Metylenblátt og mitokondriur: elektronflutningur og prógvini

Ímynda tær tvær royndarblandingar lið um lið. Báðar innihalda mitokondriur úr heila, sum eru eitraðar við rotenon, einum evni, ið blokerar Kompleks I í andingarketuni. Í aðra pipetterar granskarin ein mikromolaran skamt av metylenbláum. Súrevnisnýtslan kemur lutvíst aftur. Spenningurin um membranina kemur lutvíst aftur. Ein lítil framleiðsla av ATP byrjar aftur. Í kyvettuni við síðuna av sigur ein peroxidsensari hina helvtina av søguni: framleiðslan av vetnisperoxidi er fleiri ferðir størri, við hvørjum skamti, ið varð royndur, og við øllum substratum, ið vórðu roynd.

Báðar mátingarnar eru rættar. Metylenblátt er ein elektronberari, ið kann halda streyminum gangandi fram við einum skaddum parti av andingarketuni, og sami berari krevur samstundis ein prís í formi av peroxidi. Hav báðar veruleikarnar í huga í senn, og granskingarbókmentirnar um ávirkanina hjá metylenbláum á mitokondriur verða skiljandi. Hav bert annan í huga, og tær líkjast einum undri ella einari hóttan, alt eftir hvørja grein tú opnaði fyrst.

Elektronberarin, greitt lýstur

Andingarketan er ein flutningsketa. Elektronir koma inn við Kompleks I (úr NADH) ella við Kompleks II og skyldum flavinensymum (úr succinati og líknandi gevarum), fara gjøgnum Kompleks III til flytbara beraran cytokrom c og síðani gjøgnum Kompleks IV til súrevni. Hvør víðarigeving pumpar protonir tvørtur um innaru membranina, og stigmunurin, ið kemur burturúr, drívur ATP-framleiðsluna. Blokera eina støð, og ketan framman fyri hana steðgar.

Metylenblátt skýtur seg inn sum ein samsíða sendiboði. Oxideraða formurin tekur upp elektronir frá berarum fyrr í ketuni og verður til tann litleysa, redukeraða formin, leukometylenblátt, sum síðani gevur elektronirnar víðari longur frammi í ketuni og verður bláur aftur. Báðir formarnir verða lýstir í frágreiðingini um redoxparið, og breiðara lýsingin av hesum flutningi hoyrir til almennu frágreiðingina um mekanismuna. Opni spurningurin er, hvar sendiboðin kemur inn aftur í ketuna: í quinolbindingarlummanum á Kompleks III, nevndur Qo-staðið, ella beinleiðis við cytokrom c. Hvør útgongd er ráðandi, veldst um umstøðurnar, sum greiningin av flutningi fram við Kompleks III lýsir í smálutum.

Hvat tríggjar kanningar av nagdýrum veruliga mátaðu

Allar tríggjar kanningarnar brúktu avbyrgdar mitokondriur úr heila, tað vil siga frumulutir, sum vóru tiknir úr frumuni og svóvu í einari neyvt ásettari buffarloysn. Ongar heilar frumur, eingi djór, ið fingu skamtir, og eingir menniskjaligir royndarluttakarar. Konsentratiónirnar vísa til loysnina rundan um frumulutirnar, ikki til ein skamt, sum eitt menniskja tekur gjøgnum munnin. Halt fast í hesum samanhangi, og tølini tala greitt.

Fyrsta kanningin, við avbyrgdum mitokondrium úr marsvínaheila við 100 nanomolarum til 2 mikromolarar, kortlegði gagn og kostnað í somu royndarblanding. Í frískum mitokondrium økti litevnið súrevnisnýtsluna í hvíld, men broytti ikki andingina, sum ADP stimbraði, so samankoplaða ATP-framleiðslan batnaði ikki. Tá Kompleks I var blokerað, endurreistu 2 mikromolarar ATP-framleiðsluna úr 46 í 93 nanomol um minuttin fyri hvørt milligram, samanborið við eina vanliga ferð á umleið 1109. Tá Kompleks III var blokerað, endurreisti sami skamtur ATP-framleiðsluna úr umleið 46 í 63, samanborið við eina vanliga ferð á umleið 910. Spenningur og kalsiumupptøka komu lutvíst aftur. Cyanidblokering av Kompleks IV kundi ikki verða gingin uttanum, og tað staðsetur gagnligu elektronútgongdina framman fyri eitt virkið Kompleks IV. Hvør endurreisn var hagfrøðiliga verulig og lítil: ein einsiffraður prosentpartur av vanligari ATP-framleiðslu.

