Ինչպես է աշխատում մեթիլեն կապույտը․ էլեկտրոնների փոխանցումը և որտեղ են հասնում էլեկտրոնները

Խցանված կոլբան լաբորատոր սեղանի վրա ամենակարճ ու ճշգրիտ ներածությունն է այն հարցին, թե ինչպես է աշխատում մեթիլեն կապույտը։ Ջուր, գլյուկոզա, մի պտղունց նատրիումի հիդրօքսիդ և այնքան ներկ, որ հեղուկը դառնա մուգ, անվրեպ ճանաչելի կապույտ։ Սպասեք մի քանի րոպե, և կապույտ գույնը կանհետանա, մինչև կոլբան սկսի նմանվել պարզապես ջրով կոլբայի։ Թափահարեք այն, և գույնն անմիջապես կվերադառնա։ Հետո այն կրկին կգունաթափվի և կշարունակի այդպես այնքան ժամանակ, քանի դեռ կա գլյուկոզա, որը պատրաստ է էլեկտրոններ տալու, և թթվածին, որը պատրաստ է դրանք ընդունելու։

Ներկի մեջ ոչինչ չի փոխվել՝ բացի այն էլեկտրոնների քանակից, որոնք այն կրում է։ Օքսիդացված վիճակում այն կապույտ է։ Վերականգնված վիճակում՝ ոչ։ Այս մոլեկուլի մասին թերապևտիկ և հետազոտական գրականության գրեթե ամեն ինչ բխում է այդ մեկ դարձելի քայլից, քանի որ մոլեկուլը, որը կարող է մի գործընկերից էլեկտրոններ վերցնել և փոխանցել մյուսին, միջնորդ է, իսկ միջնորդն ինքնուրույն ոչինչ չի անում։ Նրա գործողությունն ամբողջությամբ կախված է նրանից, թե ինչ է գտնվում փոխանցման երկու ծայրերում։

Երկու ձև, և ինչու է զույգը կարևոր

Օքսիդացված ձևը հարթ, դրական լիցք ունեցող օղակային համակարգ է։ Այդ հարթ, լիցքավորված կառուցվածքն է պատճառը, որ այն շարվում է նուկլեինաթթուների կողքին, կապվում է բջջաթաղանթների սիալիլացված կառուցվածքներին և ուժեղ կլանում տեսանելի լույսը մոտավորապես 600-ից 700 նանոմետր միջակայքում՝ սպեկտրի այն հատվածում, որը մարդու աչքը ընկալում է որպես կապույտ։

Վերականգնված ձևը բոլորովին այլ հատկություններ ունի։ Այն լիցք չունի, լուծվում է ճարպում, ոչ թե ջրում, և անգույն է։ Մարմնի ներսում առկա pH-ի պայմաններում դրա իոնացումը շատ ցածր է՝ ընդամենը մի քանի տոկոսի կարգի։ Այդ պատճառով վերականգնված մոլեկուլը դիֆուզիայի միջոցով հեշտությամբ անցնում է բջջաթաղանթով, իսկ ներսում, որտեղ միջավայրն ավելի օքսիդացնող է, այն կարող է կրկին օքսիդացվել և փաստացիորեն մնալ բջջում։ Օքսիդացված օղակային համակարգը հարթ է, իսկ վերականգնվածը կարող է ոլորվել։ Այդ կառուցվածքային հետևանքները և հենց գույնի փոփոխությունը երկու ձևերի պատմության ինքնուրույն մասերն են և ավելի մանրամասն ներկայացված են մեթիլեն կապույտի և լեյկոմեթիլեն կապույտի համեմատության մեջ։

Էլեկտրոնների ընդունումը

Օքսիդացված ներկը կարող է էլեկտրոններ ընդունել բազմաթիվ տարբեր դոնորներից։ Ցուցադրական կոլբայի գլյուկոզան դրանցից մեկն է։ Բջջի ներսում մյուսներն են վերականգնված պիրիդինային նուկլեոտիդները և միտոքոնդրիալ էլեկտրոնների փոխադրման շղթայի բաղադրիչները։ Երբ մեթիլեն կապույտը վերականգնվում է թթվածին պարունակող հյուսվածքում, դրա ստեղծած ցիկլը սպառում է թե՛ վերականգնող նյութը, թե՛ թթվածինը և առաջացնում ռեակտիվ թթվածնային տեսակներ՝ հիմնականում ջրածնի պերօքսիդ։ Ներկը ցիկլից դուրս է գալիս անփոփոխ՝ պատրաստ այն կրկին անցնելու։

