એન્ટીઑક્સિડન્ટ અને પ્રો-ઑક્સિડન્ટ તરીકે મિથિલીન બ્લૂ: પરિણામ શું બદલે છે?

ધારો કે બે પ્રયોગશાળાઓ એક જ વાદળી રંગદ્રવ્યનું પરીક્ષણ કરે અને વિરુદ્ધ પરિણામો જણાવે. પહેલીમાં, અલગ પાડેલા મગજના માઇટોકોન્ડ્રિયા વધુ સારી રીતે શ્વસન કરે છે અને વધુ ATP બનાવે છે. બીજીમાં, એ જ નમૂનો ઘણું વધુ હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ મુક્ત કરે છે. બંને અહેવાલો સાચા છે. તેઓ એક જ ચક્રને બે છેડેથી જોવાનું વર્ણવે છે, અને જ્યારે વાચકો એક છેડાને જ આખી વાત માની લે છે ત્યારે ગૂંચવણ શરૂ થાય છે.

ભૂલ એ પૂછવામાં છે કે આ અણુને કયું લેબલ લાગુ પડે છે. મિથિલીન બ્લૂ ઇલેક્ટ્રોન માટેની રિલે છે, જેમ કે તેના કોષજીવવિજ્ઞાનનાં લક્ષ્યોનો નકશો વ્યાપક સંદર્ભમાં દર્શાવે છે. ઑક્સિડાઇઝ થયેલું રંગદ્રવ્ય ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારે છે અને રંગહીન leucoMB બને છે. leucoMB આ ઇલેક્ટ્રોન આગળ સોંપે છે અને ફરી વાદળી બને છે. તમે શું જુઓ છો તેનો આધાર કોણ ઇલેક્ટ્રોન આપે છે, કોણ તેને સ્વીકારે છે અને આ પ્રક્રિયા દરમિયાન બનેલા હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડને તંત્ર દૂર કરી શકે છે કે નહીં તેના પર છે. પૂછવા જેવો પ્રશ્ન ક્યારેય એ નથી કે રંગદ્રવ્ય એન્ટીઑક્સિડન્ટ છે કે નહીં. પ્રશ્ન એ છે કે પરિસ્થિતિઓ આ રિલેને શું કરવા દે છે.

બંને રૂપો પેદા કરતું ચક્ર

અંધકારમાં, મુખ્ય ચક્ર ટૂંકું છે. NADH, NADPH અથવા શ્વસન શૃંખલાના વાહકો રંગદ્રવ્યનું અપચય કરે છે. ત્યારબાદ અપચયિત રંગદ્રવ્ય માટે સ્પર્ધાત્મક માર્ગો ઉપલબ્ધ હોય છે. તે સાયટોક્રોમ c ને ઇલેક્ટ્રોન આપી શકે છે અને ક્ષતિગ્રસ્ત કોમ્પ્લેક્સને બાજુએ રાખીને પ્રવાહને ટેકો આપી શકે છે. આથી જ કોમ્પ્લેક્સ I અથવા III ના અવરોધ દરમિયાન શ્વસન અને પટલ વિભવ આંશિક રીતે પુનઃસ્થાપિત થાય છે. અથવા તે સીધા ઑક્સિજનને ઇલેક્ટ્રોન આપી શકે છે, જે વાદળી સ્વરૂપને ફરી બનાવે છે અને હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ ઉત્પન્ન કરે છે. રંગદ્રવ્ય ફરી બને છે, તેથી તેનો થોડો જથ્થો આ ચક્ર ઘણી વાર દોહરાવી શકે છે, સતત અપચયકારી સમતુલ્યો વાપરીને અને સતત પેરોક્સાઇડ બનાવીને.

