Hvussu metylenblátt kemur inn í kyknur: reduksjón, enduroksidasjón og býting í himnuni

Hygg at eini skál við endotelkyknum, sum taka upp metylenblátt, og tann eyðsýnda tulkingin er eisini tann skeiva. Ætimiðilin missir sín bláa lit, og kyknurnar fáa blá korn, so litevnið má vera farið gjøgnum himnuna sum tað bláa mýlið. Royndirnar vísa nakað annað. Tann blái formurin fer næstan ikki ígjøgnum. Tað, sum fer ígjøgnum, er tann litleysi formurin, og tað bláa, tú sært inni í kyknuni, verður til har inni, eftir at litevnið er komið inn.

Henda øvugta gongdin hevur týdning, tí hon avger, hvat liting kann og ikki kann siga tær. Blá korn vísa oksiderað litevni, sum varð enduroksiderað og hildið aftur í organellum. Tey vísa ikki samlaðu nøgdina av litevni í kyknuni, tey vísa ikki tann reduséraða partin, og tey máta ikki lívfrøðiliga ávirkan. Fylg teimum trimum stigunum fyri at skilja hví: reduksjón á yvirflatuni, diffusjón av tí reduséraða forminum, og enduroksidasjón og afturhald inni í kyknuni.

Teir báðir formarnir bera seg at sum ymisk mýl

Oksiderað metylenblátt er ein fløt ringskipan við positivari løðing. Tað loysist í vatni, gleypir ljós sterkt við umleið 600 til 700 nanometrar og sær blátt út. Løðingin er tað avgerandi. Eitt løtt, vatnelskandi mýl fer ikki lættliga gjøgnum eina lipidhimnu, so tann nágreiniliga orðingin í fakbókmentunum er, at himnan er lutfalsliga ógegnumtreingilig fyri tað, ikki at hon er ógegnumtreingilig.

Redusérað metylenblátt, nevnt leukometylenblátt, er litleyst, óløtt og feittloysiligt. Tá løðingin verður tikin burtur, heldur himnan uppat at vera ein múrur. Tað reduséraða mýlið diffunderar lættliga ígjøgnum, og tá tað er komið inn í eitt meira oksiderandi rúm, kann tað aftur lata elektronir frá sær og venda aftur til tann bláa, lødda formin, sum verður hildin aftur. Redoxevnafrøðin hjá litevninum er tí eisini flutningsmekanisma tess. Broyt talið av elektronum, og tú broytir gegnumtreingiligheitina.

Elektronirnar til fyrsta stigið koma úr sjálvari kyknuni. Kyknur hjá súgdýrum flyta elektronir tvørtur um plasmahimnuna og flyta redusérandi ekvivalentar frá gevarum inni í kyknuni út til móttakarar á yvirflatuni. Hetta virksemið tvørtur um plasmahimnuna er ein vanlig kyknufunktión, sum finst í teimum flestu kyknusløgunum. Reduktasin á endotelyvirflatuni, sum virkar á tiazinlitevni, líkist øðrum reduktasum á einum týðandi øki: hann heldur fram at virka, tá cyanid og azid eru til staðar í skamtum, sum steðga teimum seinni stigunum. Hesin skilnaðurin er lykilin til alla frágreiðingina.

Býting kom fyrst, og hon greiddi næstan upptøkuna

Í 1929 setti Marian Irwin á Rockefeller Institute ein einfaldari spurning. Kanska er upptøka av litevni bara býting millum vatn og feittløgini í kyknuni, og eitt lag av kloroformi kann umboða hesi feittløg á starvsstovuni. Í sínum spektrofotometrisku kanningum av inntronging risti hon vatnloysnir av litevni saman við kloroformi og samanbar tað, sum fór yvir í tann organiska fasan, við tað, sum kom inn í livandi algukyknur.