Այս վերջին հանգամանքը բացատրում է մի հակասություն, որն այլապես կարող էր թվալ անփութության հետևանք։ Գրականության մեջ մեթիլեն կապույտը նկարագրվում է և՛ որպես պրոօքսիդանտ, և՛ որպես հակաօքսիդանտ, և երկու նկարագրություններն էլ կարող են հիմնավորվել։ Այն կարող է նվազեցնել սուպերօքսիդի առաջացումը՝ գործելով որպես արհեստական էլեկտրոնային ընդունիչ և էլեկտրոնների հոսքը շեղելով այն ֆերմենտային տեղամասերից, որտեղ այլապես թթվածինը կվերածվեր սուպերօքսիդային ռադիկալների։ Լյարդի բջջային կուլտուրաներում ցույց է տրվել, որ այն ակտիվացնում է 2-րդ փուլի հակաօքսիդանտ պաշտպանական ֆերմենտներ, այդ թվում՝ thioredoxin reductase 1 և NADPH quinone oxidoreductase։ Թե այդ երկու կողմերից որը կդրսևորվի, կախված է նրանից, թե տվյալ պահին փոխանցման շղթայի որ ծայրում են էլեկտրոնները պակասում։ «Արդյո՞ք մեթիլեն կապույտը հակաօքսիդանտ է» հարցը ճիշտ ձևակերպված չէ, քանի դեռ չի նշվում՝ որ համակարգում, ինչ կոնցենտրացիայով և ինչ այլ նյութերի առկայությամբ։

Էլեկտրոնների հետագա փոխանցումը

Երբ ներկն արդեն կրում է ավելորդ էլեկտրոն, դրանից հետո կարող են տեղի ունենալ երեք բավականին տարբեր բաներ, որոնք սովորաբար ներկայացվում են մեկ ընդհանուր վերնագրի տակ։ Այդպես չպետք է լինի։

Այն կարող է էլեկտրոնը փոխանցել մետաղական կենտրոնին։ Ամենահստակ օրինակը հեմոգլոբինն է, որի երկաթը երկվալենտ վիճակից օքսիդացվել է եռավալենտ վիճակի։ Այդ վիճակում այն չի կարող թթվածին տեղափոխել։ Էրիթրոցիտներում ֆերմենտը վերականգնում է ներկը, իսկ վերականգնված ներկն այնուհետև ոչ ֆերմենտային ճանապարհով էլեկտրոններ է փոխանցում օքսիդացված հեմային երկաթին՝ վերականգնելով գործունակ հեմոգլոբինը և ներկը վերադարձնելով իր օքսիդացված ձևին։ Ներկն այս ընթացքում չի սպառվում․ այն ցիկլային կերպով վերօգտագործվում է։ Այս ռեակցիայի վրա հիմնված կլինիկական կիրառությունը հիվանդանոցային թեմա է, իսկ մեթիլեն կապույտի կիրառման բացատրությունը մեթեմոգլոբինեմիայի դեպքում ներկայացնում է, թե ինչպես է այն կիրառվում և ինչու է այդքան խիստ վերահսկվում։

Աղբյուրների ընթերցման վերաբերյալ կարևոր նշում․ այս հոդվածի հիմքում ընկած երկու ակնարկները ֆերմենտային քայլի համար նույն վերականգնող կոֆակտորը չեն նշում․ մեկը նշում է NADH, մյուսը՝ NADPH։ Այս անհամաձայնությունն իրական է և այստեղ հասանելի աղբյուրներում լուծված չէ, ուստի ավելի անվտանգ է նկարագրել յուրաքանչյուր բաղադրիչի դերը, այլ ոչ թե նշել մեկ կոնկրետ կոֆակտոր։

