Содержание

Синька лечит

Патологоанатомам случается видеть странные вещи. Среди них — человеческий мозг нежного фисташкового оттенка. Это не признак отравления, а отголосок интенсивного лечения метиленовым синим. Однако точный диагноз «на глаз» не поставить: это вещество применяют при самых разных заболеваниях, среди которых малярия, приапизм, болезнь Альцгеймера и даже COVID-19. Давайте разберемся в том, как биологическая краска стала таким многозадачным лекарством и есть ли от нее толк.

мозги фисташкового цвета (на манер «король «Оранжевое лето» гр. Браво)…

такой цвет мозговая ткань приобретает при длительном лечении метиленовым синим pic.twitter.com/geXUr1XDwA

— лиса с пинцетом Шора (@sitovskaya) August 26, 2020

От хинина до анилина

Лечить малярию корой хинного дерева врачи додумались еще в XVII веке, если не раньше. Но означенное дерево росло только в Южной Америке, причем исключительно на склонах Анд, и к XIX веку стало окончательно ясно, что на весь мир запасов коры не хватит. Предприимчивые европейцы решили вывезти семена хинного дерева в Индию и Австралию, а правительство Перу, защищая свою монополию, шпионило за ними, устраивало на контрабандистов засады и бросало в тюрьмы. И пока перуанские правоохранители бегали за одними европейцами по предгорьям Анд, другие пытались получить хинин искусственным путем, чтобы не утруждать себя отношениями с южноамериканскими стражами порядка.

Один из них, Уильям Перкин, немного промахнулся с реакцией синтеза и получил на выходе фиолетовый раствор. Так появился первый синтетический анилиновый краситель — мовеин.

Целебными свойствами хинина он не обладал, но стойко красил ткань в замечательный яркий цвет, и поэтому заставил других исследователей ринуться на поиск других синтетических красок.

Окрашенный мовеином шелковый лоскут Перкин отправил вместе с письмом сыну (на фото)

Henry Rzepa / wikimedia commons / CC BY-SA 2.0

Через 20 лет, в 1876 году, немец Генрих Каро получил метиленовый синий. В отличие от анилиновых красителей, он не прижился в текстильной промышленности, зато быстро нашел свое место в лаборатории патологоанатома Карла Вайгерта, который приспособил его для окрашивания гистологических срезов — а оттуда уже попал к кузену Вайгерта, начинающему иммунологу Паулю Эрлиху.

Именно метиленовый синий приблизил ученого к Нобелевской премии: освоив новый краситель, Эрлих научился различать в мазке крови отдельные типы клеток. От препаратов он быстро перешел к экспериментам с животными и обнаружил, что метиленовый синий особенно хорошо оседает в нервных волокнах и головном мозге. Исходя из этого, Эрлих предположил, что краситель может работать анальгетиком и блокировать передачу болевых сигналов — что вскоре подтвердил на практике. Вместе с коллегой-психиатром Артуром Эппманном Эрлих задумывался и о том, что метиленовый синий можно было бы использовать и при психических расстройствах — но они так и не решились сделать следующий шаг и проверить эту идею на людях.

Мозг пациентки, которую не спасло лечение метиленовым синим

Seth Lummus et al. / Journal of Neuropathology & Experimental Neurology, 2013

Тем временем, оказалось, что синий краситель годится не только для животных тканей, но и для паразитов — в том числе, для того самого малярийного плазмодия, который оставался непобежденным.
Тогда Эрлих высказал новую идею: если краска накапливается внутри паразита в таких количествах, что выделяет его на фоне других клеток, то она может оказаться для него губительной — подобно тому, как, связываясь с болевым волокном, она тормозит передачу импульса. И действительно, вскоре, в 1891 году, Эрлиху вылечил с помощью метиленового синего двух больных малярией. Так метиленовый синий стал первым лекарством, синтезированным искусственно.

Синяя краска была не самым надежным средством от малярии. Но, за неимением лучшего, продержалась на позиции спасительного средства еще сорок лет, пока усилиям химиков-органиков не поддался наконец настоящий хинин и его производные (самый известный из которых — хлорохин). Метиленовым синим лечили, например, солдат во времена мировых войн, а те были жутко недовольны, поскольку, кроме малярийного плазмодия, лекарство окрашивало в характерный цвет белки глаз, кожу и мочу.

Впрочем нелюбимый солдатами побочный эффект был скорее на пользу — позволял проследить, действительно ли пациент принял лекарство. Поэтому метиленовый синий использовали для контроля за приемом таблеток в психиатрических клиниках, где пациенты особенно ненадежны. И до сих пор продолжают применять в странах Африки. Особенно удобно назначать краситель детям: по синим каплям на одежде или подгузнике всегда видно, чьи родители честно выполняют назначения врача.


Три кольца

Эрлих и Эппманн не рискнули проверить действие метиленового синего на людях с психиатрическими диагнозами. Их итальянский коллега, Пьетро Бодони, оказался смелее: в 1899 году он накормил красителем 14 пациентов с психозом и отчитался — все они быстро успокоились.

Впрочем, опыты Бодони не вызвали большого ажиотажа, и возможно, метиленовый синий так и не привлек бы внимания психиатров, если бы не его родственники. В попытках получить другие противомалярийные препараты химики произвели на свет целую линейку веществ того же семейства — фенотиазинов. Все они от плазмодия спасали с трудом, зато неплохо помогали успокоить пациентов перед операцией. Самый, пожалуй, известный из них — хлорпромазин — до сих пор используют как транквилизатор в психиатрических клиниках.

Сверху: серотонин и хлорпромазин, снизу анилин и метиленовый синий

CC0

В основе всех фенотиазинов (и метиленового синего в том числе) лежат три кольца: два чисто углеродных, ароматических, и еще одно с вкраплениями азота и серы. Такая структура, с одной стороны, делает эти вещества гидрофобными и помогает им проходить через мембрану клеток, а значит, преодолевать барьер между кровью и нервной тканью мозга. С другой стороны, своими кольцами они похожи на моноаминовые нейромедиаторы, например, дофамин и серотонин. Поэтому фенотиазины способны связываться с разными рецепторами для нейромедиаторов и с веществами, которые участвуют в их обмене (например, моноаминоксидазой) — а значит, могут влиять на передачу сигналов в мозге и его работу.

Среди своих психоактивных родичей метиленовый синий лучше всех изучен и проверен временем. Поэтому, как только стало ясно, на что способны фенотиазины, синий краситель бросились проверять на другие неожиданные неврологические качества. Метиленовый синий пытались применять при разных видах психоза, обнаружили у него (как и у других блокаторов моноаминоксидазы) свойства антидепрессанта и даже замахнулись было на шизофрению. Правда, до сих пор не появилось никаких убедительных данных о том, что краситель как-то от нее помогает.

Позже метиленовый синий, конечно, проверили и против болезни Альцгеймера. Выяснилось, что он мешает молекулам белка тау собираться в токсичные агрегаты внутри нейронов — и это дало основу для клинических испытаний терапии, которые идут сейчас.

Кроме того, оказалось, что метиленовый синий повышает результаты тестов на когнитивные функции не только у тех, кто лечится от деменции, но и у здоровых людей — по крайней мере, в том, что касается концентрации внимания и рабочей памяти.

Так метиленовый синий стал еще и кандидатом в ноотропы и объектом внимания биохакеров. Впрочем, даже они не забывают напоминать, что технология еще не отработана, а при передозировке возможны побочные эффекты — например, серотониновый синдром, который в редких случаях смертелен.


Жонглируя электронами

Когда Эрлих заметил, что его новая краска скапливается в нервных тканях, он еще не знал о существовании моноаминоксидазы и нейромедиаторов. У него на этот счет была своя теория. Он довольно быстро выяснил, что метиленовый синий может работать как окислитель и восстановитель: он может отдать электрон, теряя при этом цвет, а потом становится синим снова, если отберет электрон у кислорода. Именно поэтому, думал Эрлих, краситель тяготеет к нервной ткани — она потребляет много кислорода, а значит, там есть запас электронов.

Кое в чем Эрлих снова оказался прав. Метиленовый синий действительно вступает в окислительно-восстановительные реакции (поэтому, например, окрашенные им ткани синеют на воздухе, а потом постепенно блекнут). Именно это свойство — в нужный момент поделиться своими электронами и вызвать в клетке окислительный стресс — позволило ему победить малярийного плазмодия, а затем и других паразитов. Поэтому сегодня, например, врачи прописывают метиленовый синий для лечения бактериальных урологических инфекций.

Это же свойство — отдавать электроны — оказалось полезно и в другом контексте, при метгемоглобинемии. Метгемоглобин — это форма гемоглобина, в которой он не может связывать кислород, поскольку железо в его составе находится в неправильной степени окисления (не +2, как обычно, а +3). Такая форма может возникать и в норме, но обычно составляет несущественный процент от всего гемоглобина в эритроцитах. А вот при отравлении некоторыми веществами такого гемоглобина становится много, и насыщение крови кислородом резко падает. От этого как раз и спасает метиленовый синий, отдавая атому железа свой электрон.

В редких случаях метгемоглобинемия бывает наследственной — тогда дефицит кислорода становится постоянным, а кожа человека приобретает синеватый оттенок. Такие формы тоже лечат с помощью метиленового синего: именно он, как это ни парадоксально, помог порозоветь семейству синих людей из Кентукки, которые передавали метгемоглобинемию из поколения в поколение.

На этом достижения метиленового синего не заканчиваются. Благодаря своим электронам — то лишним, то недостающим — он блокирует производство важных провоспалительных веществ: оксида азота и производных арахидоновой кислоты. Поэтому его можно применять в самых разных случаях, когда речь идет об избыточном воспалении: при анафилактическом и септическом шоке, при пониженном давлении и ишемии, его пробовали использовать даже при приапизме и анальном зуде. Неудивительно, что о нем снова вспомнили и в начале коронавирусной пандемии: первая фаза клинических испытаний метиленового синего против COVID-19 должна завершиться в сентябре.

Таким образом, обладатель фисташкового мозга, прославившийся недавно в твиттере, при жизни мог быть кем угодно: больным малярией жителем Африки, участником очередных клинических испытаний, бесстрашным биохакером или просто онкобольным, которому метиленовый синий вводили как краситель (да-да, иногда его еще используют по прямому назначению), чтобы определить границу здоровой ткани. Однако, кем бы он ни был, инъекция синей краски ему не помогла остаться в живых — и это напоминает о том, что, даже если метиленовый синий и окажется панацеей, то мы пока не умеем ею пользоваться.

Полина Лосева

Ученые Сеченовского университета выявили эффективность метиленового синего при лечении коронавируса

Исследование показало, что пациенты и добровольцы чувствовали себя лучше после применения препарата

Ученые Сеченовского университета, похоже, нашли новое средство, которое может быть эффективно при лечении COVID-19. Речь идет о растворе красителя метиленовый синий – известном медицинском препарате, который широко применяется еще с 19 века при терапии различных заболеваний, например, малярии, психозов, болезни Альцгеймера.

Это наблюдение сделали директор Клиники онкологии, реконструктивно-пластической хирургии и радиологии Игорь Решетов и врач-хирург, кандидат медицинских наук Артем Ширяев. Они работали в переоборудованной на время пандемии под COVID-19 Университетской клинической больнице №1 и параллельно с утвержденными Министерством здравоохранения протоколами старались найти свой метод лечения коронавируса.

Ученые учли, что метиленовый синий обладает ярким противовирусным эффектом, что было доказано еще в 2018 году при лечении вируса Эбола и MERS-CoV, вызывающего острый ближневосточный респираторный синдром. Еще онкологи знали, что это средство – мощный фотосенсибилизатор, особенно активно работающий при воздействии света и способствующий разрушению патологических клеток.

