নিবন্ধ
মিথিলিন ব্লু কীভাবে কোষে প্রবেশ করে: রিডাকশন, রিঅক্সিডেশন এবং মেমব্রেন বিভাজন
এন্ডোথেলিয়াল কোষের একটি ডিশ মিথিলিন ব্লু গ্রহণ করতে দেখলে প্রথম যে ব্যাখ্যাটি মনে হয়, সেটিই ভুল। মাধ্যম তার নীল রং হারায়, কোষ নীল দানা অর্জন করে, তাই মনে হয় রঞ্জকটি নীল অণু হিসেবেই মেমব্রেনের মধ্য দিয়ে হেঁটে গেছে। পরীক্ষাগুলো অন্য কথা বলে। নীল রূপটি খুব সামান্যই অতিক্রম করে। যা অতিক্রম করে তা হলো বর্ণহীন রূপ, এবং ভেতরে যে নীল দেখা যায় তা আগমনের পরে কোষের মধ্যেই তৈরি হয়।
এই উল্টো ঘটনাটি গুরুত্বপূর্ণ, কারণ এটি নির্ধারণ করে রঞ্জন কী বলতে পারে এবং কী বলতে পারে না। নীল দানা সেই অক্সিডাইজড রঞ্জককে নির্দেশ করে যা পুনরায় অক্সিডাইজড হয়ে অঙ্গাণুর মধ্যে আটকে গেছে। এগুলো কোষের মোট রঞ্জক পরিমাণ জানায় না, রিডিউসড পুল জানায় না, এবং জৈবিক প্রভাবও মাপে না। কেন তা বুঝতে তিনটি ধাপ অনুসরণ করুন: পৃষ্ঠে রিডাকশন, রিডিউসড রূপের বিস্তার, এবং ভেতরে রিঅক্সিডেশন ও আটকে থাকা।
দুটি রূপ দুটি ভিন্ন অণুর মতো আচরণ করে
অক্সিডাইজড মিথিলিন ব্লু হলো একটি সমতল, ধনাত্মক চার্জযুক্ত রিং সিস্টেম। এটি পানিতে দ্রবীভূত হয়, প্রায় 600 থেকে 700 ন্যানোমিটারে শক্তিশালীভাবে আলো শোষণ করে এবং নীল দেখায়। চার্জই এখানে মূল বিষয়। চার্জযুক্ত, জলপ্রিয় অণু সহজে লিপিড মেমব্রেনের মধ্য দিয়ে সরে যেতে পারে না, তাই গবেষণাপত্রে ব্যবহৃত সতর্ক শব্দ হলো তুলনামূলকভাবে মেমব্রেন অপরিবাহী, সম্পূর্ণ অপরিবাহী নয়।
রিডিউসড মিথিলিন ব্লু, যাকে লিউকোমিথিলিন ব্লু বলা হয়, বর্ণহীন, চার্জবিহীন এবং চর্বিতে দ্রবণীয়। চার্জ সরিয়ে দিলে মেমব্রেন আর বাধার মতো থাকে না। রিডিউসড অণুটি সহজে বিস্তার লাভ করে ভেতরে প্রবেশ করে, এবং একবার ভেতরের অপেক্ষাকৃত বেশি অক্সিডাইজিং কম্পার্টমেন্টে পৌঁছালে এটি আবার ইলেকট্রন হারিয়ে নীল, চার্জযুক্ত, আটকে থাকা রূপে ফিরে যেতে পারে। রঞ্জকের রেডক্স রসায়ন তাই এর পরিবহন প্রক্রিয়াও। ইলেকট্রনের সংখ্যা পরিবর্তন করুন এবং আপনি প্রবেশযোগ্যতা পরিবর্তন করেন।
প্রথম ধাপের জন্য ইলেকট্রন আসে কোষ থেকেই। স্তন্যপায়ী কোষ প্লাজমা মেমব্রেন জুড়ে ইলেকট্রন পরিবহন চালায়, অভ্যন্তরীণ দাতা থেকে পৃষ্ঠের গ্রহণকারীর দিকে রিডিউসিং সমতুল্য স্থানান্তর করে। এই ট্রান্স-প্লাজমা মেমব্রেন কার্যকলাপ অধিকাংশ কোষ ধরনের একটি স্বাভাবিক কোষীয় কাজ, এবং থায়াজিন রঞ্জক পরিচালনাকারী এন্ডোথেলিয়াল পৃষ্ঠ রিডাক্টেজ একটি গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্যে অন্যগুলোর মতো আচরণ করে: পরবর্তী ধাপগুলো বন্ধ করে দেয় এমন মাত্রার সায়ানাইড ও অ্যাজাইডের উপস্থিতিতেও এটি কাজ চালিয়ে যায়। এই পৃথকীকরণই পুরো কাহিনির মূল ভিত্তি।
