Grein
Metylenblátt sum antioxidantur og prooxidantur: hvat broytir úrslitið?
Hugsa tær, at tvær starvsstovur kanna sama bláa litevnið og fráboða mótsett úrslit. Í tí fyrru hava avbyrgd mitokondriur úr heila betri kyknuanding og framleiða meira ATP. Í tí seinnu letur sama fyrireikaða sýnið nógv meira vetnisperoxid frá sær. Báðar frágreiðingarnar eru rættar. Tær lýsa somu ringrás sædda frá hvør sínum enda, og fløkjan byrjar, tá lesarar taka annan endan fyri alla søguna.
Mistakið er at spyrja, hvat heiti hóskar til molekylið. Metylenblátt flytur elektronir víðari, sum yvirlitið yvir tess mál í kyknulívfrøðini vísir í einum breiðari samanhangi. Oxiderað litevni tekur ímóti elektronum og verður til litleyst leucoMB. LeucoMB letur hesar elektronir víðari og verður blátt aftur. Tað, tú sært, veldst um, hvør letur elektronirnar, hvør tekur ímóti teimum, og um skipanin kann beina burtur vetnisperoxidinum, sum verður gjørt á leiðini. Spurningurin, sum er verdur at seta, er ongantíð, um litevnið er ein antioxidantur. Hann er, hvat umstøðurnar loyva elektronflutninginum at gera.
Ringrásin, sum skapar báðar síðurnar
Í myrkri er kjarnuringrásin stutt. NADH, NADPH ella berarar í andingarketuni reducera litevnið. Reduceraða litevnið hevur síðan fleiri kappingarvegir at velja ímillum. Tað kann lata elektronir til cytokrom c og stuðla flutningi uttan um eitt skadd kompleks, og tí koma kyknuanding og membranpotentialur lutvíst fyri seg aftur, tá kompleks I ella III er blokerað. Ella tað kann lata elektronir beinleiðis til súrevni, sum endurskapar bláa formin og ger vetnisperoxid. Av tí at litevnið verður endurskapað, kann ein lítil nøgd endurtaka hesa ringrásina nógvar ferðir, støðugt brúka reduktiónsekvivalentar og støðugt framleiða peroxid.
Tvær aðrar greinar broyta evnafrøðina fullkomiliga. Frítt kopar ella jarn umskapar hetta peroxid, sum kann diffundera, til nógv meira oyðandi staðbundnar oxidantar við reaktiónum av Fenton-slagi. Reytt ljós opnar eina serstaka fotokemiska grein, har eksiterað litevni flytur orku til súrevni og ger singletsúrevni, eitt evnaslag, sum verður lýst í smálutum í frágreiðingini um fotokemi av slag I og slag II. Redoxringrás í myrkri, skaði styrktur av málmum og fotodynamiskur skaði eru tríggjar ymiskar mekanismur, sum tilvildarliga hava sama byrjanarmolekyl.
Fylki yvir umstøður og úrslit
Talvan niðanfyri er yvirlitið, sum er vert at varðveita. Hvør røð vísir eina variablu, hvørja leið hon ávirkar úrslitið, og royndina aftan fyri tað. Jaligt merkir eitt mátiúrslit, sum bendir á verju ella bata. Skaðiligt merkir meira oxidant, størri tøming ella meiri skaða.
| Umstøða | Leið hjá úrslitinum | Hvat royndin vísti |
|---|---|---|
| Lágur styrkur, 0.1 til 1 uM, avbyrgdar mitokondriur | Jalig bioenergetikk og samstundis meira peroxid | 0.1 uM bøtti um súrevnisnýtsluna í hjartamitokondrium úr frískum rottum og rottum við diabetes; 100 nM til 1 uM endurskapaði lutvíst ATP, membranpotential og kalsiumupptøku í blokeraðum heilamitokondrium, meðan útlátið av peroxidi øktist undir øllum umstøðum |
| Hægri styrkur, oman fyri 5 uM, kyknur uttan glukosu | Skaðiligt oxidantsignal | Endotelkyknur oxideraðu eitt alment ROS-mátievni og mistu reducerað glutation oman fyri 5 uM, tá glukosa ikki var til staðar; ískoyti av glukosu forðaði báðum |
| Substrat til kompleks I (glutamat og malat) | Meira peroxid | Kanningar av bæði heila- og hjartamitokondrium funnu økt útlát av peroxidi við substratum knýttum at NADH |
| Succinat og rotenon, hjartamitokondriur, 0.1 uM | Minni peroxid í hesi royndargongd | Tað eina peroxidmátiúrslitið í savninum, sum týðiliga vísti antioxidativa ávirkan; legg til merkis, at royndargongdin fevndi um rotenon og ein annan vevnað, so substratið einsamalt greiðir ikki frá tí |
| Reytt ljós, 20 uM og 630 nm | Skaðiligur DNA-skaði | Eingir týðandi skaðar á mitokondriu-DNA í myrkri við 20 uM; sami styrkur við reyðum ljósi skaddi hvørt kannað brot |