વધુ બે શાખાઓ આ રસાયણિક પ્રક્રિયાને સંપૂર્ણપણે બદલે છે. મુક્ત તાંબું અથવા લોખંડ Fenton પ્રકારની પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા આ પ્રસરી શકતા પેરોક્સાઇડને ઘણાં વધુ વિનાશક સ્થાનિક ઑક્સિડન્ટમાં ફેરવે છે. લાલ પ્રકાશ એક અલગ પ્રકાશરસાયણિક શાખા ખોલે છે, જેમાં ઉત્તેજિત રંગદ્રવ્ય ઑક્સિજનને ઊર્જા આપે છે અને સિંગલેટ ઑક્સિજન બનાવે છે. આ રાસાયણિક પ્રજાતિ વિશે પ્રકાર I અને પ્રકાર II પ્રકાશરસાયણની સમજૂતીમાં વિગતે ચર્ચા કરવામાં આવી છે. અંધકારમાં રેડોક્સ ચક્રીકરણ, ધાતુઓથી વધતું નુકસાન અને ફોટોડાયનેમિક નુકસાન ત્રણ જુદી કાર્યપદ્ધતિઓ છે, જેનો પ્રારંભિક અણુ એક જ છે.

પરિસ્થિતિથી પરિણામનું મેટ્રિક્સ

નીચેનું કોષ્ટક સાચવી રાખવા જેવું છે. દરેક પંક્તિમાં એક ચલ, તે પરિણામને કઈ દિશામાં લઈ જાય છે અને તેની પાછળનો પ્રયોગ આપેલો છે. સકારાત્મકનો અર્થ રક્ષણાત્મક અથવા સુધરેલું માપન છે. પ્રતિકૂળનો અર્થ વધુ ઑક્સિડન્ટ, વધુ ક્ષય અથવા વધુ નુકસાન છે.

આ પંક્તિઓમાં દેખાતી પેટર્ન જ મુખ્ય મુદ્દો છે. પેરોક્સાઇડનું ઉત્પાદન અને જૈવિક રક્ષણ અલગ પરિમાણો છે. એક જ પ્રક્રિયા એક જ સમયે પહેલામાં પ્રતિકૂળ અને બીજામાં સકારાત્મક પરિણામ આપી શકે છે.

એક જ માત્રાથી જુદા જવાબો કેમ મળે છે

સાંદ્રતા ઇલેક્ટ્રોન વહન કરવાની ક્ષમતા નક્કી કરે છે, અંતિમ પરિણામ નહીં. અખંડ મગજના માઇટોકોન્ડ્રિયા પરના અભ્યાસમાં 50 nM થી ઉપર મગજના માઇટોકોન્ડ્રિયામાંથી પેરોક્સાઇડનું મુક્ત થવું માપી શકાય એટલું વધ્યું, જ્યારે સ્પષ્ટ માઇટોકોન્ડ્રિયલ DNA નુકસાન માટે અંધકારમાં 100 uM જરૂરી હતું. પ્રથમ સંકેત અને જનીનવિષાક્તતા વચ્ચે આ આશરે બે હજાર ગણો તફાવત છે, પરંતુ તે સલામતીનો ગાળો નથી. પરિણામસૂચકો, કોષીય વિભાગો અને સંપર્કનો સમય જુદાં છે, તેથી આ આંકડા એક જ વક્રના બિંદુઓ નહીં, પરંતુ જુદી ઘટનાઓ દર્શાવે છે. માત્રા-પ્રતિસાદની ચર્ચા ઓછા સંકેત અને વધારે નુકસાન વચ્ચેના આવા તફાવતને હોર્મેસિસના વ્યાપક સંદર્ભમાં મૂકે છે.

સબસ્ટ્રેટ નક્કી કરે છે કે ઇલેક્ટ્રોન ક્યાંથી પ્રવેશે છે. NADH સાથે સંકળાયેલા ઊર્જાસ્રોતો ઉપયોગી બાયપાસ અને વ્યર્થ ઑક્સિજન પ્રતિક્રિયા, બંને માટે રંગદ્રવ્યને ભરપૂર અપચયકારી સમતુલ્યો આપે છે. સક્સિનેટ રંગદ્રવ્યને એન્ટીઑક્સિડન્ટ બનાવે છે જ્યારે ગ્લુટામેટ તેને પ્રો-ઑક્સિડન્ટ બનાવે છે એવો વારંવાર ટાંકવામાં આવતો સારાંશ માહિતીનું વધુ પડતું અર્થઘટન કરે છે. કારણ કે હૃદયના અભ્યાસમાં સક્સિનેટ સાથે પેરોક્સાઇડ માપવામાં આવેલી પરિસ્થિતિમાં રોટેનોન પણ હતું, અને તેમાં દરેક સબસ્ટ્રેટ અને શ્વસન અવસ્થામાં વધેલું પેરોક્સાઇડ દર્શાવનાર મગજના અભ્યાસ કરતાં અલગ પેશી અને માત્રા વપરાયાં હતાં.