বিভাজন প্রথমে এসেছিল, এবং এটি প্রায় গ্রহণ ব্যাখ্যা করেছিল
১৯২৯ সালে রকফেলার ইনস্টিটিউটের মারিয়ান আরউইন একটি সরল প্রশ্ন করেছিলেন। সম্ভবত রঞ্জকের প্রবেশ কেবল জল এবং কোষের চর্বিযুক্ত স্তরের মধ্যে বিভাজন, এবং পরীক্ষাগারে সেই চর্বিযুক্ত স্তরের বিকল্প হিসেবে ক্লোরোফর্ম স্তর ব্যবহার করা যায়। তার স্পেকট্রোফটোমেট্রিক প্রবেশ গবেষণা জলীয় রঞ্জক দ্রবণকে ক্লোরোফর্মের সঙ্গে ঝাঁকিয়ে জৈব পর্যায়ে কী স্থানান্তরিত হয় এবং জীবন্ত শৈবাল কোষে কী প্রবেশ করে তা তুলনা করেছিল।
সেই কাজের দুটি ফলাফল এখনও মনোযোগের দাবি রাখে। প্রথমত, বাণিজ্যিক মিথিলিন ব্লু দ্রবণে ট্রাইমিথাইল থায়োনিন ছিল, যা বর্তমানে azure B নামে পরিচিত, এবং এই অপদ্রব্য মিথিলিন ব্লুর চেয়ে দ্রুত প্রবেশ করেছিল, বিশেষ করে ক্ষারীয় pH-তে যেখানে লিপিড দ্রবণীয় মুক্ত বেস রূপ প্রাধান্য পায়। আপাত মিথিলিন ব্লু প্রবেশের কিছু অংশ আসলে azure B-এর নির্বাচিত প্রবেশ ছিল। দ্বিতীয়ত, pH আয়নায়ন অবস্থা নির্ধারণ করে ফলাফল নিয়ন্ত্রণ করেছিল, এবং ক্ষতিগ্রস্ত কোষ অক্ষত কোষের তুলনায় অনেক বেশি রঞ্জক গ্রহণ করেছিল। বিভাজন সহগ এবং চার্জ অবস্থা নির্ধারণ করেছিল কৃত্রিম ব্যবস্থা ও জীবন্ত কোষ উভয় কী শোষণ করে, এবং এই দুইয়ের সাদৃশ্য কোষ সীমানায় অজলীয় স্তরের ধারণাকে সমর্থন করেছিল।
এই মডেল লিপিড এবং আয়নায়ন সম্পর্কে সঠিক ধারণা দিয়েছিল, কিন্তু এটি এমন রঞ্জকের মধ্যে পার্থক্য করতে পারেনি যা নিজের রূপে বিভাজিত হয় এবং এমন রঞ্জক যা পৃষ্ঠে রাসায়নিকভাবে পরিবর্তিত হয়, ছদ্মবেশে প্রবেশ করে এবং ভেতরে আবার পরিবর্তিত হয়। এই পার্থক্যের জন্য অন্য ধরনের পরীক্ষা প্রয়োজন ছিল, এবং সত্তর বছর পরে তা ফুসফুসের এন্ডোথেলিয়ামে আসে।
বাইরে রিডাকশন, ভেতরে আটকে থাকা
মার্কার এবং সহকর্মীরা কালচার করা বোভাইন পালমোনারি আর্টেরিয়াল এন্ডোথেলিয়াল কোষ নিয়ে কাজ করেন এবং তিন ধাপের একটি ক্রম প্রস্তাব করেন: অক্সিডাইজড রঞ্জক কোষ পৃষ্ঠে তার বর্ণহীন লিপোফিলিক রূপে রিডিউস হয়, রিডিউসড রূপটি ভেতরে বিস্তার লাভ করে, এবং কোষের অভ্যন্তরীণ রিঅক্সিডেশন মেমব্রেন অপরিবাহী অক্সিডাইজড রূপ পুনরায় তৈরি করে, যা জমা হয়। তাদের এন্ডোথেলিয়াল থায়াজিন গ্রহণ গবেষণা এরপর নির্দিষ্ট স্থানে প্রক্রিয়াটি ভাঙার চেষ্টা করে এই ক্রম পরীক্ষা করে।
