Kako djeluje metilensko plavo: prijenos elektrona i gdje elektroni završavaju

Začepljena tikvica na laboratorijskom stolu najkraći je pošten uvod u to kako metilensko plavo djeluje. Voda, glukoza, prstohvat natrijevog hidroksida i dovoljno boje da tečnost postane duboko, nepogrešivo plava. Sačekajte nekoliko minuta i plava boja nestaje sve dok tikvica ne izgleda kao da sadrži vodu. Protresite je i boja se odmah vraća. Zatim ponovo blijedi i nastavit će to raditi sve dok postoji glukoza spremna da preda elektrone i kisik spreman da ih prihvati.

Na samoj boji nije se promijenilo ništa osim broja elektrona koje nosi. Kada je oksidirana, plava je. Kada je reducirana, nije. Gotovo sve ostalo u terapijskoj i istraživačkoj literaturi o ovoj molekuli proizlazi iz tog jednog reverzibilnog koraka, jer je molekula koja može uzeti elektrone od jednog partnera i predati ih drugom posrednik, a posrednik sam po sebi ne radi ništa. Ono što radi u potpunosti zavisi od toga šta se nalazi na svakom njegovom kraju.

Dva oblika i zašto je njihov par važan

Oksidirani oblik je planaran, pozitivno naelektrisan prstenasti sistem. Taj ravni, naelektrisani oblik razlog je zbog kojeg se slaže uz nukleinske kiseline, veže za sijalilirane strukture na ćelijskim membranama i snažno apsorbira vidljivu svjetlost između otprilike 600 i 700 nanometara, što je dio spektra koji ljudsko oko doživljava kao plavu boju.

Reducirani oblik je drugačiji. Nema naboj, rastvara se u mastima umjesto u vodi i bezbojan je. Njegova ionizacija vrlo je niska pri pH vrijednosti unutar tijela, reda veličine nekoliko procenata. Zato reducirana molekula lako prolazi kroz ćelijsku membranu difuzijom, a kada uđe, gdje je okruženje više oksidirajuće, može se ponovo oksidirati i tako praktično ostati zarobljena. Oksidirani prstenasti sistem je ravan; reducirani se može uvijati. Te strukturne posljedice, kao i sama promjena boje, sastavni su dio priče o ova dva oblika i detaljnije su obrađene u poređenju metilenskog plavog i leukometilenskog plavog.

Prihvatanje elektrona

Oksidirana boja prihvata elektrone od širokog raspona donora. Glukoza u demonstracijskoj tikvici jedan je od njih. Unutar ćelije, reducirani piridinski nukleotidi i komponente mitohondrijskog lanca transporta elektrona drugi su primjeri. Kada se metilensko plavo reducira u tkivu koje sadrži kisik, ciklus koji uspostavlja troši i reducirajuće sredstvo i kisik te proizvodi reaktivne vrste kisika, prvenstveno vodikov peroksid. Boja iz ciklusa izlazi nepromijenjena, spremna da ga ponovo pokrene.

Ta posljednja činjenica objašnjava kontradikciju koja bi inače djelovala kao nemar. Metilensko plavo se u literaturi opisuje i kao prooksidans i kao antioksidans, a oba opisa mogu se opravdati. Može suzbiti stvaranje superoksida djelujući kao umjetni akceptor elektrona, preusmjeravajući tok elektrona dalje od enzimskih mjesta na kojima bi se kisik inače pretvarao u superoksidne radikale. U kulturama ćelija jetre pokazano je da inducira antioksidativne odbrambene enzime faze 2, uključujući tioredoksin-reduktazu 1 i NADPH kinon-oksidoreduktazu. Koje ćete od ta dva lica vidjeti zavisi od toga kojem kraju prijenosa u tom trenutku nedostaju elektroni. Pitanje poput „je li metilensko plavo antioksidans“ nije dobro postavljeno dok se ne navede u kojem sistemu, pri kojoj koncentraciji i uz prisustvo čega još.

Predavanje elektrona dalje

Kada boja zadrži dodatni elektron, zatim se mogu dogoditi tri sasvim različite stvari, a obično se opisuju pod jednim naslovom. Ne bi trebalo.

Može predati elektron metalnom centru. Najjasniji primjer je hemoglobin koji je oksidiran iz fero u feri stanje. U tom stanju ne može prenositi kisik. U crvenim krvnim ćelijama enzim reducira boju, a reducirana boja zatim neenzimski predaje elektrone oksidiranom hem željezu, obnavljajući funkcionalni hemoglobin i vraćajući boju u oksidirani oblik. Boja se time ne troši; ona kruži kroz ciklus. Klinički kontekst zasnovan na ovoj reakciji tema je za bolničku primjenu, a objašnjenje metilenskog plavog kod methemoglobinemije opisuje kako se koristi i zašto se tako pažljivo nadzire.

Važna napomena o izvorima: dva pregleda na kojima se ovaj članak zasniva ne navode isti reducirajući kofaktor za enzimski korak; jedan navodi NADH, a drugi NADPH. Neslaganje je stvarno i nije razriješeno u ovdje dostupnim izvorima, pa je sigurniji opis navesti ulogu svakog dijela umjesto jednog naziva kofaktora.

Može prenijeti energiju ili elektron na kisik ako postoji svjetlost. Ovaj put postoji samo pri osvjetljenju. Pobuđena boja prelazi u tripletno stanje, a odatle su moguća dva mehanizma. U prvom, pobuđena boja direktno djeluje s obližnjom molekulom, uzimajući vodik ili prenoseći elektron, čime nastaju radikali; reakcija s vodom na ovaj način proizvodi hidroksilne radikale. U drugom se energija pobude prenosi na sam kisik, stvarajući singletni kisik, izrazito elektrofilnu vrstu koja se raspada unutar mikrosekundi i općenito se smatra glavnim putem kojim osvijetljeno metilensko plavo oštećuje mikrobne ćelije. Među dokumentiranim ishodima su reakcije s lipidima i peptidima ćelijske ovojnice te s gvaninskim bazama u DNK.