Сотрудники Сеченовского университета признаются, что им также помогла публикация китайских коллег, которые сообщили, что с применением светового облучения при различных дозах метиленового синего можно уничтожить коронавирус. Ученые рассчитали точный объем препарата для применения, профессор Института общей физики Виктор Лощенов разработал оборудование для фотодинамической терапии, после чего было получено разрешение на проведение исследования.

Оно проходило в течение месяца – с 25 апреля по 25 мая, в нем приняло участие 49 человек с подтвержденным диагнозом COVID-19 и поражением легких от 25 до 75% и 39 добровольцев – в основном, это врачи, работавшие в «красной» зоне поликлиники. А первыми, ещё до начала исследования, метиленовый синий приняли сами авторы эксперимента.

Для каждой группы была разработана своя методика. Добровольцы применяли препарат каждую неделю, выпивая индивидуально рассчитанную дозу. Пациенты с диагнозом COVID-19 кроме стандартного лечения получали метиленовый синий в виде ингаляций и перорально в сочетании с фотодинамической терапией. Врачи с помощью светодиодной установки воздействовали красным светом с длиной волны 665 нм на зону носоглотки и груди. Благодаря этому, воздействие метиленового синего усиливалось в десять раз.

Эффект от процедур оказался впечатляющим. Уже на следующий день многие пациенты наблюдали снижение температуры с 39°С до 36,6°С. Полностью возвращалось утраченное обоняние, исчезли боли в груди, вновь появлялась способность дышать, отмечалась положительная динамика по КТ.

После единичного применения ингаляции тест на коронавирус давал отрицательный результат. На 10 и 12 день после госпитализации вирус также не был обнаружен ни у одного из участников исследования. Кроме того, в течение всего эксперимента от использования метиленового синего никто не испытал побочных эффектов.

Впрочем, ученые отмечают, что хоть результаты исследования достойны того, чтобы на метиленовый синий обратили внимание при лечении коронавируса, эти выводы лишь предварительные. Не исключается, что препарат может получить свое применение при терапии респираторных заболеваний на ранних стадиях. Однако, подчеркивают авторы исследования, чтобы говорить об эффекте метиленового синего наверняка, необходимы новые, более масштабные исследования.

«По всей видимости, у этого препарата действительно имеется универсальный механизм уничтожения вирусов — не только SARS-CoV-2, но и вирусов гриппа и других респираторных патогенов. Но прямо сейчас о чудодейственном эффекте метиленового синего мы не имеем права говорить — пока сделаны лишь первые испытания. Нам очень хочется верить, что мы зафиксировали некий положительный результат, но вопросов по механизму действия препарата у нас осталось много. Нужно продолжать фундаментальные исследования, а они могут занять и год, и два. Все будет зависеть от финансирования», — отметил Игорь Решетов.

Пока же ученые Сеченовского университета подали заявку на грант. Если он будет выигран, то следующий этап — проведение совместного исследования с НИИ медицинской приматологи в Сочи, где будет изучаться воздействие синего красителя на вирусы и иммунную систему на приматах.


Ссылка на публикацию: *По материалу РКБ Тренды

Фотодинамическая инактивация Mycobacterium tuberculosis метиленовым синим in vitro | Бредихин

1. Бредихин Д. А., Никонов С. Д., Чередниченко А. Г., Петренко Т. И., Иваненко А. В., Мирзоев М. М. Влияние лазерного излучения длиной волны 662 нм на рост Mycobacterium tuberculosis in vitro // Туб. и болезни легких. – 2017. – Т. 95, № 8. – С. 63-66. DOI: 10.21292/2075-1230-2017-95-8-63-66.

2. Бредихин Д. А., Никонов С. Д., Чередниченко А. Г., Петренко Т. И. Фотодинамическая инактивация Mycobacterium tuberculosis радахлорином in vitro // Туб. и болезни легких. – 2018. – Т. 96, № 1. – С. 5-10. DOI: 10.21292/2075-1230-2018-96-1-5-10.

3. Брилль Г. Е., Манаенкова Е. В., Скворцова В. В. Патент РФ 2628624. Способ подавления роста полирезистентных штаммов Mycobacterium tuberculosis в эксперименте. Заявл. 31.03.2016. Опубл. 21.08.2017. Бюл. № 24.

4. Брилль Г. Е. , Скворцова В. В., Манаенкова Е. В. Фотодинамическое подавление роста туберкулезной палочки в культуре // Biomedical Phtonics. – 2018. ‒ № S1. ‒ С. 13.

5. Егорова А. В., Брилль Г. Е., Бугаева И. О., Тучина Е. С., Нечаева О. В. Фотодинамическое воздействие лазерного излучения красной области спектра на рост штаммов Staphylococcus aureus с использованием фотодитазина // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. – 2017. – Т. 17, № 4. – С. 428-431. DOI: 10.18500/1816-9775-2017-17-4-428-431.

6. Павлов А. В., Смертина Е. Ю., Донченко Н. А. Антимикробное действие фотосенсибилизатора метиленового синего на культуру Staphylococcus aureus // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. – 2013. ‒ № 3. – С. 91-94.

7. Шмиголь Т. А., Собянин К. А., Прусак-Глотов М. В., Щелыкалина С. П., Невежин Е. В., Ермолаева С. А., Негребецкий В. В. Применение антимикробной фотодинамической терапии на основе МЦ540 к модели раневой инфекции // Вестник РГМУ. – 2018. ‒ № 1. – С. 30-35. DOI: 10.24075/vrgmu.2018.011.

8. Dos Santos Fernandes G. F., Jornada D. H., de Souza P. C. et al. Current advances in antitubercular drug discovery: Potent prototypes and new targets. // J. Curr. Med. Chemistry. – 2015. ‒ Vol. 22, Issue 27. – P. 3133-3161. DOI: 10.2174/0929867322666150818103836.

9. Du Toit L. C., Pillay V., Danckwerts M. P. Tuberculosis chemotherapy: current drug delivery approaches // Respiratory Research. – 2006. Vol. 7. — P. 118. DOI: 10.1186/1465-9921-7-118.

10. Feese E., Ghiladi R. A. Highly efficient in vitro photodynamic inactivation of mycobacterium smegmatis // J. Antimicrob. Chemother. – 2009. – Vol. 64, Iss. 4. – P. 782-785. DOI: 10.1093/jac/dkp278.15

11. Grinholc M., Szramka B., Olender K., Graczyk A. Bactericidal effect of photodynamic therapy against methicillin-resistant Staphylococcus aureus strain with the use of various porphyrin photosensitizers // Acta Biochimica Polonica. ‒ 2007. ‒ Vol. 54, Iss. 3. – P. 665-670.

12. Hamblin M. R., Hasan T. Photodynamic therapy: a new antimicrobial approach to infectious disease? // J. Photochem Photobiol Sci. – 2004. ‒ Vol. 3, Iss. 5. – P. 436-450. DOI: 10.1039/B311900A.

13. Liu Yao, Qin Rong, Zaat Sebastian A. J., Breukink Eefjan, Heger Michal. Antibacterial photodynamic therapy: overview of a promising approach to fight antibiotic-resistant bacterial infections // J. Clin. Translat. Research. – 2015. ‒ Vol. 1, Iss. 3. ‒ P 140-167. DOI: 10.18053/jctres.201503.002.

14. Møller K. I., Kongshoj B., Philipsen P. A., Thomsen V. O., Wulf H. C. How finsen’s light cured lupus vulgaris. // J. Photodermatology, Photoimmunology & Photomedicine. ‒ 2005. Vol. 21. – P. 118-124. DOI: 10.1111/j.1600-0781.2005.00159.x.

15. Nikitushkin V. D., Shleeva M. O., Zinin A. I., et al. The main pigment of the dormant Mycobacterium smegmatis is porphyrin // FEMS Microbiology Letters. – 2016. ‒ Vol. 363. Iss. 19. doi.org/10.1093/femsle/fnw206.

16. O’Riordan K., Sharlin D. S., Gross J. et al. Photoinactivation of mycobacteria in vitro and in a new murine model of localized Mycobacterium bovis BCG-induced granulomatous infection // J. Antimicrob Agents Chemother. – 2006. – Vol. 50, № 5. ‒ P. 1828-1834. DOI: 10.1128/AAC.50.5.1828-1834.2006.

17. Shih M. H., Huang F. C. Effects of photodynamic therapy on rapidly growing nontuberculous mycobacteria keratitis // J. Investigative Ophthalmology & Visual Science. – 2011. ‒ Vol. 52, № 1. – P. 223-229. DOI: 10.1167/iovs.10-5593.

18. Shim Insoo, Choi Myungwon, Min Yegee et al. Effect of Methylene Blue-mediated Photodynamic Therapy on Wild-type and Ciprofloxacin-resistant Mycobacterium smegmatis // J. Bacteriol. Virolology. – 2016. Vol. 46, № 1. – P. 27-35.https://doi.org/10.4167/jbv.2016.46.1.27.

19. Sung Nachmoon, Ra Yonjoon, Back Sunmi, et al. Inactivation of multidrug resistant (MDR) ‒ and extensively drug resistant (XDR) ‒ Mycobacterium tuberculosis by photodynamic therapy // J. Photodiagnosis and Photodinamic Therapy. – 2013. ‒ Vol. 10, Iss. 4. – P.694-702. DOI: 10.1016/j.pdpdt.2013.09.001.

Синька лечит. Зачем врачам понадобился краситель «метиленовый синий»

Зачем врачам понадобился краситель «метиленовый синий»

Патологоанатомам случается видеть странные вещи. Среди них — человеческий мозг нежного фисташкового оттенка. Это не признак отравления, а отголосок интенсивного лечения метиленовым синим. Однако точный диагноз «на глаз» не поставить: это вещество применяют при самых разных заболеваниях, среди которых малярия, приапизм, болезнь Альцгеймера и даже COVID-19. Давайте разберемся в том, как биологическая краска стала таким многозадачным лекарством и есть ли от нее толк.

мозги фисташкового цвета (на манер «король «Оранжевое лето» гр. Браво)…
такой цвет мозговая ткань приобретает при длительном лечении метиленовым синим pic. twitter.com/geXUr1XDwA

— лиса с пинцетом Шора (@sitovskaya) August 26, 2020

От хинина до анилина

Лечить малярию корой хинного дерева врачи додумались еще в XVII веке, если не раньше. Но означенное дерево росло только в Южной Америке, причем исключительно на склонах Анд, и к XIX веку стало окончательно ясно, что на весь мир запасов коры не хватит. Предприимчивые европейцы решили вывезти семена хинного дерева в Индию и Австралию, а правительство Перу, защищая свою монополию, шпионило за ними, устраивало на контрабандистов засады и бросало в тюрьмы. И пока перуанские правоохранители бегали за одними европейцами по предгорьям Анд, другие пытались получить хинин искусственным путем, чтобы не утруждать себя отношениями с южноамериканскими стражами порядка.

Один из них, Уильям Перкин, немного промахнулся с реакцией синтеза и получил на выходе фиолетовый раствор. Так появился первый синтетический анилиновый краситель — мовеин. Целебными свойствами хинина он не обладал, но стойко красил ткань в замечательный яркий цвет, и поэтому заставил других исследователей ринуться на поиск других синтетических красок.


Окрашенный мовеином шелковый лоскут Перкин отправил вместе с письмом сыну (на фото)
Henry Rzepa / wikimedia commons / CC BY-SA 2.0

Через 20 лет, в 1876 году, немец Генрих Каро получил метиленовый синий. В отличие от анилиновых красителей, он не прижился в текстильной промышленности, зато быстро нашел свое место в лаборатории патологоанатома Карла Вайгерта, который приспособил его для окрашивания гистологических срезов — а оттуда уже попал к кузену Вайгерта, начинающему иммунологу Паулю Эрлиху.