প্রথম উপকরণ ছিল ফেরিসায়ানাইড, একটি ইলেকট্রন গ্রহণকারী যা কোষে প্রবেশ করতে পারে না। যখন পৃষ্ঠের এনজাইম নীল রঞ্জককে কোষের বাইরে বর্ণহীন রূপে রিডিউস করে, ফেরিসায়ানাইড সেই ইলেকট্রন আবার নিয়ে নিতে পারে এবং এটি অতিক্রম করার আগেই মাধ্যমে নীল রঞ্জক পুনরায় তৈরি করতে পারে। যতক্ষণ অতিরিক্ত ফেরিসায়ানাইড উপস্থিত ছিল (50 থেকে 500 মাইক্রোমোলার ফেরিসায়ানাইডের বিপরীতে 10 মাইক্রোমোলার রঞ্জক), রঞ্জক গ্রহণ প্রায় বন্ধ ছিল, এবং কেবল ফেরিসায়ানাইড শেষ হওয়ার পর গ্রহণ স্বাভাবিক হারে ফিরে আসে। গতিবিদ্যাও একই গল্প দ্বিতীয়ভাবে বলেছিল। ফেরিসায়ানাইড প্রায় ধ্রুব হারে অদৃশ্য হয়ে যায়, যা পুনর্ব্যবহারযোগ্য মধ্যস্থতাকারীকে সরবরাহকারী স্থির পৃষ্ঠ রিডাকশন প্রবাহের সঙ্গে সামঞ্জস্যপূর্ণ, অন্যদিকে বহিঃকোষীয় রঞ্জক তার পুল কমে যাওয়ার সঙ্গে সূচকীয়ভাবে অদৃশ্য হয়। ধ্রুব প্রবাহ এবং ক্ষয়মান পুলের অর্থ হলো ফেরিসায়ানাইড সংকেত দ্রবণ থেকে রঞ্জক অণু বের হওয়া নয়, বরং ধারাবাহিক রিডাকশন নির্দেশ করে।
দ্বিতীয় উপকরণটি প্রবেশ ধাপ সম্পূর্ণ সরিয়ে দেয়। দলটি টলুইডিন ব্লু O, একটি ঘনিষ্ঠ থায়াজিন সম্পর্কিত পদার্থ, একটি বড় পলিঅ্যাক্রিলামাইড শৃঙ্খলের সঙ্গে যুক্ত করে, যা কোনো অক্সিডেশন অবস্থাতেই কোষে প্রবেশের জন্য অতিরিক্ত বড়। কোষ তবুও যুক্ত রঞ্জককে রিডিউস করে। তাই রিডাকশনের জন্য অভ্যন্তরীণ প্রবেশ প্রয়োজন নেই। প্রক্রিয়াটি পৃষ্ঠে উন্মুক্ত অথবা বৈদ্যুতিকভাবে তার সঙ্গে যুক্ত।
এরপর আসে সেই পৃথকীকরণ যা গবেষণাপত্রের শিরোনামের ভিত্তি। 2 মিলিমোলার সায়ানাইড এবং অ্যাজাইড রঞ্জক জমা হওয়া শক্তভাবে কমিয়ে দেয়, এবং মাইক্রোস্কোপে সাধারণত নিউক্লিয়াস ঘিরে থাকা গাঢ় নীল ও বেগুনি অন্তর্ভুক্তিগুলো প্রায় অদৃশ্য হয়ে যায়। তবুও কোনো ইনহিবিটরই বহিঃকোষীয় রিডাকশন ধীর করেনি: ফেরিসায়ানাইড সাইক্লিং অপরিবর্তিত ছিল এবং অপ্রবেশকারী পলিমারও রিডিউস হয়েছিল। বাধাটি পরবর্তী ধাপে ছিল। সায়ানাইড ও অ্যাজাইড অভ্যন্তরীণ রিঅক্সিডেশন ও পৃথকীকরণ বন্ধ করছিল, পৃষ্ঠীয় রিডাকশন নয়। কার্যক্ষমতা নিয়ন্ত্রণ এই ব্যাখ্যাকে সমর্থন করেছিল, কারণ এই চিকিৎসাগুলোর মধ্যেও কোষগুলো তাদের সাইটোসোলিক মার্কার এনজাইম ল্যাকটেট ডিহাইড্রোজেনেজ ধরে রেখেছিল, তাই গ্রহণ হ্রাস কেবল বিষক্রিয়া বা মেমব্রেন ভাঙনের ফল ছিল না।
