượng nước trong não không có khác biệt tại thời điểm 72 giờ trong nghiên cứu của Zhao, và kết quả bài kiểm tra trụ quay cũng không khác biệt vào các ngày 1 và 3 trong nghiên cứu của Shen. Các chỉ tiêu về tổn thương và sự sống sót của tế bào có thay đổi; các chỉ tiêu về phù nề và vận động sớm không phải lúc nào cũng thay đổi tương ứng.

Điểm nổi bật về thời gian là thí nghiệm dùng thuốc muộn (Watts, 2016). Với cùng mô hình va đập, liều đầu tiên được trì hoãn đến 24 giờ sau tổn thương. Đến ngày 2, nhóm dùng thuốc muộn cho thấy mức giảm tổn thương tương đương với động vật được điều trị trong những giờ đầu, và mức giảm này vẫn duy trì vào các ngày 7 và 14. Tín hiệu về hành vi yếu hơn: việc giảm số lần đặt chân sai ở nhóm dùng thuốc muộn chỉ là một xu hướng không có ý nghĩa thống kê. Một phòng thí nghiệm, một mô hình, một khoảng thời gian 24 giờ. Đó là bằng chứng thực sự cho thấy khoảng thời gian can thiệp kéo dài vượt quá những giờ đầu, nhưng cũng là toàn bộ bằng chứng cho nhận định ấy. Cần lưu ý cái bẫy trong từ muộn ở nơi khác: một loạt nghiên cứu của Nga có tiêu đề xoay quanh bảo vệ thần kinh muộn đã cho dùng thuốc tại thời điểm 30 phút và dùng từ muộn để chỉ các kết quả kéo dài, không phải việc bắt đầu điều trị muộn.

Một nghiên cứu nhỏ hơn về tổn thương khu trú trên chuột cống bổ sung bức tranh về thời điểm từ hướng ngược lại: dùng thuốc ngay trước tổn thương và dùng thuốc 30 phút sau tổn thương đều làm giảm rối loạn chức năng chi (Stelmashook, 2019). Dùng thuốc trước có hiệu quả trong phòng thí nghiệm chính vì phòng thí nghiệm ấn định thời điểm gây tổn thương.

Việc xem xét liều một cách chặt chẽ rất quan trọng ở đây. Các bài tổng quan mô tả liều thấp là kích thích hô hấp ty thể và liều cao là ức chế, cùng kiểu đáp ứng hai pha được ghi nhận trong dược lý học của xanh methylen. Vì vậy, không thể hiểu các kết quả theo kiểu càng nhiều chất màu xanh thì càng phục hồi tốt. Mỗi nghiên cứu kiểm tra một điểm trên một đường cong. Bài giải thích về đáp ứng theo liều theo dõi đường cong đó qua các mô hình, còn bài tổng quan về an toàn và tác dụng phụ trình bày những tác động khác của liều cao hơn.

Đọc xuyên suốt bảng đó: cùng một hợp chất, ba thang thời gian khác nhau. Phòng ngừa thuộc hàng giữa, điều trị ngay thuộc hai hàng đầu, còn kết quả muộn thuộc hàng đầu và hàng thứ ba.

Phòng ngừa, điều trị ngay, kết quả muộn

Phòng ngừa là nhận định dễ bị hiểu nhầm nhất. Trong các mô hình thiếu máu cục bộ, động vật được dùng thuốc trước khi tắc mạch có kết quả tốt hơn, và đôi khi kết quả đó được trích dẫn như thể xanh methylen bảo vệ mọi bộ não trước bất kỳ tác nhân gây tổn thương nào trong tương lai. Kết quả ấy không cho thấy điều đó. Nó cho thấy ty thể được chuẩn bị sẵn một đường vận chuyển electron thay thế chịu đựng tốt hơn tình trạng mất dòng máu đã được lên lịch. Không ai lên lịch cho một chấn thương đầu.

Điều trị ngay là phần tập trung nhiều bằng chứng TBI nhất. Dùng thuốc trong những giờ sau va đập nhắm vào chuỗi tổn thương thứ phát khi nó vẫn đang diễn ra: thiếu hụt năng lượng, stress oxy hóa, viêm, phù nề. Những chỉ tiêu về tổn thương và phù nề được cải thiện ở đây là tác động điều trị thực sự, nhưng đó là điều trị một quá trình, không phải đảo ngược tình trạng mô bị xé rách.

Kết quả muộn là khái niệm thứ ba. Hành vi được đo nhiều tuần sau tổn thương, hoặc quá trình xử lý protein được đo sau nhiều tháng trong một mô hình thoái hóa, trả lời câu hỏi liệu sự bảo vệ sớm có được duy trì hay không, hoặc liệu các quá trình chậm có thay đổi diễn tiến hay không. Một tổn thương nhỏ hơn tại thời điểm 24 giờ, một xu hướng hành vi không có ý nghĩa thống kê sau liều đầu tiên bị trì hoãn 24 giờ và sự cải thiện trong bài kiểm tra mê cung sau nhiều tháng dùng thuốc kéo dài là ba nhận định khác nhau, với ba yêu cầu chứng minh khác nhau, và hiện tại chỉ nhận định đầu tiên vượt qua ngưỡng bằng chứng của nó trong hơn một nghiên cứu.

Những điều bằng chứng này không thể cho thấy

Mọi kết quả ở trên đều có cùng một giới hạn. Ty thể của động vật gặm nhấm đáp ứng với xanh methylen theo những cách mà ty thể người có thể cũng có, nhưng một con chuột cống được dùng liều tĩnh mạch vài phút sau một cú va đập đã được hiệu chỉnh không giống một người đến khoa cấp cứu nhiều giờ sau khi ngã. Gây mê, mức độ tổn thương được kiểm soát, động vật trẻ khỏe và thời gian theo dõi ngắn đều giới hạn khả năng áp dụng kết quả. Hoàn toàn chưa có nghiên cứu nào về xanh methylen trong tổn thương do sóng nổ, vì vậy loại tổn thương liên quan nhất đến người đọc trong quân đội lại là loại có ít bằng chứng nhất.

Cũng không có cơ sở quy đổi liều được đưa ra ở đây. Tài liệu nghiên cứu trên động vật sử dụng đường tĩnh mạch và đường trong phúc mạc, với liều được lựa chọn để kiểm soát thí nghiệm, chứ không phải các chế phẩm nhỏ giọt đường uống được bán lẻ. Không có điều gì trong những nghiên cứu này xác lập một phác đồ cho người, và cũng không có điều gì ở đây kiểm tra xanh methylen khi dùng cùng chăm sóc tiêu chuẩn cho chấn thương đầu.

Vì vậy, bản tóm tắt trung thực có thể gói gọn trong một đoạn. Ở động vật gặm nhấm, xanh methylen được dùng quanh thời điểm tổn thương não do chấn thương hoặc thiếu máu cục bộ giúp bảo tồn khả năng tạo năng lượng của ty thể, và sau sự bảo tồn đó là tổn thương nhỏ hơn cùng điểm phục hồi tốt hơn. Một nghiên cứu va đập duy trì được một phần tác động lên tổn thương khi liều đầu tiên được trì hoãn 24 giờ. Liệu bất kỳ điều nào trong số này có xảy ra trong não người bị tổn thương hay không vẫn chưa được kiểm tra, và tài liệu về TBI cùng đột quỵ khảo sát các thời điểm khác nhau với các chỉ tiêu đánh giá khác nhau. Bất cứ ai dùng bằng chứng này để bán sự chắc chắn đều đang thêm vào một thành phần mà các thí nghiệm chưa từng có.