Onnur kanningin, við mitokondrium úr heilabørkinum hjá músum við umleið 1 mikromolarum, váttaði flutningin fram við Kompleks I og setti eitt mark við Kompleks III. Rotenon minkaði andingina úr umleið 121 niður um 2 nanomol av súrevni um minuttin fyri hvørt milligram, og litevnið økti hana til umleið 21, umleið ein sætting av tí vanliga, meðan membranspenningurin kom næstan heilt aftur. Men eftir blokering av Kompleks III kom hvørki anding ella spenningur aftur við 1 til 5 mikromolarum, og blokeringin tálmaði peroxidmerkinum, sum litevnið elvdi til. Høvundarnir skutu upp, at redukeraða litevnið letur sínar elektronir við Qo-staðið á Kompleks III: tá hetta staðið er upptikið, hevur sendiboðin einki stað at lata tær.

Triðja kanningin, við mitokondrium úr heila hjá músum, rottum og marsvínum, mest við 2 mikromolarum, royndi ósemjuna beinleiðis og fann, at elektronir kunnu flytast fram við einari blokering av Kompleks III. Tá Qo-staðstálmarin myxothiazol minkaði grundandingina við 88 prosentum, endurreisti litevnið súrevnisnýtsluna til umleið 62 prosent av ferðini uttan blokering. Í einari beinleiðis roynd redukeraði ein hálvur mikromolari cytokrom c, sum var tilsett uttanífrá, sjálvt meðan Kompleks III var blokerað. Tað stuðlar einari leið frá NADH gjøgnum litevnið til cytokrom c og víðari til Kompleks IV. Men endurreista andingin bar seg óvanliga at: tilsett ADP minkaði súrevnisnýtsluna í staðin fyri at økja hana, og blokering av ATP-framleiðsluni stimbraði andingina. Spenningurin varð bert lutvíst endurreistur. Høg súrevnisnýtsla við øvutari samankopling er ikki vanlig orkuframleiðsla.

Hví rannsóknarstovurnar eru ósamdar, og hvat greiðir málið

Frágreiðingin, sum byggir á djórasløg, heldur ikki. Triði bólkurin endurtók arbeiðið í trimum nagdýrasløgum og fekk sama slag av flutningi fram við blokeringini í øllum, eisini í músastovninum, har fyrr var fráboðað, at slíkur flutningur ikki var. Tað, sum í staðin er ymiskt, er konsentratiónin (1 móti 2 mikromolarum), skamtarnir av tálmarum, buffarloysnir, avbyrgingarhættir og fram um alt tann orkustøðan, ið verður samanborin: flutningurin fram við blokeringini er greiðastur, áðrenn ADP verður tilsett, júst har tann mótsigandi ADP-reaktiónin sæst. Ein rættvís tekning vísir tí tvær útgongdir, sum eru treytaðar av umstøðunum, eina við Qo-staðið og eina við cytokrom c. Sendiboðin letur elektronirnar har, ið staðbundna evnafrøðin loyvir honum tað.

Peroxidprísurin

Kostnaðarsíðan er líka støðug sum endurreisnarsíðan. Í marsvínakanningini økti litevnið útlátið av peroxidi undir øllum royndum umstøðum, í hvíld, undir ATP-framleiðslu og við evnafrøðiligari skerjing, við øllum trimum substratunum. Undir ATP-framleiðslu vaks útlátið úr umleið 148 upp um 1500 pikomol um minuttin fyri hvørt milligram við 1 mikromolarum, og sjálvt 100 nanomolarar meira enn fýrafaldaðu merkið. Litevnið gjørdi eisini burturbeiningina av peroxidi umleið 2.6 ferðir seinni, so merkið endurspeglar bæði skjótari myndan og seinni burturbeining. Evnafrøðiliga frágreiðingin, sum er skotin upp, er beinleiðis reduktión av súrevni við redukeraðum litevni uttan ávísiligt superoxid, hóast hetta enn er ein tulking heldur enn eitt prógvað stig.