Именно метиленовый синий приблизил ученого к Нобелевской премии: освоив новый краситель, Эрлих научился различать в мазке крови отдельные типы клеток. От препаратов он быстро перешел к экспериментам с животными и обнаружил, что метиленовый синий особенно хорошо оседает в нервных волокнах и головном мозге. Исходя из этого, Эрлих предположил, что краситель может работать анальгетиком и блокировать передачу болевых сигналов — что вскоре подтвердил на практике. Вместе с коллегой-психиатром Артуром Эппманном Эрлих задумывался и о том, что метиленовый синий можно было бы использовать и при психических расстройствах — но они так и не решились сделать следующий шаг и проверить эту идею на людях.


Мозг пациентки, которую не спасло лечение метиленовым синим
Seth Lummus et al. / Journal of Neuropathology & Experimental Neurology, 2013

Тем временем, оказалось, что синий краситель годится не только для животных тканей, но и для паразитов — в том числе, для того самого малярийного плазмодия, который оставался непобежденным. Тогда Эрлих высказал новую идею: если краска накапливается внутри паразита в таких количествах, что выделяет его на фоне других клеток, то она может оказаться для него губительной — подобно тому, как, связываясь с болевым волокном, она тормозит передачу импульса. И действительно, вскоре, в 1891 году, Эрлиху вылечил с помощью метиленового синего двух больных малярией. Так метиленовый синий стал первым лекарством, синтезированным искусственно.

Синяя краска была не самым надежным средством от малярии. Но, за неимением лучшего, продержалась на позиции спасительного средства еще сорок лет, пока усилиям химиков-органиков не поддался наконец настоящий хинин и его производные (самый известный из которых — хлорохин). Метиленовым синим лечили, например, солдат во времена мировых войн, а те были жутко недовольны, поскольку, кроме малярийного плазмодия, лекарство окрашивало в характерный цвет белки глаз, кожу и мочу.

Впрочем нелюбимый солдатами побочный эффект был скорее на пользу — позволял проследить, действительно ли пациент принял лекарство. Поэтому метиленовый синий использовали для контроля за приемом таблеток в психиатрических клиниках, где пациенты особенно ненадежны. И до сих пор продолжают применять в странах Африки. Особенно удобно назначать краситель детям: по синим каплям на одежде или подгузнике всегда видно, чьи родители честно выполняют назначения врача.

Три кольца

Эрлих и Эппманн не рискнули проверить действие метиленового синего на людях с психиатрическими диагнозами. Их итальянский коллега, Пьетро Бодони, оказался смелее: в 1899 году он накормил красителем 14 пациентов с психозом и отчитался — все они быстро успокоились.

Впрочем, опыты Бодони не вызвали большого ажиотажа, и возможно, метиленовый синий так и не привлек бы внимания психиатров, если бы не его родственники. В попытках получить другие противомалярийные препараты химики произвели на свет целую линейку веществ того же семейства — фенотиазинов. Все они от плазмодия спасали с трудом, зато неплохо помогали успокоить пациентов перед операцией. Самый, пожалуй, известный из них — хлорпромазин — до сих пор используют как транквилизатор в психиатрических клиниках.


Сверху: серотонин и хлорпромазин, снизу анилин и метиленовый синий
CC0

В основе всех фенотиазинов (и метиленового синего в том числе) лежат три кольца: два чисто углеродных, ароматических, и еще одно с вкраплениями азота и серы. Такая структура, с одной стороны, делает эти вещества гидрофобными и помогает им проходить через мембрану клеток, а значит, преодолевать барьер между кровью и нервной тканью мозга. С другой стороны, своими кольцами они похожи на моноаминовые нейромедиаторы, например, дофамин и серотонин. Поэтому фенотиазины способны связываться с разными рецепторами для нейромедиаторов и с веществами, которые участвуют в их обмене (например, моноаминоксидазой) — а значит, могут влиять на передачу сигналов в мозге и его работу.

Среди своих психоактивных родичей метиленовый синий лучше всех изучен и проверен временем. Поэтому, как только стало ясно, на что способны фенотиазины, синий краситель бросились проверять на другие неожиданные неврологические качества. Метиленовый синий пытались применять при разных видах психоза, обнаружили у него (как и у других блокаторов моноаминоксидазы) свойства антидепрессанта и даже замахнулись было на шизофрению. Правда, до сих пор не появилось никаких убедительных данных о том, что краситель как-то от нее помогает.

Позже метиленовый синий, конечно, проверили и против болезни Альцгеймера. Выяснилось, что он мешает молекулам белка тау собираться в токсичные агрегаты внутри нейронов — и это дало основу для клинических испытаний терапии, которые идут сейчас.

Кроме того, оказалось, что метиленовый синий повышает результаты тестов на когнитивные функции не только у тех, кто лечится от деменции, но и у здоровых людей — по крайней мере, в том, что касается концентрации внимания и рабочей памяти. Так метиленовый синий стал еще и кандидатом в ноотропы и объектом внимания биохакеров. Впрочем, даже они не забывают напоминать, что технология еще не отработана, а при передозировке возможны побочные эффекты — например, серотониновый синдром, который в редких случаях смертелен.

Жонглируя электронами

Когда Эрлих заметил, что его новая краска скапливается в нервных тканях, он еще не знал о существовании моноаминоксидазы и нейромедиаторов. У него на этот счет была своя теория. Он довольно быстро выяснил, что метиленовый синий может работать как окислитель и восстановитель: он может отдать электрон, теряя при этом цвет, а потом становится синим снова, если отберет электрон у кислорода. Именно поэтому, думал Эрлих, краситель тяготеет к нервной ткани — она потребляет много кислорода, а значит, там есть запас электронов.

Кое в чем Эрлих снова оказался прав. Метиленовый синий действительно вступает в окислительно-восстановительные реакции (поэтому, например, окрашенные им ткани синеют на воздухе, а потом постепенно блекнут). Именно это свойство — в нужный момент поделиться своими электронами и вызвать в клетке окислительный стресс — позволило ему победить малярийного плазмодия, а затем и других паразитов. Поэтому сегодня, например, врачи прописывают метиленовый синий для лечения бактериальных урологических инфекций.

Это же свойство — отдавать электроны — оказалось полезно и в другом контексте, при метгемоглобинемии. Метгемоглобин — это форма гемоглобина, в которой он не может связывать кислород, поскольку железо в его составе находится в неправильной степени окисления (не +2, как обычно, а +3). Такая форма может возникать и в норме, но обычно составляет несущественный процент от всего гемоглобина в эритроцитах. А вот при отравлении некоторыми веществами такого гемоглобина становится много, и насыщение крови кислородом резко падает. От этого как раз и спасает метиленовый синий, отдавая атому железа свой электрон.

В редких случаях метгемоглобинемия бывает наследственной — тогда дефицит кислорода становится постоянным, а кожа человека приобретает синеватый оттенок. Такие формы тоже лечат с помощью метиленового синего: именно он, как это ни парадоксально, помог порозоветь семейству синих людей из Кентукки, которые передавали метгемоглобинемию из поколения в поколение.

На этом достижения метиленового синего не заканчиваются. Благодаря своим электронам — то лишним, то недостающим — он блокирует производство двух важных провоспалительных веществ: оксида азота и арахидоновой кислоты. Поэтому его можно применять в самых разных случаях, когда речь идет об избыточном воспалении: при анафилактическом и септическом шоке, при пониженном давлении и ишемии, его пробовали использовать даже при приапизме и анальном зуде. Неудивительно, что о нем снова вспомнили и в начале коронавирусной пандемии: первая фаза клинических испытаний метиленового синего против COVID-19 должны завершиться в сентябре.

Таким образом, обладатель фисташкового мозга, прославившийся недавно в твиттере, при жизни мог быть кем угодно: больным малярией жителем Африки, участником очередных клинических испытаний, бесстрашным биохакером или просто онкобольным, которому метиленовый синий вводили как краситель (да-да, иногда его еще используют по прямому назначению), чтобы определить границу здоровой ткани. Однако, кем бы он ни был, инъекция синей краски ему не помогла остаться в живых — и это напоминает о том, что, даже если метиленовый синий и окажется панацеей, то мы пока не умеем ею пользоваться.

Полина Лосева

Оригинал

Читайте также:

Биологи научились лечить язву гидрогелем

Перевернутые кораблики отправили в плавание по левитирующему слою жидкости

Астрономы впервые напрямую зарегистрировали рождение черной дыры промежуточной массы

Известный антиоксидант способен замедлить старение кожи даже после 80

В борьбе с внешними проявлениями старения часто помогают самые неожиданные соединения и вещества. Очередное открытие в этой области представили исследователи из Мэрилендского университета (США). Они обнаружили простое, недорогое и безопасное средство, которое замедляет старение кожи человека. 

Речь идёт об антиоксиданте под названием метиленовый синий. Тестирования показали, что это соединение может успешно применяться в изготовлении продуктов по уходу за кожей. Оно обладает мощным антиоксидантным эффектом и оказывает длительное воздействие на клетки кожи, уточняет ведущий атвор работы Кан Цао (Kan Cao). 

Испытания проходили в течение четырёх недель; в них стали донорами клеток пациенты среднего возраста, имевшие здоровую кожу, а также добровольцы с диагнозом прогерия (это редчайший генетический дефект, при котором естественный процесс старения сильно ускорен). Помимо метиленового синего исследователи также проверили три других известных антиоксиданта: ацетилцистеин, MitoQ и MitoTEMPO.

Во всех экспериментах метиленовый синий превзошёл своих «соперников»: он замедлил проявление сразу нескольких возрастных симптомов старения кожи (морщины, потеря упругости, сухость, пигментация и так далее) в обеих группах образцов. При этом фибробласты (клетки кожи, которые производят структурный белковый коллаген и эластин) испытывали меньше повреждения: клетки медленнее умирали и быстрее делились на протяжении всех четырёх недель испытаний.  

Поясним, что работа фибробластов повреждается от многих факторов — например, курения и ультрафиолетового излучения. Но если от этих воздействий человек может уберечься, то он никак не может избежать действия активных форм кислорода. Под этим понятием подразумеваются ионы кислорода, свободные радикалы и перекиси как неорганического, так и органического происхождения. Они создают для клеток так называемый окислительный стресс, и он занимает в списке основных факторов старения первые строчки.

Однако метиленовый синий смог предотвратить либо как минимум замедлить повреждение клеток в результате окисления. 

Команда провела ещё один четырёхнедельный эксперимент, в котором проверила антиоксидант на коже пожилых людей — доноров старше 80 лет. Через месяц состояние образцов показало ряд улучшений. В частности, исследователи отметили снижение экспрессии двух генов, которые, как правило, служат показателями клеточного старения.

Модельная кожа, обработанная метиленовым синим, сохраняла больше влаги и увеличивалась в толщине, ≈ оба этих изменения═характерны для более молодой кожи.

На другом этапе работы специалисты смоделировали искусственную кожу на основе живых тканей — эта трёхмерная модель включала в себя все основные слои и структуры ткани кожи, за исключением волосяных фолликулов и потовых желёз. Подобная модель также может применяться для тестирования различных средств на раздражение. 

«Модельная кожа, обработанная метиленовым синим, сохраняла больше влаги и увеличивалась в толщине, — оба этих изменения характерны для более молодой кожи», — рассказывает Цао. По заключению авторов работы, антиоксидант демонстрирует огромный потенциал для замедления старения кожи для всех возрастов. 

Кстати, исследователи также использовали смоделированную искусственную кожу для проверки безопасности косметических кремов с добавлением метиленового синего. Результаты показали, что вещество практически не вызывает раздражения даже при высоких концентрациях. И, предвидя логичные вопросы о цвете (всё-таки метиленовый синий широко используется в качестве красителя), авторы поспешили успокоить потребителей: крем с добавлением чудодейственного антиоксиданта «не сделает людей похожими на смурфов». 

Теперь команде предстоит разработать безопасные и эффективные способы внедрения антиоксиданта в косметическую продукцию. Учитывая доступность вещества, вряд ли омолаживающие крема с его добавлением сильно подорожают, заключают учёные. 

Полный текст исследования опубликован в журнале Scientific Reports. 