গবেষণাপত্রের একটি সতর্কতা এখনও প্রযোজ্য। নীল অন্তর্ভুক্তিগুলো নিউক্লিয়াসে নয় বরং তার চারপাশে ছিল, যা উপকোষীয় অঙ্গাণুর ভেতরে অক্সিডেশনের সঙ্গে সামঞ্জস্যপূর্ণ, কিন্তু গবেষণাটি কোন অঙ্গাণু তা শনাক্ত করেনি। অন্যান্য কোষ ধরনের অনুরূপ প্যাটার্নকে সীমিত প্রমাণের ভিত্তিতে লাইসোসোমাল বলা হয়েছে। আটকে থাকার বিষয়টি প্রতিষ্ঠিত এবং অবস্থানটি সম্ভাব্য হিসেবে বিবেচনা করুন। ইলেকট্রন পরবর্তী কোথায় যায় তা অনুসরণ করতে পাঠক মাইটোকন্ড্রিয়াল ইলেকট্রন পরিবহন এবং রেডক্স ব্যবস্থাপনা এবং শোষণ ও বণ্টন পথ সম্পর্কে আরও পড়তে পারেন।
রঞ্জন এক্সপোজার নয়
তৃতীয় একটি গবেষণা দেখায়, এই গ্রহণের যুক্তি যখন একটি জৈবিক পরিমাপের সঙ্গে যুক্ত হয় তখন কী ঘটে। স্কট এবং সহকর্মীরা দেখেছেন যে মিথাইল বিটা সাইক্লোডেক্সট্রিন, একটি রিং আকৃতির চিনির টরাস, মিথিলিন ব্লুর সঙ্গে সরাসরি যুক্ত হয়, যেখানে ইনক্লুশন কমপ্লেক্সের জন্য অ্যাসোসিয়েশন ধ্রুবক প্রায় 310 প্রতি মোলার, আর রঞ্জক ডাইমারাইজেশনের জন্য প্রায় 5846 প্রতি মোলার। L929 ফাইব্রোব্লাস্টে এই সংযোজন কোষ রঞ্জন এবং গ্লুকোজ গ্রহণের উদ্দীপনা উভয়ই বন্ধ করে: সাইক্লোডেক্সট্রিনের সঙ্গে পূর্ব-ইনকিউবেশন নীল রঞ্জন প্রতিরোধ করে, এবং পরে যোগ করলে রঞ্জন অপসারণ দ্রুত হয়। কোষ থেকে অপটিক্যাল নীল সংকেত চলে যাওয়ার সঙ্গে সঙ্গে সক্রিয় গ্লুকোজ পরিবহনও ঘনিষ্ঠভাবে সমান্তরালে কমে যায়।
লেখকেরা এই সম্পর্ককে ব্যাখ্যা করেছেন যে এটি দীর্ঘস্থায়ী অক্সিডেটিভ স্ট্রেস প্রক্রিয়ার চেয়ে গ্লুকোজ পরিবহন সক্রিয়করণ পথে রঞ্জক এবং একটি প্রোটিনের সরাসরি মিথস্ক্রিয়াকে সমর্থন করে। এই অনুমান যুক্তিসঙ্গত হলেও এর সীমা আছে। পরীক্ষাটি প্রোটিনটির নাম নির্ধারণ করে না, এটি পরিবহনকারীর সঙ্গে সরাসরি বন্ধন দেখায় না, এবং রঞ্জন অপসারণ ও প্রভাব হ্রাসের পারস্পরিক সম্পর্ক সব রেডক্স-নির্ভর পথ বাদ দিতে পারে না।
স্থায়ী শিক্ষা হলো পরিমাপ সম্পর্কে। অপটিক্যাল রঞ্জন দৃশ্যমান, অক্সিডাইজড, কোষ-সংযুক্ত রঞ্জক দেখায়। এটি সম্পূর্ণ বর্ণহীন রিডিউসড পুল দেখতে পায় না, তাই ফ্যাকাশে কোষেও রঞ্জক সমতুল্য থাকতে পারে, এবং তীব্রভাবে রঞ্জিত কোষ মোট টিস্যু এক্সপোজার বা প্রভাবের মাত্রা নয়, বরং আটকে থাকা অক্সিডাইজড রঞ্জক নির্দেশ করে। একই সতর্কতা বৃহত্তর ক্ষেত্রেও প্রযোজ্য: বিভিন্ন কোষ ধরনের মধ্যে রঞ্জন তুলনা করা, অথবা গাঢ় টিস্যু সেকশনকে বেশি এক্সপোজারের প্রমাণ হিসেবে বিবেচনা করা, ডিশের মূল ভুলটির পুনরাবৃত্তি করে। গ্রহণ হলো রিডাকশন, বিস্তার এবং রিঅক্সিডেশনের একটি চক্র, এবং নীল রূপের যেকোনো একক মুহূর্তের ছবি কেবল এর একটি অংশ দেখায়। ল্যাবরেটরি রঞ্জন ও ব্যবস্থাপনা এবং ডোজ ও এক্সপোজার দাবির ব্যাখ্যার ব্যবহারিক প্রভাব সরাসরি এখান থেকে আসে।