પ્રકાશ માત્ર અસરની તીવ્રતા નહીં, કાર્યપદ્ધતિ જ બદલે છે. આ સમૂહનો સૌથી સ્પષ્ટ તફાવત એ છે કે અંધકારમાં 20 uM માઇટોકોન્ડ્રિયલ DNA ખંડોમાં માપી શકાય એવો કોઈ ફેરફાર કરતું નથી, જ્યારે લાલ પ્રકાશ હેઠળ 20 uM એ બધાને નુકસાન પહોંચાડે છે. પ્રકાશવાળા પ્રયોગની અંધકારવાળા પ્રયોગ સાથે સરખામણી કરનાર વ્યક્તિ પ્રકાશરસાયણની રેડોક્સ ચક્રીકરણ સાથે સરખામણી કરે છે.

ધાતુઓ ઑક્સિડન્ટને રૂપાંતરિત કરે છે. ધાતુઓ વિના, રંગદ્રવ્યનું અંધકારમાં ચાલતું ચક્ર પેરોક્સાઇડ બનાવે છે, જે પ્રસરી શકતો અણુ છે અને કોષો તેનો સંકેત તરીકે પણ ઉપયોગ કરે છે. ઉપલબ્ધ તાંબું અથવા લોખંડ હોય ત્યારે NADH દ્વારા અપચયિત રંગદ્રવ્ય ધાતુના અપચયને ટેકો આપે છે, અને અપચયિત ધાતુ DNA ની બાજુમાં પેરોક્સાઇડને હાઇડ્રોક્સિલ પ્રકારની અથવા કૉપર પેરોક્સાઇડ પ્રજાતિઓમાં સક્રિય કરે છે. આ રીતે NADH અને ધાતુ આયનો સાથેના કોષમુક્ત અભ્યાસમાં એક જ પ્રારંભિક રંગદ્રવ્યથી હૉટસ્પૉટ-પસંદગીયુક્ત અને વ્યાપક DNA નુકસાન થયું. આ શાખા મહત્ત્વની બને છે કે નહીં તે માત્ર રંગદ્રવ્ય નહીં, પરંતુ સંબંધિત કોષીય વિભાગ ધાતુઓને કેવી રીતે સંભાળે છે તે નક્કી કરે છે.

ઊર્જાસ્રોતોની સ્થિતિ નક્કી કરે છે કે કોષ આ કિંમત ચૂકવી શકે છે કે નહીં. 2 થી 20 uM રંગદ્રવ્યના સંપર્કમાં આવેલા એન્ડોથેલિયલ કોષોમાં ગ્લુકોઝ દૂર કરવાથી ઑક્સિડન્ટની કિંમત દેખાઈ આવી, જ્યારે ગ્લુકોઝના પુરવઠાએ તેને દૂર કરી, ભલે ગ્લુકોઝે રંગદ્રવ્યનું અપચય પણ ઝડપી બનાવ્યું હોય. પૂરતા પુરવઠાવાળી રક્ષણવ્યવસ્થા સાથેનું ઝડપી ચક્રીકરણ, ખાલી રક્ષણવ્યવસ્થા સાથેના ધીમા ચક્રીકરણ કરતાં વધુ સારું પરિણામ આપે છે. ગ્લુકોઝ અથવા NADPH ની સ્થિતિનો ઉલ્લેખ ન કરતો કોઈપણ ઑક્સિડન્ટ દાવો અધૂરો ગણો.