Tvær niðurstøður úr hesum arbeiðinum eiga framvegis at fáa ans. Í fyrsta lagi innihildu handilsligar loysnir av metylenbláum trimetyltiónin, sum nú verður nevnt Azure B, og hetta hjáevnið trongdi skjótari inn enn sjálvt metylenblátt. Hetta var serliga galdandi við basiskum pH, har tann feittloysiligi fríi basuformurin er ráðandi. Summi tekin um upptøku av metylenbláum vóru í veruleikanum upptøka, har Azure B varð tikið upp fram um metylenblátt. Í øðrum lagi avgjørdi pH úrslitið við at avgera jóniseringarstøðuna, og skaddar kyknur lótu munandi meira litevni inn enn óskaddar. Býtingarkoefisientar og løðingarstøða stýrdu tí, sum ávikavist tann eftirgjørda skipanin og tann livandi kyknan tóku upp. Líkleikin millum tær báðar stuðlaði hugsanini um løg uttan vatn við kyknuavmarkingina.

Frymilin var framsíggin viðvíkjandi lipidum og jónisering, men hann kundi ikki skilja millum eitt litevni, sum býtir seg í sínum upprunaliga formi, og eitt litevni, sum verður evnafrøðiliga umskapað á yvirflatuni, fer ígjøgnum í øðrum líki og verður umskapað aftur inni í kyknuni. Hesin skilnaðurin kravdi eina aðra roynd, og hon kom sjeyti ár seinni við endotelkyknum úr lungum.

Reduksjón uttanfyri, afturhald innan fyri

Merker og starvsfelagar arbeiddu við dyrkaðum endotelkyknum úr lungnaslagæðum hjá neytum og skutu upp eina gongd í trimum stigum: tað oksideraða litevnið verður redusérað á kyknuyvirflatuni til sín litleysa, feittelskandi form, tann reduséraði formurin diffunderar inn, og enduroksidasjón inni í kyknuni endurskapar tann oksideraða formin, sum ikki fer gjøgnum himnuna og tí hópast upp. Teirra kanning av tiazinupptøku í endotelkyknum royndi síðani hesa gongd við at royna at bróta hana á ávísum støðum.

Fyrsta amboðið var ferricyanid, ein elektronmóttakari, sum ikki kann koma inn í kyknuna. Tá ensím á yvirflatuni reduséra blátt litevni til sín litleysa form uttan fyri kyknuna, kann ferricyanid taka hesar elektronirnar aftur og endurskapa blátt litevni í ætimiðlinum, áðrenn tað fer ígjøgnum. So leingi ferricyanid var til staðar í yvirskoti (10 mikromolar litevni móti 50 til 500 mikromolar ferricyanidi), steðgaði upptøkan av litevni næstan. Ikki fyrr enn ferricyanidið var brúkt upp, byrjaði upptøkan aftur við vanligari ferð. Kinetikkin vísti tað sama á ein annan hátt. Ferricyanid hvarv við nøkulunda javnari ferð, í samsvari við ein støðugan reduksjónsstreym á yvirflatuni, sum veitti elektronir til ein miðlara, ið kundi endurnýtast. Samstundis hvarv litevnið uttan fyri kyknuna eksponentielt, so hvørt sum nøgdin av tí minkaði. Ein støðugur streymur saman við eini minkandi nøgd merkir, at ferricyanidmátingin vísir áhaldandi reduksjón, ikki at litevnismýl fara úr loysnini.

Annað amboðið tók sjálvt stigið gjøgnum himnuna heilt burtur. Bólkurin bant toluidinblátt O, eitt nærskylt tiazinlitevni, til eina stóra polyakrylamidketu, sum var ov stór til at koma inn í kyknuna í nakrari av teimum báðum oksidasjónsstøðunum. Kyknurnar reduséraðu kortini tað bundna litevnið. Reduksjón krevur sostatt ikki atgongd til innara partin av kyknuni. Skipanin, sum ger hetta, er atkomilig á yvirflatuni ella elektriskt bundin at henni.