Напомним, что замедлить старение способно также клеточное перепрограммирование, препарат для стимуляции стволовых клеток и даже ультразвук. 

Метиленовый синий при вентилятор-индуцированном повреждении легких после пневмонэктомии (экспериментальное исследование) | Суборов

1. Gothard J.

2. Jordan S., MitchellJ. A., Quinlan G. J. et al.The pathogenesis of lung injury following pulmonary resection. Eur. Respir. J. 2000; 15 (4): 790—799.

3. Algar F. J., Alvarez A., Salvatierra A. et al.Predicting pulmonary complications after pneumonectomy for lung cancer. Eur. J. Cardiothorac. Surg. 2003; 23: 201—208.

4. Fuentes P. A.Pneumonectomy: historical perspective and prospective insight. Eur. J. Cardiothorac. Surg. 2003; 23 (4): 439—445.

5. van der Werff Y. D., van der Houwen H. K., Heijmans P. J. et al.Postpneumonectomy pulmonary edema. A retrospective analysis of incidence and possible risk factors. Chest 1997; 111 (5): 1278—1284.

6. Deslauriers J., Aucoin A., Gregoire J.Postpneumonectomy pulmonary edema. Chest Surg. Clin. N. Am. 1998; 8 (3): 611—631.

7. AlvarezJ. M., Panda R. K., Newman M. A. et al.Postpneumonectomy pulmonary edema. J. Cardiothorac. Vasc. Anesth. 2003; 17 (3): 388—395.

8. Liaudet L., Soriano F. G., Szabo C.Biology of nitric oxide signaling. Crit. Care Med. 2000; 28: 37—52.

9. Steudel W., Hurford W. E., Zapol W. M.Inhaled nitric oxide: basic biology and clinical applications. Anesthesiology 1999; 91: 1090—1121.

10. Bjertnaes L. J, Koizumi T., Newman J. H.Inhaled nitric oxide reduces lung fluid filtration after endotoxin in awake sheep. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1998; 158: 1416—1423.

11. Preiser J. C., Zhang H., Vray B. et al.Time course of inducible nitric oxide synthase activity following endotoxin administration in dogs. Nitric Oxide 2001; 5: 208—2

12. Evgenov O. V., Sager G., Bjertnaes L. J.Methylene blue reduces lung fluid filtration during the early phase of endotoxemia in awake sheep. Crit. Care Med. 2001; 29: 374—379.

13. Evgenov O. V., Sveinbjornsson B., Bjertnaes L. J.Continuously infused methylene blue modulates the early cardiopulmonary response to endo-toxin in awake sheep. Acta Anaesthesiol. Scand. 2001; 45: 1246—1254.

14. Daemen-Gubbels C. R., Groeneveld P. H., Groeneveld A. B. et al.Methylene blue increases myocardial function in septic shock. Crit. Care Med. 1995; 23: 1363—1370.

15. Galili Y, Kluger Y., Mianski Z. et al.Methylene blue — a promising treatment modality in sepsis induced by bowel perforation. Eur. Surg. Res. 1997; 29: 390—395.

16. Кузьков В. В., Киров М. Ю., Недашковский Э. В.Волюметрический мониторинг на основе транспульмональной термодилюции в анестезиологии и интенсивной терапии. Анестезиология и реаниматология 2003; 4: 67—73.

17. Boussat S., Jacques T., Levy B. et al.Intravascular volume monitoring and extravascular lung water in septic patients with pulmonary edema. Intens. Care Med. 2002; 28 (6): 712—718.

18. Wittnich C., Trudel J., Zidulka A., Chiu R. C.Misleading «pulmonary wedge pressure» after pneumonectomy: its importance in postoperative fluid therapy. Ann. Thorac. Surg. 1986; 42 (2): 192—196.

19. Roch A., Michelet P., D’journo B. et al.Accuracy and limits of transpul-monary dilution methods in estimating extravascular lung water after pneumonectomy. Chest 2005; 128 (2): 927—933.

20. Luecke T., Roth H., Herrmann P., Joachim A. et al.Assessment of cardiac preload and left ventricular function under increasing levels of positive end-expiratory pressure. Intens. Care Med. 2004; 30 (1): 119—126.

21. Sakka S. G., Ruhl C. C., Pfeiffer U.J. et al.Assessment of cardiac preload and extravascular lung water by single transpulmonary thermodilution. Intens. Care Med. 2000; 26 (2): 180—187.

22. Lichtwarck-Aschoff M., Beale R. , Pfeiffer U. J.Central venous pressure, pulmonary artery occlusion pressure, intrathoracic blood volume, and right ventricular end-diastolic volume as indicators of cardiac preload. J. Crit. Care 1996; 11 (4): 180—188.

23. Waller D. A., Gebitekin C., Saunders N. R. et al.Noncardiogenic pulmonary edema complicating lung resection. Ann. Thorac. Surg. 1993; 55 (1): 140—143.

24. Lee E., Little A. G., Hsu W. H., Skinner D. B.Effect of pneumonectomy on extravascular lung water in dogs. J. Surg. Res. 1985; 38 (6): 568— 573.

25. Sakr Y., Vincent J. L., Reinhart K. et al.High tidal volume and positive fluid balance are associated with worse outcome in acute lung injury. Chest 2005; 128 (5): 3098—3108.

26. Garcia-Delgado M., Navarrete-Sanchez I., Colmenero M. et al.Intermittent alveolar overdistension for 30 or 240 minutes does not produce acute lung injury in normal pig lung. J. Surg. Res. 2006; 131 (2): 233—240.

27. Fu Z., Costello M. L., Tsukimoto K. et al.High lung volume increases stress failure in pulmonary capillaries. J. Appl. Physiol. 1992; 73 (1): 123—133.

28. Gachot B., Bedos J. P., Veber B. et al.Short-term effects of methylene blue on hemodynamics and gas exchange in humans with septic shock. Intens. Care Med. 1995; 21: 1027—1031.

In vitro photodynamic inactivation of Mycobacterium tuberculosis by methylene blue

@article{62181d678d0b44b7aff0100d793abb26,

title = «In vitro photodynamic inactivation of Mycobacterium tuberculosis by methylene blue»,

abstract = «The objective: to investigate the anti-tuberculosis effect of laser photodynamic inactivation (PDI) of M. tuberculosis h47Rv in vitro by methylene blue (MB) in the minimum concentration (1 μg/ml) with laser radiation of 662 nm. Subjects and methods. A comparative analysis of the intensity of growth of Mycobacterium tuberculosis h47Rv after laser irradiation and laser FDI by MB with different doses of light energy was carried out. Results. Laser radiation with a wavelength of 662 nm was found to have an inhibitory effect on the growth of M. tuberculosis h47Rv. FDI of Mycobacterium tuberculosis was first registered in the presence of a minimum concentration of MB (1 µg/ml) which suppressed colony growth by 97 and 93% when they were processed by radiation with a wavelength of 662 nm with the lowest density of doses of light energy (46.9 and 93.75 J/cm2).»,

keywords = «Anti-microbial photodynamic therapy, Methylene blue, Mycobacterium tuberculosis HRv, Tuberculosis»,

author = «D. Bredikhin and Nikonov, {S. D.} and Cherednichenko, {A. G.} and Petrenko, {T. I.} and Korbut, {A. I.}»,

note = «Бредихин Д.А., Никонов С.Д., Чередниченко А.Г., Петренко Т.И., Корбут А.И. Фотодинамическая инактивация Mycobacterium tuberculosis метиленовым синим in vitro // Туберкулез и болезни легких. — 2019. — Т. 97. — № 7. — С. 28-33»,

year = «2019»,

month = jan,

day = «1»,

doi = «10.21292/2075-1230-2019-97-7-28-33»,

language = «English»,

volume = «97»,

pages = «28—33»,

journal = «Tuberculosis and Lung Diseases»,

issn = «2075-1230»,

publisher = «Niu Terra»,

number = «7»,

}

Метиленовый синий для инъекций

Что это за лекарство?

МЕТИЛЕНОВЫЙ СИНИЙ (METH uh leen bloo) используется для лечения метгемоглобинемии. Это состояние, при котором кровь теряет способность переносить кислород по телу.

Это лекарство можно использовать для других целей; Если у вас есть вопросы, обратитесь к своему врачу или фармацевту.

ОБЩЕЕ НАИМЕНОВАНИЕ БРЕНДА: PROVAYBLUE

Что мне следует сказать своему врачу, прежде чем я приму это лекарство?

Им необходимо знать, есть ли у вас какое-либо из этих условий:

  • отравление цианидом
  • Дефицит глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (G6PD)
  • Болезнь почек
  • необычная или аллергическая реакция на метиленовый синий, фенотиазины, тиазидные диуретики, другие лекарства, пищевые продукты, красители или консерванты
  • беременна или пытается забеременеть
  • кормление грудью

Как мне использовать это лекарство?

Это лекарство для инъекций в вену.Его дает медицинский работник в больнице или клинике.

Проконсультируйтесь со своим педиатром по поводу использования этого лекарства у детей. Особое внимание может быть необходимо.

Передозировка: Если вы считаете, что приняли слишком много этого лекарства, немедленно обратитесь в токсикологический центр или в отделение неотложной помощи.

ПРИМЕЧАНИЕ: Это лекарство предназначено только для вас. Не делись этим лекарством с другими.

Что делать, если я пропущу дозу?

Это не относится.

Что может взаимодействовать с этим лекарством?

Не принимайте это лекарство с какими-либо из следующих лекарств:

  • бупропион
  • Некоторые лекарства от депрессии или тревоги
  • кломипрамин
  • доксепин
  • дулоксетин
  • флуоксетин
  • MAOI, такие как Marplan, Nardil и Parnate
  • милнаципран
  • миртазапин
  • разагилин
  • селегилин
  • г.Зверобой
  • тразодон
  • триптофан

Этот список может не описывать все возможные взаимодействия. Дайте своему врачу список всех лекарств, трав, безрецептурных препаратов или пищевых добавок, которые вы используете. Также сообщите им, если вы курите, употребляете алкоголь или запрещенные наркотики. Некоторые предметы могут контактировать с вашим лекарством.

На что следует обращать внимание при использовании этого лекарства?

Пока вы принимаете это лекарство, ваше состояние будет тщательно контролироваться.

Какие побочные эффекты я могу заметить при приеме этого лекарства?

Побочные эффекты, о которых вам следует как можно скорее сообщить своему врачу или медицинскому работнику:

  • боль в груди
  • путаница
  • головокружение
  • головная боль
  • Повышенное потоотделение
  • боль в животе

Побочные эффекты, которые обычно не требуют медицинской помощи (сообщите своему врачу или медицинскому работнику, если они продолжаются или вызывают беспокойство):

  • Сине-зеленая окраска мочи и стула
  • тошнота, рвота
  • Изменение цвета кожи

Этот список может не описывать все возможные побочные эффекты.Спросите у своего доктора о побочных эффектах. Вы можете сообщить о побочных эффектах в FDA по телефону 1-800-FDA-1088.

Где мне хранить лекарство?

Этот препарат назначают в больнице или клинике, и его нельзя хранить дома.

ПРИМЕЧАНИЕ. Этот лист является сводным. Он может не покрывать всю возможную информацию. Если у вас есть вопросы об этом лекарстве, поговорите со своим врачом, фармацевтом или поставщиком медицинских услуг.

Возможная польза для здоровья от метиленового синего

Метиленовый синий — это краситель, который впервые был разработан для окрашивания и инактивации определенных микробов.Это также было одним из первых химиотерапевтических препаратов, испытанных на людях, где оно использовалось для лечения малярии в 1891 году. Его заменили альтернативные методы, но он все еще используется для окрашивания препаратов в гистопатологии сегодня.