પેશી ઉપલબ્ધ જૈવિક સાધનો નક્કી કરે છે. એન્ડોથેલિયલ કોષો ગ્લુકોઝના ચયાપચય દ્વારા NADPH ફરી બનાવે છે અને કોષરસમાં એન્ટીઑક્સિડન્ટના ભંડાર ધરાવે છે. અલગ પાડેલા માઇટોકોન્ડ્રિયામાં આમાંથી કશું હોતું નથી. શુદ્ધ કરેલા DNA માં તો સમારકામની વ્યવસ્થા પણ હોતી નથી. એક નમૂનાનું પરિણામ બીજા નમૂનાઓ વિશે બહુ ઓછી આગાહી આપે છે. આથી જ પેશી-વિશિષ્ટ પ્રતિસાદો વિશેના આયોજિત લેખમાં આ તંત્રોને અલગ રાખવાં જરૂરી બનશે.

સીધું માપન એ પછીની રક્ષણાત્મક પ્રતિક્રિયા નથી

ઘણાં લખાણો પ્રયોગોમાં અલગ રાખવામાં આવેલા બે સ્તરોને એક કરી દે છે. એક સ્તર પૂછે છે કે કેટલો ઑક્સિડન્ટ બન્યો. બીજું પૂછે છે કે કોષે કેવી પ્રતિક્રિયા આપી.

Amplex પ્રકારનાં પેરોક્સાઇડ પરીક્ષણો પ્રથમ સ્તરની સૌથી નજીક છે, અને તે પણ ચોખ્ખો પ્રવાહ દર્શાવે છે, એટલે કે ઉત્પાદનમાંથી વિનાશ અને બહાર નિકાસ બાદ કરતાં બાકી રહેતો પ્રવાહ. મગજના માઇટોકોન્ડ્રિયાના અભ્યાસમાં બંને બાજુ ફેરફાર જોવા મળ્યો: વધુ પેરોક્સાઇડ બન્યું અને એકસાથે ઉમેરેલા પેરોક્સાઇડના જથ્થાનો નિકાલ ધીમો પડ્યો. તેના પછીના સ્તરે ગ્લુટાથાયોનનું ઑક્સિડેશન, એસ્કોર્બેટનો વપરાશ, ઑક્સિડાઇઝ થયેલું ગ્વાનિન અને પોલિમરેઝને અવરોધતી DNA ક્ષતિઓ આવે છે. દરેક પગલું ઑક્સિડન્ટ અને માપન વચ્ચે વધુ જૈવિક પ્રક્રિયાઓ ઉમેરે છે.

Nrf2 દ્વારા સંચાલિત એન્ટીઑક્સિડન્ટ ઉત્સેચકો અને માઇટોકોન્ડ્રિયાનું જૈવસર્જન બીજા સ્તરમાં આવે છે. આ અનુકૂલનાત્મક કાર્યક્રમો છે, જેને પેરોક્સાઇડનો હળવો ઉછાળો શરૂ કરી શકે છે. મગજના માઇટોકોન્ડ્રિયાના રક્ષણના અભ્યાસના લેખકો ચોક્કસ આ હળવા તાણને પ્રેરક તરીકે સૂચવે છે, સાથે એ પણ નોંધે છે કે Nrf2 મારફતેની કારણાત્મક શૃંખલા તેમના પોતાના સંપૂર્ણ પ્રદર્શનને બદલે અગાઉના સંશોધન પર આધારિત છે. નવા પ્રોટીન દ્વારા કલાકો પછી મળતા રક્ષણનો અર્થ એ નથી કે શરૂઆતની રસાયણિક પ્રક્રિયા એન્ટીઑક્સિડન્ટ હતી. તેનો અર્થ એ છે કે એક નાની પ્રો-ઑક્સિડન્ટ ઘટનાએ વધુ મોટી રક્ષણવ્યવસ્થા ઊભી કરી. પરીક્ષણની મર્યાદાઓ અને નમૂનાઓ વચ્ચેના તફાવતો સહિત આવા દાવા વાંચતી વખતે ધ્યાનમાં રાખવાની સાવચેતીઓ મિથિલીન બ્લૂ સંશોધન વાંચવાની માર્ગદર્શિકાનો વિષય છે.

