Glas methylen a NAD+/NADH: dehongli cydbwysedd rhydocs cellog

Mae adroddiadau am las methylen a NAD+ yn tueddu i gymysgu tri honiad gwahanol yn un. Yr honiad cyntaf yw bod y gymhareb NAD+ i NADH wedi symud tuag at y cyflwr ocsidiedig. Yr ail yw bod y gell yn cynnwys mwy o NAD i gyd. Y trydydd yw bod cynhyrchu egni wedi gwella. Mae’r rhain yn swnio fel un stori am adfer metaboledd. Yn yr arbrofion, maent yn gwahanu’n rheolaidd, a’r canlyniadau diddorol yw’r union achosion lle maent yn ymwahanu.

Mae’r dryswch yn ddealladwy oherwydd bod y tri mesur yn rhannu’r un eirfa. Mae NAD+ yn derbyn electronau mewn adweithiau metabolaidd ac yn troi’n NADH, yna mae mitocondria yn ocsidio NADH yn ôl i NAD+ yng nghymhlyg I ac yn defnyddio’r egni a ryddheir i bweru synthesis ATP. Ceir disgrifiad llawnach o’r llwybr electronau hwnnw yn yr esboniad o gludiant electronau mitocondriaidd, ac o’r ochr egni yn ATP a metaboledd egni. Ond mae cymhareb a chronfa yn bethau gwahanol. Mae’r gymhareb yn dweud sut mae’r fflyd bresennol o gludwyr wedi’i dosbarthu rhwng cyflyrau llwythog a gwag. Mae’r gronfa yn dweud faint o foleciwlau cludo sydd yno o gwbl. Mae cymhareb well gyda’r un gronfa yn golygu ailddosbarthu, nid gweithgynhyrchu.

Dwy adran, dau ddangosydd

Mae ail wahaniaeth sy’n achosi camddehongliadau cynnil. Mae cronfeydd NAD cytosolig a mitocondriaidd wedi’u gwahanu i raddau helaeth gan y bilen fitocondriaidd fewnol, felly gall pob adran fod yn gymharol ocsidiedig neu rydwythiedig ar ei phen ei hun. Mae un rhif ar gyfer y gell gyfan yn cuddio hyn.

Gwnaeth ymchwil ar yr afu y gwahaniaeth rhwng yr adrannau yn fesuradwy. Mae’r ecwilibriwm lactad i byrwfad yn dangos y gymhareb NAD+ i NADH cytosolig, oherwydd bod lactad dehydrogenas yn cysylltu’r ddau bâr hynny. Mae’r ecwilibriwm 3-hydrocsibwtyrad i asetoasetad yn dangos y gymhareb fitocondriaidd drwy gysylltiad tebyg. Pan fesurir y ddau bâr mewn meinwe a rewir drwy ei chlampio, fel yn yr astudiaeth o fwydo ethanol yn gronig i lygod mawr, y canlyniad yw dau ddarlleniad rhydocs o un afu, a gall cyfansoddyn symud un yn fwy na’r llall.

Mae glas methylen yn gweithredu ar y system hon fel cludwr electronau yn hytrach nag fel tanwydd. Mae’n derbyn electronau o NADH ger cymhlyg I, gan gael ei rydwytho, yna’n eu trosglwyddo ymlaen i gludwyr fel cytocrom c. Yr effaith net yw ocsidio NADH heb fynd drwy’r llwybr arferol cyfan. Mae’r mecanwaith hwnnw’n egluro ei apêl a’i gyfyngiad: gall leddfu tagfa rydwythol, ond nid yw’n ailadeiladu cymhlyg sydd wedi’i niweidio nac yn syntheseiddio moleciwlau NAD newydd.

Pum astudiaeth, un patrwm o ganlyniadau sy’n ymwahanu

Mae’r tabl isod yn gosod y pum astudiaeth ochr yn ochr yn ôl meinwe, canlyniad rhydocs, canlyniad egni, a’r hyn a adferwyd mewn gwirionedd. Darllenwch y ddwy golofn olaf fel pâr. Y paru hwnnw yw craidd yr erthygl.