Метиленовый синий падает в воду в стеклянной пробирке. Кредит изображения: FreeProd33 / Shutterstock

Химия и механизм

Метиленовый синий имеет окисленную кольцевую систему фенотиазина, в отличие от многих других препаратов фенотиазина, которые имеют восстановленную кольцевую систему. Это различие оказывает глубокое влияние на действие и активность, поскольку увеличивает угол химической структуры и придает кольцевой системе положительный заряд. Это позволяет метиленовому синему по-разному взаимодействовать с мембранами и внутриклеточными структурами. Например, окрашивание метиленовым синим может использоваться, чтобы показать повреждение мембраны.

Одним из хорошо известных способов использования метиленового синего является окрашивание образцов крови. Он по-разному воздействует на незрелые клетки крови и, следовательно, может использоваться для демонстрации эритропоэза (выработки красных кровяных телец) и возрастного распада.

Лекарства с фенотиазиновой кольцевой системой, такие как метиленовый синий, гидрофобны. Это может способствовать внутриклеточному распределению, позволяя соединениям метиленового синего перемещаться внутри клеток крови.

Агар с эозин-метиленовым синим (EMB). Кредит изображения: OneMashi / Shutterstock

Противомалярийное средство

Первое терапевтическое применение метиленового синего было для лечения малярии. Он был в основном заменен другими синтетическими производными, такими как хлорохин, но недавно был исследован на предмет повторного введения в качестве противомалярийного агента.

Малярийные паразиты, такие как Plasmodium falciparum , демонстрируют повышенную устойчивость к распространенным противомалярийным препаратам. В результате к метиленовому синему вернулись. Эксперименты на клеточных культурах показали, что метиленовый синий обладает замечательной противомалярийной активностью (IC50 составляет всего 4 нМ). Самое главное, эксперименты на животных показывают, что устойчивость к метиленовому синему очень низкая.

Гаметоцит Plasmodium falciparum в мазке крови. Кредит изображения: Pingpoy / Shutterstock

Похоже, это могло бы быть жизнеспособным решением проблемы, нацеленной на более бедные районы мира.Производство 1 г метиленового синего может составлять 5 центов США или меньше. Однако в первую очередь необходимо изучить некоторые сведения о токсических эпизодах, возникших после лечения метиленовым синим. Эти эпизоды, по-видимому, связаны с людьми с дефицитом G6PD, важного фермента красных кровяных телец. Данные скрининга в Нигерии показывают, что примерно 10% людей имеют дефицит G6PD.

Предполагается, что метиленовый синий не только борется с малярийными паразитами, но и предотвращает распространенное малярийное осложнение, называемое метгемоглобинемией.Метгемоглобинемия возникает, когда железо в гемоглобине окисляется из двухвалентного в трехвалентное состояние. Это приводит к снижению способности крови переносить кислород и углекислый газ. Возникающая в результате анемия потенциально смертельна. Метиленовый синий может окислять НАДФН в пути производства метгемоглобина и, таким образом, считается потенциально полезным для предотвращения этого состояния.

Нейропротекторное средство

Недавние исследования показали, что метиленовый синий может обладать нейропротективным действием против ряда заболеваний, связанных с цитотоксичностью, таких как инсульт и болезнь Паркинсона. Метиленовый синий является переносчиком электронов, что позволяет ему действовать против малярии и метгемоглобинемии и очень полезен в цитотоксических ситуациях в мозге, поскольку он способствует потреблению клетками кислорода и снижает анаэробный гликолиз.

Метиленовый синий может снижать выработку реакционных форм кислорода (АФК), защищая клетки от блокировки глутамата, ослаблять снижение потенциала митохондриальной мембраны, защищать от нейротоксичности ИУК, среди других полезных эффектов.

Эти преимущества очень важны при таких состояниях, как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и инсульт. Прямые сравнения с антипсихотическими препаратами, такими как фенотиазин, показали, что метиленовый синий обладает аналогичными нейропротективными эффектами, но с другим механизмом. Текущие исследования показывают, что метиленовый синий действует как митохондриальный антиоксидант, в отличие от таких препаратов, как фенотиазин, которые улавливают свободные радикалы независимо от митохондрий.

Помимо перечисленных выше заболеваний, метиленовый синий может предотвращать и лечить повреждения мозга, связанные с опухолями.Алкилирующие агенты, такие как ифосфамид, используются при лечении некоторых типов солидных опухолей, но могут вызывать повреждение головного мозга, которое может быть смягчено метиленовым синим. Не совсем понятно, как метиленовый синий предотвращает повреждение мозга в этих случаях, но, вероятно, это связано с его ролью в окислении НАДН и восстановлении митохондриальных ферментов.

Источники

  1. Schirmer R.H., et al. (2003). Метиленовый синий как противомалярийное средство. Отчет о окислительно-восстановительном потенциале . https: // doi.org / 10.1179 / 135100003225002899
  2. Poteet E., et al. (2012). Нейропротекторное действие метиленового синего и его производных. PLoS ONE. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0048279
  3. Wainwright M и Crossley K.B. (2002). Метиленовый синий — лечебный краситель на все времена года? Журнал химиотерапии. https://doi.org/10.1179/joc.2002.14.5.431

Дополнительная литература

Метиленовый синий, Часть 1: Краситель биолога

Ноябрь 2006 г.

Эта статья является первой из серии, состоящей из двух частей, посвященных метиленовому синему.Метиленовый синий имеет важное применение как в биологии, так и в химии. Первая из этих статей посвящена его использованию в биологии.

Введение

Химическая структура метиленового синего, C 16 H 18 N 3 ClS,
включает три объединенных кольца атомов. Каждый немаркированный угол
(вершина) каждого шестиугольного кольца представляет собой расположение
атом углерода — можете ли вы определить местонахождение всех 16 атомов углерода в структуре?

Метиленовый синий — это удобное красочное соединение, которое биологи используют в качестве красителя, чтобы помочь им увидеть жизнь под микроскопом. В этой статье будут рассмотрены преимущества метиленового синего и химический состав, благодаря которому он широко используется в качестве биологического красителя.

Метиленовый синий краситель: помогает нам увидеть жизнь в ярких цветах

Дрожжевые бактерии, окрашенные метиленовым синим, как видно
через микроскоп, увеличенный в 1000 раз.
Кредит: Дэвид Б.Фанкхаузер, Университет Цинциннати

Очаровательный мир жизни, обычно невидимый глазу, оживает с помощью двух основных инструментов: микроскопов и красителей. Микроскопы позволяют увеличивать очень крошечные формы жизни, такие как бактерии, с помощью хорошо расположенных стеклянных линз. Однако, поскольку бактерии практически бесцветны, их будет трудно увидеть без помощи специальных красителей, называемых красителями.

Метиленовый синий — часто используемое пятно, которое помогает нам увидеть микроскопическую жизнь в ярком цвете.Биологи часто добавляют пару капель метиленового синего к бактериям на предметном стекле перед тем, как поместить предметное стекло под микроскоп. Синий цвет, окрашивающий бактерии, помогает биологам увидеть их форму. Бактерии бывают самых разных форм: от крошечных палочек до сфер, спиралей или веточек. Дрожжевые бактерии, окрашенные метиленовым синим, на фотографии имеют форму палочки.

Химия красок

Структура ДНК напоминает
витая лестница
(частичное изображение из
www.exploration.NASA.gov).

Красители и пятна — это цветные вещества, которые связываются с биологическими тканями в результате химического воздействия. Например, при контакте с кислотами метиленовый синий имеет самый глубокий оттенок синего, что указывает на сильное притяжение к кислотам. Ядра клеток, которые содержат кислотную дезоксирибонуклеиновую кислоту, также известную как ДНК, легко идентифицируются под микроскопом как самые темные области клеток, окрашенные метиленовым синим.

ДНК — это генетическая информация, которую каждый организм наследует от своих родителей. Человеческая ДНК содержит химический код, который определяет, например, рост человека, цвет волос и глаз. Химическая структура ДНК выглядит как длинная закрученная лестница или двойная спираль. Лестница имеет отрицательный заряд. В воде метиленовый синий имеет положительный заряд. Когда ДНК входит в контакт с метиленовым синим, их противоположные заряды притягиваются, заставляя «кольца» метиленового синего скользить между «ступеньками» «лестницы» ДНК. Результат: насыщенное синее пятно, которое идентифицирует расположение ядра клетки.

Дополнительные вопросы:

  1. Найдите примеры палочковидных, сферических и спиралевидных бактерий. Нарисуйте фигуры и пометьте их.

  2. Используйте атомные веса из Периодической таблицы элементов, чтобы вычислить процентное содержание хлора в метиленовом синем.

Посетите Научный центр 1 декабря, чтобы узнать, как химики используют метиленовый синий. Можете ли вы сделать какие-то прогнозы?

Чтобы просмотреть список предыдущих функций «Хлорное соединение месяца», щелкните здесь.

Метиленовый синий — обзор

Метиленовый синий

Метиленовый синий (МБ) вызывает растущий интерес в управлении IDD. Впервые о его возможной роли в медицине сообщил Эрлих в 1885 году, а к 1928 году он вызвал значительный интерес благодаря использованию в качестве индикатора его возможной роли в качестве терапевтического агента. 128 Его нейротропное действие и его нервная блокировка или нейролитическое действие 129 130 использовались для множества применений. 131 МБ использовался, например, при лечении метгемоглобинемии, отравления цианидом, отравления угарным газом, анального зуда и болезни Альцгеймера. Шэн с соавторами представили его как возможное средство от боли, успешно вводя МБ с прокаином в места переломов таза для купирования боли при переломах, причем каждая инъекция давала облегчение боли в течение примерно 3 недель. 132

МБ, ингибируя фермент гуанилатциклазу, блокирует накопление циклического гуанозинмонофосфата (цГМФ), тем самым снижая чувствительность сосудов к цГМФ-зависимым вазодилататорам, таким как оксид азота. Оксид азота является последним распространенным медиатором деградации хряща. 133 Как следствие, он был протестирован в качестве потенциального внутридискового лечения DP. В новом исследовании Пэн и его коллеги вводили пациентам, которым в других случаях было запланировано поясничное межтеловое слияние при болях в спине, внутридисковую инъекцию 1 мл 1% МБ с последующим введением 1 мл 2% лигнокаина. 131 Критерием выбора была неудача другого нехирургического лечения в течение как минимум 6 месяцев и обнаружение болезненного аномально морфологического диска на БП (никаких комментариев по поводу соседних контрольных групп не было).При среднем периоде наблюдения 18,2 месяца 87% (21/24) сообщили о полном или значительном облегчении боли в пояснице и улучшении физических функций. Оценка боли по ВАШ до лечения и через 3, 6 и более 12 месяцев составила 7,52 ± 1,31, 2,50 ± 2,09, 2,37 ± 2,06 и 2,18 ± 1,79. Показатели инвалидности по Освестри (ODI) за тот же период составили 48,71 ± 5,28, 17,42 ± 14,76, 16,79 ± 15,02 и 15,38 ± 13,63. То есть VAS и ODI значительно упали на раннем этапе, и улучшение сохранялось.

Пэн и его коллеги затем провели РКИ по лечению MB в течение минимум 6 месяцев DP с 36 пациентами в каждой группе.При 24-месячном наблюдении обе группы существенно различались по основным исходам. Пациенты в группе инъекций MB показали среднее уменьшение боли, измеренное по NRS, на 52,50, среднее снижение баллов по шкале Освестри на 35,58 и степень удовлетворенности на 91,6% по сравнению с 6,91, 1,68 и 14,3% соответственно при лечении плацебо. группа. Регулярное лечение все еще использовалось 42,9% группы плацебо через 24 месяца после рандомизации, но только 8,3% группы инъекций MB.В группе пациентов, получавших интрадискальную инъекцию МБ, побочных эффектов и осложнений не выявлено. Таким образом, МБ представляется безопасным, эффективным и минимально инвазивным методом лечения ЙДЗ. 4 Как отметили Пэн и соавторы, 4 эти результаты аналогичны тем, о которых сообщалось для слияния или замены искусственного диска, 134 140 и лечение MB имеет значительное преимущество, так как теперь оно было протестировано с RCDBT.

