Поговорим о синьке

Зачем врачам понадобился краситель «метиленовый синий», почему в народе упорно ходят слухи об эффективности синьки при COVID-19 и имеют ли они под собой основание.

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.

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.

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: клинические испытания метиленового синего против COVID-19 проводились как в России, так и за рубежом.

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, N+1