Síðani kom skilnaðurin, sum gevur greinini heiti sítt. Cyanid og azid við 2 millimolar minkaðu munandi um upphópingina av litevni, og undir mikroskopinum hvurvu tær myrkt bláu og lilla innilokanirnar, sum vanliga liggja kring kjarnan, næstan heilt. Men hvørki tálmingarevnið seinkaði reduksjónini uttan fyri kyknuna: ferricyanidringrásin helt fram ótarnað, og tann ógegnumtreingjandi polymerurin varð framvegis reduséraður. Tálmingin lá seinni í gongdini. Cyanid og azid steðgaðu enduroksidasjón og afturhaldi inni í kyknuni, ikki reduksjónini á yvirflatuni. Eftirlitsroyndir av lívføri stuðlaðu hesi tulking, tí kyknurnar varðveittu sítt cytosoliska markørensím, laktatdehydrogenasa, undir hesum viðgerðum. Missurin av upptøku skyldaðist tí ikki bara eitran ella broti á himnuna.

Eitt fyrivarni úr greinini er framvegis galdandi. Tær bláu innilokanirnar lógu kring kjarnan, men ikki inni í honum, í samsvari við oksidasjón inni í organellum í kyknuni. Kanningin staðfesti tó ikki, hvørjar organellur talan var um. Líknandi mynstur í øðrum kyknusløgum vóru áður søgd at vera í lysosomum á veikum grundarlagi. Rokna afturhaldið sum staðfest, men staðsetingina sum fyribils. Lesarar, sum vilja fylgja elektronunum víðari, kunnu lesa um elektronflutning og redoxhandfaring í mitokondrium og ta breiðari myndina av upptøku og útbreiðslu eftir tilførsluleið.

Liting er ikki útseting

Ein triðja kanning vísir, hvat hendir, tá henda upptøkugongdin verður samanborin við eina lívfrøðiliga máting. Scott og starvsfelagar funnu, at metyl-beta-cyklodekstrin, ein ringlagað sukurbygging, bindur metylenblátt beinleiðis. Bindikonstanturin fyri innilokanarkompleksið var umleið 310 fyri hvønn molar, samanborið við umleið 5846 fyri hvønn molar fyri dimerisering av litevninum. Í L929-fibroblastum forðaði henda bindingin bæði kyknuliting og stimbraðu upptøkuni av glukosu: undaninkubatión við cyklodekstrininum forðaði bláliting, og tá tað varð lagt afturat seinni, skundaði tað undir avlitingina. So hvørt sum tað optiska bláa signalið fór úr kyknunum, minkaði tann aktiveraði glukosuflutningurin samstundis og við tætt samsvarandi gongd.

Høvundarnir tulkaðu hetta sambandið sum stuðul fyri beinleiðis samvirkan millum litevnið og eitt protein í gongdini, sum aktiverar glukosuflytarar, fram um eina mekanismu við langvarandi oksidativum strongdi. Henda niðurleiðing er rímilig, men hevur sínar avmarkingar. Royndin nevnir ikki proteinið, hon vísir ikki binding til sjálvan flytaran, og samsvarið millum avliting og miss av ávirkan kann ikki útiloka allar redoxmiðlaðar leiðir.

Tað varandi lærdómsmálið snýr seg um máting. Optisk liting vísir sjónligt, oksiderað litevni, sum er knýtt at kyknuni. Hon fangar als ikki tann litleysa, reduséraða partin. Tí kann ein bleik kykna framvegis innihalda litevniskvivalentar, og ein sterkt litað kykna vísir oksiderað litevni, sum verður hildið aftur, heldur enn samlaða útseting hjá vevnaðinum ella støddina á ávirkanini. Sama fyrivarni er galdandi í størri høpi: at samanbera liting millum kyknusløg ella at tulka eitt myrkt vevnaðarskurð sum prógv um størri útseting endurtekur upprunaligu villuna við skálini. Upptøka er ein ringrás av reduksjón, diffusjón og enduroksidasjón, og ein einstøk støðumynd av tí bláa forminum vísir bara ein part av henni. Tær praktisku avleiðingarnar fyri liting og handfaring á starvsstovu og fyri tulking av pástandum um skamt og útseting fylgja beinleiðis av hesum.