Músakanningin ger myndina fløktari á ein gagnligan hátt. Peroxid vaks bratt við skamtinum, úr einum grundstigi nær 76 til næstan 2000 pikomol um minuttin fyri hvørt milligram við 2 mikromolarum, men blokering av Kompleks III tálmaði tí partinum, sum litevnið elvdi til. Um peroxid bert kom frá redukeraðum litevni, sum reageraði við súrevni, átti blokering av ketuni ikki at havt so stóran týdning. Tað hevur hon, so ketan er við í tilgongdini. Gjøgnumgongdin av antioxidativum og prooxidativum eginleikum setur hesa tvífaldni í ein breiðari samanhang, og greiningin av súrevni mótvegis ATP greiðir frá, hví súrevnistøl einsamøll ongantíð avgera ein pástand um orku.

Endurreisn er ikki umvæling

Orðingin, sum eigur at verða løgd til viks, er „umvælir metylenblátt mitokondriur“. Umvæling hevði merkt varandi rætting: endurbygdar kompleksir, samankopling, ið heldur fram eftir at evnið er farið, endurreisn í heilum frumum og síðani betri virkni í einari livandi veru. Eingin av teimum trimum greinunum vísir tað. Tær vísa bráða umlegging av elektronflutningi í nýliga avbyrgdum frumulutum undir tilgjørdari evnafrøðiligari blokering, við ATP-framleiðslu, sum er ein lítil partur av tí vanliga, og viðhvørt beinleiðis løgnari samankopling. Rotenon og antimycin eru amboð á rannsóknarstovu, ikki modell av aldring ella mitokondriusjúku hjá menniskjum, og einki her kann beinleiðis merkja meira orku hjá einum frískum persóni. Tað er ein serstakur spurningur um prógv við sínum egnu granskingarbókmentum um menniskju.

Trý mørk halda allar niðurstøður um biohacking á einum sakligum grundarlagi. Í fyrsta lagi er konsentratiónin í loysnini ikki ein skamtur: 0.1 til 2 mikromolarar rundan um avbyrgdar frumulutir siga einki um, hvussu stór nøgd tikin gjøgnum munnin gevur ta fríu konsentratiónina við eina mitokondriu í einum menniskjaheila, serliga tí litevnið savnast upp ella verður latið leyst alt eftir sjálvum membranspenninginum. Í øðrum lagi er súrevni ikki orka: litevnið kann økja súrevnisnýtsluna gjøgnum ringrás og leka eins væl og gjøgnum virkna fosforylering, so andingarmáting uttan mátingar av ATP og spenningi kann ikki rættvísgera ein pástand um orku. Í triðja lagi hoyra gagn og byrða til í sama setningi: hvør útsøgn um endurreistan spenning ella ATP, sum letur vera við at nevna samstundis vøksturin í peroxidi, gevur eina skeiva mynd av royndini. Viðkomandi fyrivarni fevna eisini um NAD-redoxjavnvág, formin á skamt-reaktiónssambandinum og leiðbeiningina til mátingar.

Ein praktisk fótnota: elektronflutningurin er ein eginleiki hjá júst hesi sameindini. Demetylerað skyld evni, so sum Azure B, eru eisini redoxvirkin, men bera seg øðrvísi at, so ein lutvíst niðurbrotin loysn er ein onnur roynd enn óniðurbrotið litevni. Tað er ein orsøk til at krevja fullu farmakopékrøvini og eitt almannakunngjørt skjal fyri framleiðslulotið heldur enn eina kanning, sum bert leitar eftir málmum. Ljósdrivin evnafrøði gevur eitt samsvarandi fyrivarni við nýtslu undir ljósi, sum verður viðgjørt undir samansetingum við reyðum ljósi.

Avmarkaði pástandurin stendur eftir alt hetta og er verdur at varðveita: metylenblátt kann undir ávísum umstøðum virka sum elektronsendiboði í skaddum, avbyrgdum mitokondrium og lutvíst varðveita flutningin fyri ein peroxidprís. Alt har umframt, orka, longri lív og umvæling, bíðar eftir prógvum, sum hesar kanningarnar ongantíð vóru ætlaðar at geva.