6 главных преимуществ метиленового синего + дозировка и побочные эффекты

Метиленовый синий, соединение, используемое для лечения заболевания крови, называемого метгемоглобинемией, имеет репутацию усилителя когнитивных функций и митохондрий.Но насколько убедительны доказательства этих вторичных преимуществ? Узнайте больше здесь.

Что такое метиленовый синий?

Метиленовый синий (МБ), , также известный как хлорид метилтиониния , является биологически активным веществом и синим красителем.

Некоторые исследователи считают, что он может напрямую улучшить клеточную и митохондриальную функцию и снизить выработку белков, связанных с болезнью Альцгеймера. Он также изучается на предмет его способности ингибировать моноаминоксидазу (МАО), синтазу оксида азота (NO) и гуанилатциклазу [1, 2].

Метиленовый синий Snapshot
Сторонники:
  • Используется для лечения метгемоглобинемии
  • Улучшает митохондриальную функцию
  • Улучшает консолидацию памяти
  • Защищает нервную функцию
  • Антимикробное средство
Возможное негативное воздействие на микробиом кишечника при больших дозах
  • Может взаимодействовать с ингибиторами моноаминоксидазы (ИМАО)
  • Повышает кровяное давление
  • Плохой вкус
  • Митохондриальные механизмы

    При низких дозах метиленовый синий (МБ) был показано, что он защищает мозг от болезней, действует как донор электронов для комплекса I-IV митохондрий , который увеличивает аденозин продукцию трифосфата (АТФ) . АТФ — это валюта жизни и энергия, питающая людей. Если производство АТФ снижается, снижается наша физическая и умственная работоспособность. Даже здоровые люди могут извлечь выгоду из увеличения производства АТФ [1].

    Более конкретно, MB может отдавать электроны коферменту Q и, возможно, цитохрому C , тем самым увеличивая активность цитохромоксидазы (комплекс IV) и потребление кислорода. МБ также увеличивает синтез гема [3].

    МБ также способен стимулировать метаболизм глюкозы в условиях отсутствия кислорода и увеличивать количество НАД +, продуцируемого митохондриями [4, 5].

    Низкие дозы MB также действуют как антиоксидант в митохондриях . МБ взаимодействует с кислородом с образованием воды, что снижает количество супероксидных радикалов, образующихся в процессе окислительного фосфорилирования. МБ также может улавливать утечки электронов, продуцируемых митохондриальными ингибиторами, и сохранять скорость метаболизма, обходя заблокированные точки электронного потока, тем самым улучшая митохондриальное дыхание [1].

    Однако при высоких концентрациях МБ может вызывать окислительный стресс .Таким образом, ожидается, что низкие дозы или концентрации МБ будут, как правило, более эффективными, чем большие, для облегчения физиологических эффектов в митохондриях. Фактически, при высоких локальных концентрациях МБ потенциально может «украсть» электроны у комплексов цепи переноса электронов, нарушая окислительно-восстановительный баланс и действуя как прооксидант. Считается, что это результат того, что избыточные электроны насыщают цепь переноса электронов, производя активные формы кислорода (АФК) [1, 2].

    В модели церебральной ишемии на крысах MB смог ускорить удаление поврежденных митохондрий из клетки до гибели клетки (митофагии) [6].

    МБ также способен снижать повреждающее действие на митохондрии бета-амилоида на животных моделях [7].

    Клиническое использование

    1) Метгемоглобинемия

    Метгемоглобинемия — это заболевание крови, при котором вырабатывается ненормальное количество метгемоглобина. Метгемоглобин — это окисленный тип гемоглобина (переносит кислород по всему телу), который не выделяет кислород эффективно [8].

    Это состояние может вызывать неприятные симптомы, такие как посинение кожи, одышка, слабость, головная боль и психологические изменения.Тяжелые, нелеченные случаи могут вызвать изменения сердечного ритма, кому и смерть [9].

    Метиленовый синий (МБ) связывается с метгемоглобином и превращает его в более эффективную форму, тем самым улучшая симптомы метгемоглобинемии [10].

    Врач может вводить метиленовый синий внутривенно пациентам с метгемоглобинемией. Ни при каких обстоятельствах не пытайтесь самостоятельно выполнить это лечение. Если у вас есть симптомы метгемоглобинемии, немедленно обратитесь за медицинской помощью.

    Другое применение (вероятно эффективное)

    2) Септический шок

    Во время септического шока артериальное давление может упасть до опасно низкого уровня. Было обнаружено, что метиленовый синий восстанавливает кровяное давление и работу сердца во время этих опасных эпизодов. Хотя метиленовый синий сам по себе может предотвратить гипотонию, некоторые исследователи считают, что он наиболее перспективен в качестве дополнения к другим лекарствам, используемым для лечения септического шока [11, 12, 13].

    Доказательства эффективности метиленового синего при гипотонии и сердечных заболеваниях, связанных с септическим шоком, весьма убедительны.Однако он не был одобрен FDA для этой цели, и клинические испытания все еще продолжаются [14].

    3) Противомикробное действие

    Метиленовый синий (МБ) впервые был использован в 1891 году для лечения малярии и считается безопасным и эффективным. В текущих исследованиях изучается, может ли лечение MB вместе с другими противопаразитарными препаратами предотвратить развитие у паразитов лекарственной устойчивости [15].

    Фотодинамическая терапия с использованием активируемого светом антимикробного агента, МБ убивает метициллин-резистентный Staphylococcus aureus (MRSA) в поверхностных и глубоких иссеченных ранах [12].

    МБ в сочетании со светом также инактивирует вирусную нуклеиновую кислоту гепатита С и вируса иммунодефицита человека (ВИЧ-1) и лечит случаи устойчивого псориаза бляшек [12].

    МБ является противогрибковым агентом и может подавлять кандидоз, вызывая митохондриальную дисфункцию у этого вида [16].

    Потенциальные преимущества (возможно эффективные)

    Метиленовый синий не был одобрен FDA для целей улучшения когнитивных функций, нейрозащиты или каких-либо других медицинских целей, кроме метгемоглобинемии.Несмотря на многообещающие первые результаты, существующие клинические исследования не были достаточно большими или мощными, чтобы определить эффективность любого из потенциальных преимуществ, указанных в этом разделе. Поговорите со своим врачом, прежде чем пытаться использовать метиленовый синий.

    4) Нейрозащита
    Когнитивные способности

    Было проведено клиническое испытание с участием двадцати шести взрослых, чтобы выяснить, могут ли низкие дозы (0,5 — 4,0 мг / кг) метиленового синего (МБ) повысить активность мозга и улучшить работоспособность. задачи памяти [17].

    В этом рандомизированном исследовании низкая доза МБ увеличивала функциональную активность МРТ при устойчивом внимании и задачах краткосрочной памяти и потенцированном восстановлении памяти [17].

    По сравнению с контрольными субъектами пероральное введение МБ увеличивало функциональную реакцию на МР-визуализацию во время компонентов кодирования, поддержания и извлечения краткосрочной памяти в нескольких кластерах в префронтальной, теменной и затылочной коре. МБ был также связан с 7% увеличением правильных ответов во время поиска памяти [17].

    В срезах гиппокампа крысы глутамат-опосредованная синаптическая передача отменяется относительно высокими концентрациями (5-50 мМ) MB [18].

    Нейродегенерация

    Метиленовый синий (МБ) был исследован на людях с деменцией Альцгеймера. Некоторые исследователи полагают, что он может влиять на нейродегенерацию через ингибирование агрегации тау-белка и образования амилоида [19, 20, 21].

    Ранние исследования также начали изучение метиленового синего на моделях болезней Паркинсона и Хантингтона.Однако до сих пор они не дали клинических данных [22, 23].

    Фобии

    Взрослые участники, демонстрирующие выраженный страх клаустрофобии, были случайным образом распределены для двойного слепого введения 260 мг МБ или плацебо сразу после шести 5-минутных испытаний по угасанию в закрытой камере [24].

    Исследование пришло к выводу, что МБ улучшает память и удерживает угасание страха при введении после успешного сеанса воздействия, но может иметь пагубный эффект на угашение при введении после неудачного сеанса воздействия [24].

    Неясно, могут ли эти результаты повториться у людей с другими типами фобий. Необходимы дальнейшие клинические испытания.

    Ранние клеточные исследования (отсутствие доказательств)

    Нет клинических данных, подтверждающих использование метиленового синего при каких-либо состояниях, перечисленных в этом разделе. Ниже приводится краткое изложение существующих исследований на основе клеток, которые должны направлять дальнейшие исследования. Однако исследования, перечисленные ниже, не следует интерпретировать как подтверждающие какую-либо пользу для здоровья.Как всегда, посоветуйтесь со своим врачом перед использованием метиленового синего.

    5) Депрессия

    Метиленовый синий (МБ) оказался мощным ингибитором моноаминоксидазы (ИМАО) в лабораторных исследованиях [25].

    МБ ингибировал МАО-А больше, чем МАО-В, но в больших дозах он подавлял оба. Исследователи предупредили, что MB не следует сочетать с антидепрессантами. В дозах, превышающих 5 мг / кг, он может вызвать серьезную токсичность серотонина / серотониновый синдром в сочетании с любыми СИОЗС или другими ингибиторами обратного захвата серотонина [25, 26].

    Поскольку это исследование проводилось путем прямого воздействия в стеклянной посуде, в настоящее время неясно, может ли МБ работать как антидепрессант сам по себе. Будущие клинические исследования уточнят. В настоящее время мы не рекомендуем использовать метиленовый синий для лечения депрессии. Если у вас есть симптомы депрессии, поговорите со своим врачом о более изученных решениях.

    6) Старение кожи

    Исследование показало, что МБ является эффективным антиоксидантом в клетках соединительной ткани.Это было верно независимо от того, были ли клетки взяты от здоровых доноров или от пациентов с болезнью преждевременного старения [27].

    МБ был более эффективным в строительстве соединительной ткани и замедлении гибели клеток, чем другие распространенные антиоксиданты, нацеленные на митохондрии [27].

    Обработка

    МБ изменила экспрессию некоторых белков в коже. Например, была увеличена экспрессия эластина и коллагена, основных элементов здоровой кожи [27].

    Эти эффекты пока наблюдались только в исследованиях клеток и тканей.Испытания на животных и людях позволят определить, может ли местное применение или пероральные дозы иметь такой же эффект.

    Использование метиленового синего

    Дозировка

    FDA одобрило использование метиленового синего только для лечения метгемоглобинемии, и это лечение может проводить только профессиональный медик. Не существует безопасной и эффективной дозы для каких-либо других целей, потому что не было проведено достаточно серьезных исследований, чтобы ее найти. При этом мы можем посмотреть на дозы, которые принесли пользу, в клинических исследованиях.

    В различных исследованиях использовалось от до 4 мг / кг, в зависимости от источника [18].

    Большинство побочных эффектов МБ, по-видимому, зависят от дозы и не возникают при дозах менее 2 мг / кг, диапазон доз, широко используемый в клинических исследованиях [18].

    Побочные эффекты

    Метиленовый синий (МБ) противопоказан пациентам, у которых развилась реакция гиперчувствительности, а также при тяжелой почечной недостаточности. Он относительно противопоказан пациентам с дефицитом G6PD, так как может вызывать тяжелый гемолиз, а также у пациентов с анемией тела Хайнца [12].

    Как уже упоминалось, его не следует принимать вместе с СИОЗС или препаратами, повышающими уровень серотонина, если вы принимаете высокие дозы [12].

    Младенцы особенно предрасположены к побочным эффектам МБ. Он вызывает гипербилирубинемию, образование мет-гемоглобина, гемолитическую анемию, респираторную недостаточность, отек легких, фототоксичность и изменение цвета секрета трахеи и мочи на голубоватый оттенок [12].

    MB также мешает световому излучению пульсоксиметра, что приводит к ложному занижению показаний насыщения кислородом [12].

    Может также вызвать повышение артериального давления [12].