પરીક્ષણો એકબીજા સાથે કેમ અસહમત થાય છે

ડાઇહાઇડ્રોફ્લુઓરેસીન જેવો સામાન્ય પ્રોબ પ્રોબનું વ્યાપક ઑક્સિડેશન દર્શાવે છે, પેરોક્સાઇડની સાંદ્રતા નહીં. તે પેરોક્સિડેઝ અને હીમની રસાયણિક પ્રક્રિયાઓ પર આધાર રાખે છે અને પેરોક્સાઇડનો એવો વધારો ચૂકી શકે છે જેને કેલિબ્રેટ કરેલું Amplex પરીક્ષણ પકડી લે છે. મગજના માઇટોકોન્ડ્રિયાના અભ્યાસમાં અનુરૂપ સુપરઑક્સાઇડ સંકેત વિના પેરોક્સાઇડમાં તીવ્ર વધારો જોવા મળ્યો. આ કોઈપણ એક જ રંગદ્રવ્ય-આધારિત એન્ટીઑક્સિડન્ટ દાવાને ટાંકવા સામેની ચેતવણી છે. પ્રકાશીય ઓવરલેપ નિયંત્રણ માટેનો યોગ્ય પ્રશ્ન છે, કારણ કે રંગદ્રવ્ય સામાન્ય ઉત્તેજન અને ઉત્સર્જન પટ્ટાઓની નજીક દૃશ્યમાન પ્રકાશ શોષે છે. પરંતુ આ સાવચેતીપૂર્વકના અભ્યાસે જાણીતા પેરોક્સાઇડ સામે કેલિબ્રેશન કર્યું, ઉત્તેજક પ્રકાશનો સંપર્ક ઘટાડ્યો ત્યારે સંકેતમાં બહુ ઓછો ફેરફાર જોવા મળ્યો, અને અલગ ઇલેક્ટ્રોડ વડે પેરોક્સાઇડનો ધીમો નિકાલ પુષ્ટિ કર્યો. હસ્તક્ષેપ માટે નિયંત્રણ પરીક્ષણ કરવું જોઈએ; તે પરિણામને આપમેળે નકારી કાઢવાનું કારણ નથી.

કેલ્શિયમનું પરિણામ પણ આવી જ ચોકસાઈની જરૂરિયાત દર્શાવે છે. હૃદયના અભ્યાસમાં રંગદ્રવ્યના તાત્કાલિક ઉપયોગથી પારગમ્યતા પરિવર્તન પહેલાંનો કુલ કેલ્શિયમ ભાર બદલાયો નહોતો, છતાં ડાયાબિટીસ પર કેન્દ્રિત હૃદયના માઇટોકોન્ડ્રિયાના અભ્યાસમાં તેણે અવરોધિત મગજના માઇટોકોન્ડ્રિયામાં કેલ્શિયમ ગ્રહણનો દર સુધાર્યો. જુદા પરિણામસૂચકો, જુદાં તંત્રો, કોઈ વિરોધાભાસ નહીં.

નિષ્કર્ષ પર વિશ્વાસ કરતાં પહેલાંની તપાસસૂચિ

દરેક એન્ટીઑક્સિડન્ટ અથવા પ્રો-ઑક્સિડન્ટ નિષ્કર્ષને એક તંત્ર વિશેનો અહેવાલ માનો અને પાંચ પ્રશ્નો પૂછો. કઈ સાંદ્રતા પર અને કયા કોષીય વિભાગમાં. કયા ઇલેક્ટ્રોન દાતા અને કયા સ્પર્ધાત્મક સ્વીકારક સાથે. પ્રકાશમાં કે અંધકારમાં, અને કઈ તરંગલંબાઈ અને માત્રા પર. કઈ ધાતુઓ ઉપલબ્ધ હતી અને કયા ઊર્જાસ્રોતો તથા એન્ટીઑક્સિડન્ટ ભંડારોને પૂરતો પુરવઠો મળતો હતો. અને કયા પરીક્ષણથી ઑક્સિડન્ટ પ્રવાહ, નુકસાન અથવા અનુકૂલનાત્મક પ્રતિસાદ માપવામાં આવ્યો. આમાંથી કોઈપણ એક જવાબ બદલો અને એ જ અણુ કોઈપણ વિરોધાભાસ વિના આ મેટ્રિક્સમાં રક્ષણાત્મકમાંથી નુકસાનકારક બની શકે છે.