Praktična posljedica ovog puta jeste da osvjetljenje mijenja vrijednosti za redove veličine. U podacima koje su prikupili Wainwright i Crossley, metilensko plavo protiv Pseudomonas aeruginosa ima minimalnu baktericidnu koncentraciju oko 500 mikromolara u mraku i oko 25 mikromolara pri dozi svjetlosti od 12 džula po kvadratnom centimetru. Protiv jednog soja Staphylococcus aureus, vrijednosti u mraku i pri osvjetljenju obje su 5 mikromolara. Drugim riječima, hoće li se molekula uopće smatrati antimikrobnom nije svojstvo same molekule; to je svojstvo molekule zajedno sa svjetlošću.

Može djelovati direktno na enzimskom mjestu, bez prijenosa. Metilensko plavo oksidira fero željezo vezano za sintazu dušikovog oksida, čime deaktivira enzim. Blokira topljivu gvanilat-ciklazu, a između 1 i 10 mikromolara uobičajena je laboratorijska koncentracija koja se koristi u tu svrhu. Inhibira monoamin-oksidazu tipa A s IC50 između 27 i 180 nanomolara, što je mehanizam iza dobro dokumentirane interakcije s inhibitorima ponovne pohrane serotonina i razlog zbog kojeg su interakcije metilenskog plavog s lijekovima zasebna kategorija.

Ova tri puta hemijski su različita. Njihovo svođenje na jednu tvrdnju da metilensko plavo djeluje putem redoks cikliranja glavni je razlog zbog kojeg toliko tekstova o njemu istovremeno djeluje samouvjereno i neodređeno.

Četiri razlike koje određuju znači li tvrdnja o mehanizmu išta

Koji oblik. Reducirana boja nije zamjenjiva s oksidiranom bojom. Inhibicija acetilholinesteraze pokazuje zamku: tokom duge in vitro inkubacije metilensko plavo se postepeno reducira u svoj bezbojni oblik, a inhibicija slabi jer reducirana molekula ne inhibira taj enzim. Test koji traje dovoljno dugo da promijeni oblik pokazat će slabiji efekat i navesti na pogrešno objašnjenje.

Koja koncentracija. Laboratorijski raspon za inhibiciju topljive gvanilat-ciklaze iznosi 1 do 10 mikromolara. Za ukidanje prijenosa posredovanog glutamatom u presjecima hipokampusa štakora bilo je potrebno 5 do 50 mikromolara. Toksični efekti u ćelijskoj kulturi prijavljeni su iznad 100 mikromolara. To nisu isti eksperimenti, a mehanizam potvrđen pri 50 mikromolara nije automatski prisutan kod pacijenta čija je koncentracija u plazmi samo dio te vrijednosti.

Koji put primjene. Apsolutna oralna bioraspoloživost iznosi oko 72 procenta, a terminalno poluvrijeme u plazmi 5 do 7 sati. Oralna primjena stvara više koncentracije u crijevima i jetri; intravenska primjena stvara više koncentracije u mozgu. Put primjene određuje koje tkivo dolazi u kontakt s elektronima.

Koji model i jesu li svjetla bila uključena. Velik dio literature o mehanizmima potiče iz ćelijskih kultura i istraživanja na glodarima, a in vitro rezultati za ovu molekulu zavise od izloženosti svjetlosti, membranskog potencijala i redoks stanja ćelija, jer je čak i lampa mikroskopa dovoljna da je fotosenzibilizira. Između 65 i 85 procenata primijenjene doze reducira se u bezbojni oblik u crvenim krvnim ćelijama i perifernom tkivu. Svaka od tih varijabli nalazi se između jasnog mehanizma u laboratorijskoj posudi i tvrdnje o osobi.

Zašto je pitanje čistoće pitanje hemije

Osvjetljenje demetilira metilensko plavo. Prvi proizvod je Azure B, zatim Azure A, pa tionin, a veći intenzitet svjetlosti proizvodi više razgradnih produkata nego manji. Molekula čija korisnost proizlazi iz sposobnosti da prihvata i predaje elektrone stoga je molekula čiji su vjerovatni proizvodi razgradnje bliski hemijski srodnici koji ostaju u istoj otopini. Sastav onoga što se nalazi u spremniku nije kozmetički detalj.

Zbog toga je usklađenost sa specifikacijom USP smislen test za kupca. Proizvod koji je ne ispunjava jeste boja, a boja može sadržavati nečistoće, uključujući Azure B, teške metale i zaostala otapala, koje osoba koja je guta ne želi unositi. Dodatna zamka je prodavač koji testira samo teške metale i rezultat predstavlja kao potpunu usklađenost. Blupreme je uspostavio partnerstvo s farmaceutskim proizvođačem metilenskog plavog i ispituje kompletnu specifikaciju: identitet, čistoću, organske nečistoće, zaostala otapala, elementarne nečistoće, ostatak nakon žarenja, mikrobiološke granice i bakterijske endotoksine. Dokument o laboratorijskom testiranju za svaku seriju javno je objavljen, a odabir dobavljača uglavnom se svodi na provjeru postoji li taj dokument i šta obuhvata.

Jedan reverzibilni par. Nekoliko puteva koji iz njega proizlaze. Put određuje šta se može tvrditi. :::