    Указания по безопасности

    Даже метиленовый синий фармацевтического (USP) качества может содержать примеси, такие как мышьяк, алюминий, кадмий, ртуть и свинец. При более высоких дозах некоторые исследователи предупреждали об опасности накопления этих загрязнителей в тканях пациента [3].

    МБ промышленного и химического качества, продаваемый как краситель или морилка, может содержать более 8% или 11% различных загрязняющих веществ (NTP, 2008, Sigma Chemical Co, St. Louis, MO) и не следует вводить людям или животным [3].

    Например, поставщиков коммерческих химикатов обычно предупреждают, что их продукты MB, не соответствующие USP, относятся к химическому классу, не подходящему для использования в жилых помещениях [3].

    В сочетании с ривастигмином, ингибитором холинэстеразы, эффект MB усиливался. Чтобы избежать неожиданных взаимодействий, проконсультируйтесь с врачом перед использованием метиленового синего [18].

    Антивозрастной потенциал метиленового синего для долголетия кожи человека

    МБ является более мощным поглотителем ROS, чем NAC, MitoQ и mTEM

    Чтобы оценить эффективность МБ как антиоксиданта, мы сначала сравнили эффекты лечения МБ с эффекты трех других популярных поглотителей ROS, в частности, N-ацетил-L-цистеина (NAC), MitoQ и MitoTEMPO (mTEM).(Дополнительные таблицы 1 и 2). NAC — широко используемый общий поглотитель ROS, который действует как предшественник синтеза глутатиона и стимулирует определенные ферменты, участвующие в регенерации глутатиона 15 . MitoQ представляет собой модифицированный кофермент Q10 с избирательным накоплением в митохондриях 16 . mTEM представляет собой миметик супероксиддисмутазы, нацеленный на митохондрии, который обладает свойствами улавливания супероксидных и алкильных радикалов 17, 18 . Чтобы оценить эффекты каждого антиоксиданта, первичные фибробласты кожи нормального человека среднего возраста и пациента с HGPS лечили в течение 4 недель.Митохондриальные АФК (обозначенные MitoSOX), основной ресурс общих клеточных АФК, затем измеряли с помощью анализа FACS. Клетки HGPS использовались в качестве ускоренной модели нормального старения, поскольку они имеют много общих черт с физиологическим старением 19 (дополнительные таблицы 1 и 2).

    NAC добавляли в культуральную среду в концентрации 100 мкМ в соответствии с предыдущей публикацией 20 . В отличие от эффектов MB против старения, длительное лечение NAC не снижает уровень митохондриальных АФК и, по-видимому, задерживает пролиферацию клеток как в нормальных клетках, так и в клетках HGPS (рис. 1А и Б). К нашему удивлению, обработка MitoQ в концентрации 100 нМ, как предполагали предыдущие исследования 16, 21 , не снижала, а резко увеличивала уровень митохондриальных ROS (рис. 1C). Кроме того, обработка MitoQ не стимулировала, но подавляла пролиферацию клеток как в нормальных клетках, так и в клетках HGPS (рис. 1D). Обработка mTEM в концентрации 100 нМ показала умеренные эффекты поглощения ROS на клетки HGPS (фиг. 1E). Он также умеренно стимулировал нормальную пролиферацию клеток, но не стимулировал клетки HGPS (рис. 1F).Среди всех четырех протестированных антиоксидантов MB оказался наиболее эффективным в снижении митохондриальных АФК и стимулировании пролиферации клеток кожи (рис. 1A – F, дополнительная таблица 2).

    Рис. 1

    МБ является более мощным поглотителем АФК, чем NAC, MitoQ и mTEM. ( A ) Сравнение уровней митохондриально-специфического супероксида (MitoSOX) в нормальных фибробластах и ​​фибробластах HGPS, обработанных носителем, 100 нМ MB или 100 мкМ NAC в течение четырех недель. ( B ) Кривые роста нормальных фибробластов и фибробластов HGPS во время четырехнедельной обработки носителем, 100 нМ MB или 100 мкМ NAC.( C ) Сравнение уровней MitoSox в нормальных фибробластах и ​​фибробластах HGPS, обработанных носителем, 100 нМ MB или 100 нМ MitoQ в течение четырех недель. ( D ) Кривые роста нормальных фибробластов и фибробластов HGPS во время четырехнедельной обработки носителем, 100 нМ MB или 100 нМ MitoQ. ( E ) Сравнение уровней MitoSox в нормальных фибробластах и ​​фибробластах HGPS, обработанных носителем, 100 нМ MB или 100 нМ mTEM в течение четырех недель. ( F ) Кривые роста нормальных фибробластов и фибробластов HGPS во время четырехнедельной обработки носителем, 100 нМ MB или 100 нМ mTEM.(* p <0,05, ** p <0,01).

    МБ уменьшает признаки старения в старых клетках кожи

    Затем мы спросили, может ли лечение МБ задержать или обратить вспять фенотипы старения в клетках кожи, полученных от старых людей. Две старые линии дермальных фибробластов от лиц старше 80 лет (3-OM и 4-OF) и две молодые линии фибробластов кожи от лиц младше 30 лет (1-YM и 2-YF) были выбраны для лечения MB (дополнительная таблица 1 ).Старые фибробласты, особенно клетки 4-OF, демонстрировали фенотип тяжелого старения. На молекулярном уровне линии 3-OM и 4-OF продемонстрировали повышенные сигналы SA-β-gal и экспрессию p16, двух широко используемых биомаркеров старения, по сравнению с таковыми в молодых клетках (1-YM и 2-YF) (рис. 2A и B). Анализ FACS выявил гораздо более высокие уровни митохондриальных АФК в 3-OM и 4-OF, чем в контрольных клетках 1-YM и 2-YF (рис. 2С). Более того, старые клетки размножались намного медленнее, чем молодые (рис.2D, сплошные линии). В частности, клетки 4-OF перестали расти к концу эксперимента на 18-м пассаже (рис. 2D).

    Рисунок 2

    MB уменьшает признаки старения в старых клетках кожи. ( A ) Изображения окрашивания ассоциированной со старением β-галактозидазы (SA-β-gal) в двух молодых (1-YM и 2-YF) и двух старых (3-OM и 4-OF) линиях фибробластов кожи человека. которые обрабатывались носителем или 100 нМ МБ в течение четырех недель. Масштабная линейка = 200 мкм. ( B ) Вестерн-блоттинг с использованием антитела против p16 в двух молодых (1-YM и 2-YF) и двух старых (3-OM и 4-OF) клетках после четырех недель лечения носителем или MB при 100 нМ.( C ) Относительное кратное изменение уровней митохондриального супероксида (MitoSOX) в двух молодых и двух старых фибробластах после четырех недель обработки носителем или 100 нМ MB. ( D ) Кривые роста молодых и старых фибробластов, обработанных носителем (сплошные линии) или MB- (пунктирные линии), в течение четырехнедельной обработки каждым лекарственным средством. (* p <0,05, ** p <0,01).

    После выращивания клеток в культуральной среде с добавлением 100 нМ МБ в течение четырех недель было очевидно, что фенотипы, связанные со старением, значительно уменьшились в старых клеточных линиях 3-OM и 4-OF.Обработка MB эффективно снижала сигналы SA-β-gal и снижала экспрессию p16 в клетках 3-OM и 4-OF (фиг. 2A и B). Кроме того, обработка MB снижала повышенный уровень MitoSOX в старых клеточных линиях, особенно в линии 3-OM, до уровня, сопоставимого с таковым в молодых клетках (рис. 2C). Кроме того, анализ кривой роста показал, что все клеточные линии (как молодые, так и старые) лучше пролиферировали в клеточной среде, дополненной MB (пунктирные линии, фиг. 2D). В совокупности эти результаты показали, что лечение МБ способно уменьшить и / или обратить вспять фенотипы старения в старых фибробластах кожи.

    МБ активирует экспрессию Nrf2 и его нижележащих антиоксидантных генов

    Фактор 2, связанный с ядерным фактором эритроид 2 (Nrf2), известен как важный регулятор системы антиоксидантной защиты, индуцируя экспрессию множества элементов антиоксидантного ответа (ARE ) -содержащие гены, тем самым снижая общую клеточную АФК 22 . Недавнее исследование показало, что антиоксидантный путь Nrf2 является драйверным механизмом в HGPS 23 . Важно отметить, что MB, как было показано, активирует Nrf2 в нейронах 24 .

    Мы предполагаем, что MB может активировать Nrf2-опосредованный антиоксидантный ответ, имитируя тем самым тушение ROS в фибробластах кожи. Чтобы проверить эту идею, мы сначала исследовали экспрессию Nrf2 во всех шести линиях дермальных фибробластов человека, использованных в исследованиях, показанных на рисунках 1 и 2. Вестерн-блоттинг-анализ подтвердил увеличение количества белка Nrf2 в большинстве клеточных линий, обработанных МБ, по сравнению с контролем-носителем (фиг. . 3A и B). Старая клеточная 3-OM не показывала очевидного увеличения белка Nrf2 после обработки MB, вероятно, из-за крайней стадии стареющих клеток, что ограничивало количество клеток для анализа.Затем мы исследовали уровни мРНК Nrf2 нижестоящих ARE-содержащих генов в линии фибробластов HGPS, где наблюдалось наиболее значительное увеличение белка Nrf2 после обработки MB. Количественный анализ RT-PCR выявил значительное увеличение экспрессии мРНК подмножества ARE-содержащих генов, включая GCLC, GSR, GPX7, GSTM1 и TBP (рис. 3C). Вместе эти анализы подтверждают идею о том, что MB регулирует клеточные уровни ROS, по крайней мере, частично, посредством активации Nrf2-опосредованного антиоксидантного ответа.

    Фигура 3

    MB усиливает экспрессию Nrf2 и его нижележащих генов ARE-ответа в человеческих фибробластах. ( A ) Вестерн-блоттинг-анализ, показывающий изменения количества белка Nrf2 в нормальных фибробластах и ​​фибробластах HGPS после четырех недель обработки MB 100 нМ. (** p <0,01) ( B ) Вестерн-блоттинг-анализ, показывающий изменения количества белка Nrf2 в двух молодых и двух старых фибробластах после четырех недель лечения после четырех недель обработки MB 100 нМ.(* p <0,05) ( C ) Количественный анализ RT-PCR, показывающий уровни мРНК Nrf2 и его направленных генов ARE в фибробластах HGPS после четырех недель обработки MB 100 нМ. (* p <0,05; ** p <0,01).

    МБ увеличивает жизнеспособность тканей и не проявляет признаков раздражения на

    in vitro реконструированной 3D коже человека

    Основываясь на потенциале МБ как мощного антиоксиданта в 2D-линиях фибробластов, мы затем исследовали влияние МБ на 3D-реконструированный эпидермис кожи человека. Мы использовали две доступные модели кожи: модель кожи EpiDerm EPI-200 (рис. 4A, верхняя панель) и модель кожи полной толщины EpiDerm EFT-412 (рис. 4A, нижняя панель). Эти in vitro модели кожи состоят из нормальных эпидермальных кератиноцитов и фибробластов человеческого происхождения, культивируемых на границе раздела воздух-жидкость на полупроницаемой вставке для культуры ткани (рис. 4B, подробности описаны в материалах и методах), которые имитируют нормальную кожу человека. эпидермиса и используются в качестве одобренной замены кроликов Дрейза для in vitro теста на раздражение кожи (SIT) 18 .