| Sera høgur styrkur í myrkri, 100 uM | Skaðiligur, selektivur DNA-skaði | Selektivir skaðar á mitokondriu-DNA í sekvensum ríkum í purinum, eitt markant skifti frá peroxidsignalinum við nanomolarum styrki |
| Kopar ella jarn og NADH, DNA uttan kyknur | Skaðiligir oxidativir skaðar | Kopar stýrdi skaðanum móti einum p53-sekvensi, har broytingar ofta koma fyri; jarn-EDTA elvdi til víðfevndan skaða; katalasa og málmkelatorar blokeraðu ávikavist hesar leiðir; oxiderað guanin øktist |
| Glukosa til staðar, heilar kyknur | Verjandi mótvirkan hóast skjótari ringrás | Glukosa økti reduktiónina av litevninum, men minkaði kortini um nettostressið, í samsvari við at pentosufosfatleiðin veitir NADPH til endurnýtslu av antioxidantum |
| Kyknur við øktum askorbatinnihaldi | Blandað: askorbat brúkt, mátievnissignal dempað | Litevnið oxideraði stigvíst askorbat inni í kyknunum, eisini tá glukosa var til staðar, meðan tað lutvíst minkaði um oxidatiónina av mátievninum; verjugoymslan bar kostnaðin |
| Dýr við forviðgerð við rotenoni, litevni givið fyrst | Jaligt úrslit í vevnaði | Forviðgerð við litevninum minkaði um skaðar á mitokondriu-DNA, elvdar av rotenoni, í miðheilanum á músum, hóast litevnið økti peroxid í avbyrgdum mitokondrium |
Mynstrið tvørtur um raðirnar er høvuðspunktið. Peroxidframleiðsla og lívfrøðilig verja eru tveir sjálvstøðugir ásar. Ein viðgerð kann geva eitt skaðiligt úrslit á tí fyrra og eitt jaligt á tí seinna samstundis.
Hví sami skamtur gevur ymisk svar
Styrkurin ásetur flutningsførleikan, men ikki lagnuna. Útlátið av peroxidi úr heilamitokondrium øktist mátanliga frá 50 nM og uppeftir í kanningum av heilum heilamitokondrium, meðan týðiligur skaði á mitokondriu-DNA kravdi 100 uM í myrkri. Tað er umleið ein tvítúsundfaldur munur millum fyrsta signal og genotoksicitet, men tað er ikki ein trygdarmarginalur. Endapunktini, rúmini í kyknunum og útsetingartíðirnar eru ymisk, so tølini vísa atskild fyribrigdi heldur enn punkt á somu kurvu. Umrøðan av skamti og svørun setur henda munin millum veikt signal og stóran skaða inn í ein breiðari samanhang um hormesu.
Substratið avger, hvar elektronirnar koma inn. Orkuevni knýtt at NADH geva litevninum ríviligt av reduktiónsekvivalentum til bæði gagnliga hjávegin og oyðslusomu reaktiónina við súrevni. Tann ofta endurgivna niðurstøðan, at succinat ger litevnið antioxidativt, meðan glutamat ger tað prooxidativt, leggur meira í dátuna, enn hon ber. Tað er tí, at peroxidroyndin við succinati í hjartakanningini eisini innihildt rotenon og brúkti annan vevnað og annan skamt enn heilakanningin, sum fann økt peroxid við øllum substratum og í øllum andingarástandum.
Ljós broytir mekanismuna, ikki bara styrkina á ávirkanini. Greiðasti munurin í savninum er, at 20 uM í myrkri ikki elvdi til nakra mátanliga ávirkan á brot av mitokondriu-DNA, meðan 20 uM undir reyðum ljósi skaddi tey øll. Tann, sum samanber eina roynd við ljósi og eina í myrkri, samanber fotokemi við redoxringrás.
Málmar umskapa oxidantin. Uttan málmar ger ringrásin hjá litevninum í myrkri peroxid, eitt molekyl, sum kann diffundera og sum kyknur eisini brúka sum signal. Við atkomiligum kopari ella jarni stuðlar litevni, sum NADH hevur reducerað, reduktión av málmi, og reduceraði málmurin aktiverar peroxid til evnasløg av hydroxylslagi ella koparperoxid við síðuna av DNA. Soleiðis elvdu royndir uttan kyknur við NADH og málmjónum til bæði selektivan skaða á serliga viðbreknar sekvensar og víðfevndan DNA-skaða við sama upprunaliga litevni. Hvussu rúmið í kyknuni handfer málmar, ikki litevnið einsamalt, avger, um henda greinin hevur týdning.
Tilgongdin til orkuevni avger, um kyknan kann bera kostnaðin. Í endotelkyknum útsettum fyri 2 til 20 uM av litevni gjørdi burturtøka av glukosu oxidantkostnaðin sjónligan, meðan tilgongd til glukosu tók hann burtur, hóast glukosa eisini skundaði undir reduktiónina av litevninum. Skjótari ringrás við væl útbúnum verjuskipanum gevur betri úrslit enn seinni ringrás við tømdum verjuskipanum. Met hvørja oxidantútsøgn, sum ikki upplýsir um glukosu- ella NADPH-støðu, sum ófullfíggjaða.