Lle na wnaeth cywiro rhydocs adfer meinwe

Yr astudiaeth hynaf yn y gyfres yw’r rhybudd cliriaf o hyd. Datblygodd llygod mawr a gafodd ethanol fel 36 y cant o’u hegni gymarebau NAD+/NADH cytosolig a mitocondriaidd is, wedi’u mesur drwy’r ddau bâr o ddangosyddion, ac fe wnaeth glas methylen ar tua 42 mg fesul kg y dydd yn y deiet atal y newidiadau hynny i raddau helaeth. Eto i gyd, roedd trïasylglyserol yr afu wedi treblu fwy neu lai erbyn yr adeg hwyr, boed y llifyn yn bresennol ai peidio, a dangosodd histoleg yr un braster canol-llabedol. Daeth yr awduron i’r casgliad anghyfforddus yn uniongyrchol: nid y newid rhydocs sy’n cyd-fynd ag ocsidio ethanol ynddo’i hun sy’n cynhyrchu’r afu brasterog. Byddai darllenydd sy’n trin cymhareb wedi’i chywiro fel organ wedi’i chywiro yn camadrodd y papur hwn. Mae’r cynllun llawn, gan gynnwys rheolyddion a gafodd yr un faint o fwyd a samplu am hanner nos pan oedd meddwdod ar ei anterth, wedi’i nodi yn yr astudiaeth o ethanol a’r afu.

Cymharwch hynny â’r gwaith ar yr afu dan ddeiet braster uchel, lle roedd yr un math o newid yn y gymhareb yn cyd-fynd â gwelliant gwirioneddol yn y feinwe. Mewn hepatosytau ac yn afu llygod ar ôl rhoi dos drwy’r geg, cododd glas methylen y gymhareb NAD+/NADH, ac olrheiniwyd y gadwyn signalau gam wrth gam: SIRT1 yn uwch, PGC-1alpha wedi’i ddad-asetyleiddio, marcwyr biogenesis mitocondriaidd a defnydd o ocsigen yn uwch, yna AMPK, CPT-1 a PPARalpha yn cael eu gweithredu, gyda dangosiad bod actifadu AMPK yn dibynnu ar SIRT1. Cronnodd llygod ar y deiet braster uchel lai o fraster yn yr afu. Y rhesymeg arfaethedig yw bod y newid rhydocs yma wedi datgloi echel reoleiddio genynnau yn hytrach na dim ond ailgydbwyso cemeg, fel y manylir yn yr astudiaeth o SIRT1 ac AMPK yn yr afu. Yr un teulu o fesuriadau â’r astudiaeth ethanol, ond casgliad gwrthgyferbyniol am y feinwe. Y llwybr i lawr yr afon sy’n gwneud y gwahaniaeth, nid y gymhareb yn unig.

Y galon a’r retina: sirtwinau, asetyleiddio, ac adferiad heb adfer ATP

Mae’r astudiaeth o’r galon ddiabetig yn cysylltu’r newid rhydocs ag asetyleiddio proteinau drwy sirtwin gwahanol. Mae mitocondria diabetig yn cario gormod o asetyleiddio lysin ar ensymau metabolaidd, sy’n cyd-fynd ag anhyblygrwydd o ran swbstradau. Hwylusodd glas methylen ar 10 mg fesul kg y dydd ocsidio NADH mewn modd dibynnol ar ddos dros yr ystod 6 i 18 micromolar mewn mitocondria ynysig, cododd weithgarwch SIRT3, a gostyngodd asetyleiddio’n eang, tra bod cyfeintiau’r galon a’r ffracsiwn alldafliad wedi gwella er bod nam sylfaenol cymhlyg I yn parhau. Mae’r papur yn eglur am ymddygiad dosau mewn mannau eraill yn y llenyddiaeth: mae crynodiadau isel yn ffafrio rôl y cludwr rhydwythol, tra gall rhai uwch ailgyfeirio electronau heb fudd, felly mae’r effaith yn hormetig yn hytrach na monotonig. Adroddir yr arolwg proteomig a’r mesuriadau cardiaidd yn yr astudiaeth o asetyleiddio yn y galon ddiabetig. Ceir y fframwaith straen ocsidiol y tu ôl i hyn yn straen ocsidiol a rheoli ROS.

Mae’r astudiaeth o’r retina yn gwthio’r gwahaniad bellaf. Mewn llygod Harlequin â diffyg AIF, sef diffyg wrth gydosod cymhlyg I, cadwodd glas methylen drwch y retina, segmentau allanol ffotodderbynyddion, a marcwyr ar gyfer celloedd gwialen, côn, Muller a ganglion. Mewn celloedd ffotodderbynnydd 661W a gafodd eu trin â rotenon, normaleiddiodd y llifyn y gymhareb NADH i NAD+ a gostyngodd rywogaethau ocsigen adweithiol ar 15 micromolar, ond arhosodd ATP yn isel ar y crynodiadau a hybodd oroesiad. Cadwyd strwythur a goroesiad heb adfer egni, ochr yn ochr â thawelu’r ymateb mitocondriaidd i broteinau heb eu plygu a mitoffagi. Mae’r canlyniad hwnnw’n ail-lunio’r darlun o’r llifyn fel rhywbeth sy’n lleddfu straen rhydwythol ac ocsidiol yn hytrach nag yn adfer egni, fel y cofnodir yn yr astudiaeth o ddiogelu ffotodderbynyddion y retina.