    Рис. 4

    MB увеличивает жизнеспособность тканей и не проявляет признаков раздражения на , реконструированной in vitro трехмерной коже человека. ( A ) Изображения окрашивания H&E, показывающие два вида искусственно созданных тканей кожи человека (полученные от MatTek, Ashland, USA). Верхняя панель: EpiDerm EPI-200 состоит из нормальных эпидермальных кератиноцитов человеческого происхождения (NHEK) и самого внешнего слоя рогового слоя. Эта модель использовалась только для теста in vitro на раздражение кожи при 3 ° C.Нижняя панель: EpiDerm Full Thickness EFT-412 состоит из нормальных фибробластов кожи человека (NHFB), NHEK и рогового слоя, который использовался для большей части экспериментов с трехмерной тканью кожи, описанных в этом исследовании. ( B ) Схематические изображения верхнего (левая панель) и бокового (правая панель) видов искусственно созданной трехмерной ткани кожи, культивируемой на микропористой мембранной вставке. ( C ) Кратковременный тест на раздражение кожи. Анализ МТТ проводили на тканях EPI-200 после местного нанесения MB в серийных дозах в течение 60 минут.5% SDS использовали в качестве положительного контроля (сильное раздражение), а PBS использовали в качестве отрицательного контроля (без раздражения) в этом эксперименте. ( D ) Долгосрочный тест жизнеспособности клеток. Анализ МТТ проводили на тканях кожи полной толщины EpiDerm (EFT-412), обработанных МБ в течение двух недель в указанных концентрациях (* p <0,05).

    Во-первых, мы оценили безопасность MB путем проведения SIT на модели EPI-200. Раздражение кожи характеризуется обратимой местной воспалительной реакцией, и анализ жизнеспособности клеток МТТ используется для оценки повреждений, вызванных исследуемым раздражителем.Снижение MTT более чем на 50% свидетельствовало о раздражении кожи, как показывает положительный контроль (5% SDS, фиг. 4C). МБ был протестирован в широком диапазоне концентраций от 0,2 мкМ до 500 мкМ. Ни одна из этих дозировок существенно не повлияла на жизнеспособность клеток после 60-минутного местного воздействия (рис. 4С).

    Для дальнейшего тестирования потенциального раздражения МБ после длительного нанесения на кожу мы добавили МБ в различных концентрациях в культуральной среде и инкубировали модель кожи полной толщины EFT-412 в этих средах в общей сложности в течение двух недель.На 14 день проводили анализ МТТ. В течение этого двухнедельного инкубационного периода мы заметили, что ткани кожи, обработанные высокими концентрациями МБ (5,0 мкМ и выше), начали казаться синими через 3 дня, что позволяет предположить, что дозу МБ необходимо ограничить, чтобы избежать побочного эффекта красителя на внешний вид кожи. . Ткани, обработанные более низкими концентрациями МБ (от 0,1 мкМ до 2,5 мкМ), не проявляли окраски ткани. Мы заметили, что в соответствии со способностью МБ стимулировать пролиферацию клеток при дозировке 0.5 мкМ MB значительно увеличивал жизнеспособность клеток по сравнению с контролем PBS. Кроме того, ткани, обработанные более высокими концентрациями МБ (5,0 мкМ и 10,0 мкМ), показали снижение жизнеспособности клеток (фиг. 4D). На основании этих результатов можно сделать вывод, что низкие концентрации МБ (менее 2,5 мкМ) не раздражают и не окрашивают кожу и, следовательно, безопасны для длительного использования. В результате мы провели дополнительные исследования с МБ в концентрациях ниже 2,5 мкМ.

    МБ увеличивает толщину и увлажнение кожи

    Толщина кожи человека уменьшается в среднем на 6% за десятилетие 25 .Постепенно истончающаяся с возрастом кожа в основном включает более тонкий эпидермис и дерму, что приводит к снижению устойчивости к силам сдвига и большей восприимчивости к ранениям после травм 25, 26 . Чтобы изучить влияние обработки МБ на толщину кожи, мы провели окрашивание H&E тканей кожи EFT-412, которые были инкубированы в культуральной среде, содержащей 0,1 мкМ, 0,5 мкМ или 2,5 мкМ МБ в течение двух недель, с новой заменой каждой среды. повседневная. Затем измеряли поперечные срезы дермы после окрашивания H&E (рис.5А). Мы заметили, что кожные ткани, обработанные МБ, показали более толстые слои дермы, чем контрольные дермы, обработанные PBS (рис. 5A и B). Количественный анализ далее показал, что наибольшее увеличение толщины дермы произошло при 0,5 мкМ MB (фиг. 5B). Мы также попытались проанализировать толщину слоев рогового слоя и эпидермиса в этих тканях кожи, окрашенных гематоксилином и эозином, но обнаружили, что толщина этих слоев сильно варьировалась, вероятно, из-за подготовки ткани и экспериментального обращения.

    Рисунок 5

    MB увеличивает толщину кожи и увлажняет ее. ( A ) Типичные изображения поперечного сечения окрашивания H&E тканей Epiderm EFT-412 после обработки MB в различных концентрациях в течение двух недель. Три слоя кожи отмечены цветными стрелками. Красный: слой рогового слоя, синий: слой кератиноцитов и черный: слой фибробластов дермы. Масштабная линейка = 200 мкм. ( B ) График гистограммы, сравнивающий толщину слоя фибробластов (черные стрелки в A ) при различных концентрациях обработки MB.Толщину слоя фибробластов количественно оценивали с помощью ImageJ на шести последовательных слайдах для каждой ткани кожи, и была показана средняя толщина. ( C ) Гидратация кожи, оцененная с помощью устройства DPM9003, показывала значительно повышенные уровни гидратации кожных тканей Epiderm EFT-412 после двух недель обработки MB 0,5 и 2,5 мкМ. (* p <0,05, ** p <0,01).

    Кожа человека задерживает воду в основном через самый верхний слой рогового слоя.Потеря гидратации в стареющей коже из-за снижения функции рогового слоя приводит к провисанию и появлению морщин 27, 28 . Чтобы изучить влияние МБ на слой рогового слоя, мы оценили содержание воды в тканях кожи EFT-412, которые инкубировали в культуральной среде с добавлением МБ в течение двух недель. В этом эксперименте были определены электрические импедансы кожных тканей, которые использовались в качестве индикаторов содержания воды. В соответствии с измерением толщины дермы мы обнаружили, что уровни гидратации кожи были значительно выше в тканях EFT-412, обработанных MB при 0.5 мкМ и 2,5 мкМ по сравнению с контролем PBS (фиг. 5C). В совокупности эти эксперименты показали, что лечение МБ увеличивает толщину дермы кожи и улучшает гидратацию кожи.

    Обработка

    МБ изменяет экспрессию подмножества белков внеклеточного матрикса, включая активацию эластина и коллагена 2A1

    Эластин, один из наиболее распространенных компонентов внеклеточного матрикса в дерме кожи, играет важную роль в поддержании эластичности и упругости кожи. Он синтезируется и секретируется дермальными фибробластами и организуется с другими белками ЕСМ в структуры высокого порядка 2, 3 .Во время физиологического старения выработка эластина остается относительно стабильной до 30-40 лет, а затем резко снижается 3, 29 . Наше предыдущее исследование показало, что уровень мРНК эластина повышается по крайней мере в два раза в нормальных фибробластах, обработанных MB, по сравнению с контрольными клетками, обработанными имитацией 13 . Чтобы проверить, можно ли перенести этот результат из 2D-культуры фибробластов в 3D-модели кожи человека, мы извлекли РНК из тканей кожи EFT-412 после двухнедельной обработки MB при 0.1, 0,5 и 2,5 мкМ. Количественный анализ RT-PCR показал, что уровни мРНК эластина были значительно увеличены в тканях кожи, обработанных MB при всех трех дозах (фиг. 6A). Вестерн-блоттинг дополнительно подтвердил повышенное содержание белка эластина в тканях кожи, обработанных MB, по сравнению с контролем-носителем (фиг. 6B). Иммуногистохимия с использованием антиэластинового антитела на поперечных срезах ткани EFT-412 выявила значительно больше эластиновых волокон в дерме в 0,5 или 2,5 мкМ коже, обработанной MB, и умеренное увеличение эластиновых волокон в 0.Образцы ткани, обработанные 1 мкМ MB (фиг. 6C).

    Рис. 6

    МБ усиливает экспрессию эластина и изменяет экспрессию других генов ЕСМ в трехмерной ткани кожи. ( A ) Количественный анализ ПЦР, показывающий значительно повышенные уровни мРНК эластина в ткани кожи EFT-412 после двух недель обработки MB 0,1, 0,5 или 2,5 мкМ. (** p <0,01) ( B ) Вестерн-блоттинг-анализ, показывающий увеличение количества белка эластина в тканях кожи EFT-412 после двухнедельной обработки МБ при 0.1, 0,5 или 2,5 мкМ. (** p <0,01) ( C ) Репрезентативные изображения IHC, показывающие сигналы от антиэластинового антитела (зеленый) на парафиновых слайдах трехмерных тканей кожи. Двухнедельное лечение MB увеличивало эластиновые сигналы по сравнению с лечением PBS. Масштабная линейка = 100 мкм. ( D ) Анализ кПЦР, показывающий, что гены ЕСМ в значительной степени регулируются вверх или вниз в тканях кожи EFT-412 в ответ на обработку MB по сравнению с обработкой PBS.

    Для дальнейшего изучения того, регулирует ли MB дополнительные компоненты ECM, помимо эластина, мы проверили гены ECM с использованием массива Bio-Rad PCR, который содержит 30 генов, которые, как известно, участвуют в ремоделировании ECM человека. Из этих 30 генов пять генов, включая COL2A1, IGF1, KLK3, AC002094.1 и PLG, были активированы MB, а два гена, MMP9 и LAMC2, были подавлены MB в тканях EFT-412. Примечательно, что большинство этих генов показали дозозависимый ответ на концентрацию МБ (фиг. 6D).

    MB способствует заживлению ран в дермальных фибробластах

    Кожные процессы заживления ран включают миграцию эпидермальных кератиноцитов, миграцию дермальных фибробластов и взаимодействия этих клеток с ECM 30 .Возможности восстановления кожи снижаются с возрастом из-за структурных и функциональных изменений, таких как уменьшение пролиферации и миграции фибробластов и деградации коллагена и эластина в ECM 31 . Основываясь на результатах, представленных на рис. 1–6, мы предполагаем, что лечение МБ будет способствовать заживлению ран кожи.

    Чтобы проверить эту гипотезу, мы выполнили in vitro анализ ран , который имитирует процесс заживления кожных ран 30, 32 . Монослои фибробластов были ранены с царапиной, и изображения движения клеток в поцарапанной области были получены через 0 и 24 часа после ранения. Были исследованы две нормальные линии фибробластов кожи, одна от человека среднего возраста, а другая от 84-летнего человека. Как и ожидалось, фибробласты от донора среднего возраста демонстрировали более быстрое восстановление, чем фибробласты от старого донора (Рис. 7A – C). Примечательно, что обработанные MB фибробласты в обеих клеточных линиях репопулялись значительно быстрее, чем их обработанные носителем аналоги (рис. 7A – C), что позволяет предположить, что обработка MB способствует заживлению ран.

    Рисунок 7

    MB способствует заживлению ран в дермальных фибробластах.( A , B ) Репрезентативные изображения, показывающие миграцию фибробластов кожи в области царапин через 0 и 24 часа после ранения. Клетки предварительно обрабатывали носителем (PBS) или 100 нМ МБ в течение одной недели. Затем вручную создавали область раны, проводя прямую линию через культивируемые клетки. Были протестированы фибробласты от донора среднего возраста ( A, , HGFDFN168, 40 лет) и донора пожилого возраста ( B , AG11725, 84 года). Масштабная линейка = 200 мкм. ( C ) Количественное определение количества клеток в каждой области ранения через 24 часа после ранения.(* p <0,05, ** p <0,01).

    Таким образом, наши анализы с использованием 2D дермальных фибробластов и 3D реконструированных моделей кожи подтверждают идею о том, что МБ является безопасным и мощным антиоксидантом и имеет большой потенциал для использования в уходе за кожей.

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


    Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

    Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

    • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
    • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
    • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
    • Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
    • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

    Почему этому сайту требуются файлы cookie?

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


    Что сохраняется в файле cookie?

    Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

    Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

    .