Vevnaðurin avger útgerðina. Endotelkyknur endurskapa NADPH við glukosuevnaskifti og hava antioxidantgoymslur í cytosolinum. Avbyrgdar mitokondriur hava einki av hesum. Reinsað DNA hevur ikki so mikið sum umvæling. Eitt úrslit í einum fyrireikaðum sýni sigur lítið um hini, og tí má ætlaða greinin um vevnaðarserskildar svøranir halda hesar skipanir atskildar.
Beinleiðis máting er ikki eftirfylgjandi verja
Nógv av tí, sum verður skrivað, blandar saman tvey løg, sum royndirnar halda atskild. Annað lagið spyr, hvussu nógv oxidant kom fram. Hitt spyr, hvussu kyknan svaraði.
Peroxidkanningar av Amplex-slagi liggja nærmast tí fyrra lagnum, og eisini tær vísa nettoflutning, tað vil siga framleiðslu minus niðurbrot minus útflutning. Kanningin av heilamitokondrium fann broytingar á báðum síðum: meira peroxid varð gjørt, og ein ískoytt stakskamtur av peroxidi varð beindur burtur seinni. Longri niðri í tilgongdini liggja oxidatión av glutationi, nýtsla av askorbati, oxiderað guanin og DNA-skaðar, sum blokera polymerasu. Hvørt stig leggur lívfrøði afturat millum oxidantin og mátiúrslitið.
Antioxidativ ensym stýrd av Nrf2 og nýgerð av mitokondrium liggja í tí seinna lagnum. Hetta eru tillagingartilgongdir, sum ein mildur peroxidpulsur kann seta í gongd, og høvundarnir at kanningini um verju av heilamitokondrium skjóta júst ein slíkan mildan stressávirkara upp. Samstundis vísa teir á, at orsakarketjan gjøgnum Nrf2 byggir á fyrri kanningar heldur enn eina fullfíggjaða próvførslu í teirra egnu kanning. Verja, sum kemur fleiri tímar seinni við nýggjum proteinum, merkir ikki, at evnafrøðin, sum setti hana í gongd, var antioxidativ. Tað merkir, at ein lítil prooxidativ hending førdi til eina størri verju. Leiðreglurnar fyri at lesa slíkar útsagnir, eisini avmarkingar í kanningum og munir millum fyrireikað sýni, verða viðgjørdar í vegleiðingini til at lesa gransking um metylenblátt.
Hví kanningar geva ymisk úrslit
Eitt alment mátievni sum dihydrofluorescein vísir breiða oxidatión av mátievninum, ikki ein peroxidstyrk. Tað er treytað av peroxidasa- og hemevnafrøði og kann missa eina øking í peroxidi, sum ein kalibrerað Amplex-kanning fangar. Kanningin av heilamitokondrium fann munandi meira peroxid uttan samsvarandi superoxidsignal. Tað er ein ávaring móti at endurgeva nakra einstaka útsøgn um antioxidativa ávirkan, sum byggir á litevnismáting. Optiskt samanfall er ein viðkomandi eftirlitsspurningur, tí litevnið absorberar sjónligt ljós nær vanligum eksitatións- og emissiónsbondum. Men tann gjølliga kanningin kalibreraði móti kendum peroxidnøgdum, minkaði útsetingina fyri eksitatiónsljósi við lítlari broyting í signalinum og staðfesti seinni burturbeining av peroxidi við eini aðrari elektrodu. Interferensur skal eftirkannast, men er ikki sjálvvirkandi grund til at vraka úrslitið.
Kalsiumúrslitið vísir sama tørv á neyvleika. Bráð útseting fyri litevninum broytti ikki samlaðu kalsiumnøgdina áðrenn gjøgnumtreingiligheitsumskiftið í hjartakanningini, men tað bøtti um ferðina á kalsiumupptøku í blokeraðum heilamitokondrium í kanningini av hjartamitokondrium við denti á diabetes. Ymisk endapunkt, ymiskar skipanir, eingin mótsøgn.
Ein eftirlitslisti, áðrenn tú lítur á eina niðurstøðu
Met hvørja niðurstøðu um antioxidativa ella prooxidativa ávirkan sum eina frágreiðing um eina skipan, og set fimm spurningar. Við hvørjum styrki og í hvørjum rúmi í kyknuni. Við hvørjum elektrongevara og hvørjum kappingarmóttakara. Í ljósi ella myrkri, og við hvørjari bylgjulongd og hvørjum skamti. Við hvørjum atkomiligum málmum og hvørjari tilgongd til orkuevni og antioxidantgoymslur. Og við hvørjari kanning, sum mátar oxidantflutning, skaða ella tillagingarsvørun. Broyt eitt av svarunum, og sama molekyl kann flyta seg tvørtur um fylkið frá verjandi til skaðiligt uttan nakra mótsøgn.