Լույսի առկայության դեպքում այն կարող է էներգիա կամ էլեկտրոն փոխանցել թթվածնին։ Այս ուղին գոյություն ունի միայն լուսավորման պայմաններում։ Գրգռված ներկը հասնում է տրիպլետային վիճակի, որից հետո հնարավոր է երկու մեխանիզմ։ Առաջինի դեպքում գրգռված ներկը անմիջապես փոխազդում է հարևան մոլեկուլի հետ՝ վերցնելով ջրածին կամ փոխանցելով էլեկտրոն, ինչի արդյունքում առաջանում են ռադիկալներ․ այս կերպ ջրի հետ ռեակցիան առաջացնում է հիդրօքսիլային ռադիկալներ։ Երկրորդի դեպքում գրգռման էներգիան փոխանցվում է հենց թթվածնին՝ առաջացնելով սինգլետ թթվածին՝ բարձր էլեկտրոֆիլությամբ տեսակ, որը քայքայվում է միկրովայրկյանների ընթացքում և ընդհանուր առմամբ համարվում է լուսավորված մեթիլեն կապույտի կողմից մանրէային բջիջների վնասման հիմնական ուղին։ Փաստագրված հետևանքների թվում են բջջապատի լիպիդների և պեպտիդների, ինչպես նաև DNA-ի գուանինային հիմքերի հետ ռեակցիաները։

Այս ուղու գործնական հետևանքն այն է, որ լուսավորությունը թվերը փոխում է մեծության մի քանի կարգով։ Wainwright-ի և Crossley-ի հավաքած տվյալներում Pseudomonas aeruginosa-ի նկատմամբ մեթիլեն կապույտի նվազագույն բակտերիասպան կոնցենտրացիան մթության մեջ մոտ 500 միկրոմոլար է, իսկ մեկ քառակուսի սանտիմետրի վրա 12 ջոուլ լույսի դոզայի դեպքում՝ մոտ 25 միկրոմոլար։ Staphylococcus aureus-ի մի շտամի դեպքում և՛ մթության, և՛ լուսավորման պայմաններում արժեքը 5 միկրոմոլար է։ Այլ կերպ ասած՝ արդյոք մոլեկուլն ընդհանրապես համարվում է հակամանրէային, միայն մոլեկուլի հատկությունը չէ․ դա մոլեկուլի և լույսի համակցված հատկությունն է։

Այն կարող է ուղղակիորեն գործել ֆերմենտային տեղամասում՝ առանց փոխանցման միջնորդի դերի։ Մեթիլեն կապույտը օքսիդացնում է nitric oxide synthase-ին կապված երկվալենտ երկաթը, ինչի հետևանքով ֆերմենտը դադարում է գործել։ Այն արգելակում է լուծելի guanylate cyclase-ը, և այդ նպատակի համար լաբորատոր պայմաններում սովորաբար օգտագործվում է 1-ից 10 միկրոմոլար կոնցենտրացիա։ Այն արգելակում է monoamine oxidase type A-ը՝ 27-ից 180 նանոմոլար IC50-ով, ինչը սերոտոնինի հետադարձ կլանման արգելակիչների հետ լավ փաստագրված փոխազդեցության մեխանիզմն է և պատճառը, որ մեթիլեն կապույտի դեղային փոխազդեցությունները դիտարկվում են որպես առանձին կատեգորիա։

Այս երեք ուղիները քիմիական առումով տարբեր են։ Դրանք մեկ ընդհանուր պնդման մեջ միավորելը, թե մեթիլեն կապույտն աշխատում է օքսիդավերականգնման ցիկլով, հիմնական պատճառն է, որ դրա մասին բազմաթիվ նյութեր միաժամանակ և՛ վստահ, և՛ անորոշ են հնչում։

Չորս տարբերակում, որոնք որոշում են՝ մեխանիզմի մասին պնդումն ընդհանրապես իմաստ ունի՞

Ո՞ր ձևը։ Վերականգնված ներկը չի կարելի փոխարինելի համարել օքսիդացված ներկի հետ։ Ացետիլխոլինէսթերազի արգելակումը լավ ցույց է տալիս խնդիրը․ երկարատև in vitro ինկուբացիայի ընթացքում մեթիլեն կապույտն աստիճանաբար վերականգնվում է՝ անցնելով իր անգույն ձևին, և արգելակող ազդեցությունը նվազում է, քանի որ վերականգնված մոլեկուլը չի արգելակում այդ ֆերմենտը։ Բավական երկար տևողությամբ փորձը, որի ընթացքում ձևը հասցնում է փոխվել, կարձանագրի ավելի թույլ ազդեցություն և կարող է հանգեցնել սխալ բացատրության։