Tendon: yr arbrawf lle newidiodd y cemeg ond nid y feinwe

Mae’r gwaith ar dendon Achilles yn cynnwys y ddau batrwm mewn un papur ac mae’n werth ei ddarllen yn araf. Ceir y dadansoddiad llawn, cangen wrth gangen, yn nadansoddiad 2026 o dendinopathi Achilles. Dangosodd tendon afiach ddisbyddiad NAD+, cymhareb NAD+ i NADH isel, marcwyr cymhlyg I gwan, ATP isel, a cholagen anhrefnus. Adferodd glas methylen gemeg NAD ac ATP a gwella marcwyr matrics mewn paratoadau o lygod mawr, allblaniadau dynol a chelloedd.

Yna daeth y ddau ymyriad arbrofol. Pan flociwyd cymhlyg I â rotenon, roedd y llifyn yn dal i ddiogelu cemeg NAD+ a mesuriadau cysylltiedig ag ATP, ond methodd â lleddfu’r llwyth ocsidyddion, adfer cydbwysedd colagen, neu gadw hyfywedd. Pan leihawyd mynegiant AIF, lle nad oedd peirianwaith cymhlyg I wedi’i adeiladu’n llawn yn hytrach na’i fod wedi’i rwystro’n ffarmacolegol, adferodd y llifyn lawer o agweddau: cydbwysedd NAD, straen ocsidiol, potensial y bilen, a marcwyr colagen. Mae’r wers yn fanwl gywir. Gellir cynnal gwerth NAD gwell hyd yn oed pan fo cymhlyg I wedi’i flocio, ond roedd adfer meinwe yn y paratoad hwn yn dibynnu ar lwybr cymhlyg I a allai weithredu. Mae newid yn y gymhareb yn angenrheidiol yn y stori hon heb fod yn ddigonol, pwynt a ddatblygir ymhellach yn yr astudiaeth o rhydocs mewn tendon.

Sut i ddarllen yr honiad rhydocs nesaf

Mae tri gwiriad yn mynd i’r afael â’r rhan fwyaf o gamddehongliadau. Yn gyntaf, gofynnwch i ba adran y mae’r gymhareb yn perthyn a pha bâr o ddangosyddion a’i cynhyrchodd. Nid yw canlyniad lactad i byrwfad cytosolig yn dweud dim yn uniongyrchol am y matrics mitocondriaidd. Yn ail, gofynnwch a yw’r papur yn adrodd newid yn y gymhareb, cronfa gyfan fwy, neu adfer ATP, a thriniwch bob un fel canfyddiad ar wahân. Yn drydydd, gofynnwch beth arhosodd heb ei gywiro: mae braster heb ei gywiro, diffyg cymhlyg I heb ei gywiro, neu ddiffyg ATP heb ei gywiro i gyd yn ymddangos yn y papurau hyn ochr yn ochr â gwelliant rhydocs gwirioneddol.

Nid yw hyn yn ganllaw dosio. Mae’r pum astudiaeth i gyd yn waith ar anifeiliaid, celloedd neu baratoadau meinwe gyda ffactorau niweidiol dan reolaeth: deietau ethanol hylifol, diabetes a achosir gan streptosotosin, diffygion genetig cymhlyg I, rotenon, perocsid, colagenas. Ni ellir trosi crynodiadau mewn dysglau yn ddosau drwy’r geg drwy edrych arnynt yn unig, ac ni chymerodd unrhyw ddyn yn y papurau hyn las methylen ar gyfer cydbwysedd rhydocs. Mae’r thema gyffredin ar gyfer ffarmacoleg rhydocs a dosio yn gulach ac yn fwy defnyddiol nag unrhyw brotocol: mae glas methylen yn ocsidio NADH ac yn newid y gymhareb a fesurir, mae sirtwinau yn trosi’r newid hwnnw yn ddad-asetyleiddio ac ailraglennu metabolaidd mewn rhai meinweoedd, ac mae p’un a yw’r feinwe’n dilyn yn dibynnu ar beirianwaith na all y llifyn gymryd ei le.