Ի՞նչ կոնցենտրացիա։ Լուծելի guanylate cyclase-ի արգելակման լաբորատոր միջակայքը 1-ից 10 միկրոմոլար է։ Առնետի հիպոկամպի շերտերում գլուտամատով միջնորդավորված փոխանցումը վերացնելու համար պահանջվել է 5-ից 50 միկրոմոլար։ Բջջային կուլտուրայում թունավոր ազդեցություններ են հաղորդվել 100 միկրոմոլարից բարձր կոնցենտրացիաների դեպքում։ Սրանք նույն փորձը չեն, և 50 միկրոմոլար կոնցենտրացիայի դեպքում հաստատված մեխանիզմը պարտադիր չէ, որ հասանելի լինի այն հիվանդի համար, որի պլազմային կոնցենտրացիան դրա միայն մի մասն է։

Ո՞ր կիրառման ճանապարհը։ Բերանային ընդունման բացարձակ կենսամատչելիությունը մոտ 72 տոկոս է, իսկ պլազմայում վերջնական կիսատրոհման ժամանակը՝ 5-ից 7 ժամ։ Բերանային ընդունումը հանգեցնում է ավելի բարձր կոնցենտրացիաների աղիներում և լյարդում, իսկ ներերակային կիրառումը՝ ավելի բարձր կոնցենտրացիաների ուղեղում։ Կիրառման ճանապարհն է որոշում, թե որ հյուսվածքն է հանդիպում էլեկտրոններին։

Ո՞ր մոդելը, և արդյո՞ք լույսերը միացված էին։ Մեխանիզմների վերաբերյալ գրականության զգալի մասը հիմնված է բջջային կուլտուրաների և կրծողների վրա կատարված աշխատանքների վրա, իսկ այս մոլեկուլի in vitro արդյունքները կախված են լույսի ազդեցությունից, թաղանթային պոտենցիալից և բջիջների օքսիդավերականգնման վիճակից, քանի որ նույնիսկ մանրադիտակի լամպը բավարար է այն ֆոտոսենսիտիզացնելու համար։ Տրված դոզայի 65-ից 85 տոկոսը էրիթրոցիտներում և ծայրամասային հյուսվածքներում վերականգնվում է՝ անցնելով անգույն ձևի։ Այդ փոփոխականներից յուրաքանչյուրը գտնվում է լաբորատոր տարայում հստակ մեխանիզմի և մարդու վերաբերյալ պնդման միջև։

Ինչու է մաքրության հարցը քիմիայի հարց

Լուսավորումը դեմեթիլացնում է մեթիլեն կապույտը։ Առաջին արտադրանքը Azure B-ն է, այնուհետև Azure A-ն, հետո՝ թիոնինը, իսկ ավելի բարձր լույսի ինտենսիվությունն առաջացնում է ավելի շատ քայքայում, քան ավելի ցածրը։ Հետևաբար մոլեկուլը, որի օգտակարությունը պայմանավորված է էլեկտրոններ ընդունելու և փոխանցելու ունակությամբ, նաև այնպիսի մոլեկուլ է, որի հավանական քայքայման արտադրանքները քիմիապես մոտ ազգակիցներ են և մնում են նույն լուծույթում։ Տարայի պարունակության բաղադրությունը կոսմետիկ մանրուք չէ։

Հենց այդ պատճառով գնորդի համար նշանակալից ստուգումը USP բնութագրին համապատասխանությունն է։ Դրան չհամապատասխանող արտադրանքը ներկ է, իսկ ներկը պարունակում է խառնուրդներ, այդ թվում՝ Azure B, ծանր մետաղներ և մնացորդային լուծիչներ, որոնք այն կուլ տվող մարդը չի ցանկանա ընդունել։ Լրացուցիչ խնդիր է այն վաճառողը, որը ստուգում է միայն ծանր մետաղները և արդյունքը ներկայացնում որպես ամբողջական համապատասխանություն։ Blupreme-ը համագործակցում է մեթիլեն կապույտի դեղագործական արտադրողի հետ և ստուգում է ամբողջ բնութագիրը՝ նույնականություն, մաքրություն, օրգանական խառնուրդներ, մնացորդային լուծիչներ, տարրային խառնուրդներ, այրումից հետո մնացորդ, մանրէաբանական սահմանաչափեր և բակտերիալ էնդոտոքսիններ։ Յուրաքանչյուր խմբաքանակի հիմքում ընկած լաբորատոր փորձարկման փաստաթուղթը հրապարակվում է, իսկ մատակարարի ընտրությունը մեծապես հանգում է նրան, թե արդյոք այդ փաստաթուղթը գոյություն ունի և ինչ է այն ներառում։

Մեկ դարձելի զույգ։ Դրանից դուրս եկող մի քանի ուղի։ Ուղին է որոշում, թե ինչ պնդում կարելի է անել։ :::