Hvernig virkar methylene blue? Redoxefnafræði og verkunarferlar

Flaska með tappa á rannsóknarbekk er stysta heiðarlega kynningin á því hvernig methylene blue virkar. Vatn, glúkósi, örlítið af natríumhýdroxíði og nægilegt litarefni til að gera vökvann djúpbláan og ótvírætt bláan. Bíddu í nokkrar mínútur og blái liturinn hverfur þar til flaskan lítur út eins og flaska með vatni. Hristu hana og liturinn kemur samstundis aftur. Síðan dofnar hann aftur og þetta heldur áfram svo lengi sem glúkósi er tilbúinn að gefa frá sér rafeindir og súrefni tilbúið að taka við þeim.

Ekkert við litarefnið hefur breyst nema fjöldi rafeinda sem það ber. Í oxuðu formi er það blátt. Í afoxuðu formi er það ekki blátt. Næstum allt annað í meðferðar- og rannsóknabókmenntum um þessa sameind leiðir af þessu eina afturkræfa skrefi, því sameind sem getur tekið rafeindir frá einum samstarfsaðila og afhent öðrum er milliliður, og milliliður gerir ekkert einn og sér. Það sem hann gerir fer alfarið eftir því hvað stendur við hvorn enda hans.

Tvö form og hvers vegna parið skiptir máli

Oxaða formið er flatt, jákvætt hlaðið hringkerfi. Þessi flata, hlaðna lögun er ástæðan fyrir því að það raðast upp við kjarnsýrur, bindst síalýleruðum byggingum á frumuhimnum og gleypir sýnilegt ljós sterkt á bilinu um 600 til 700 nanómetrar, sem er sá hluti litrófsins sem mannsaugað skynjar sem bláan.

Afoxaða formið er annars eðlis. Það ber enga hleðslu, leysist upp í fitu fremur en vatni og er litlaust. Jónun þess er mjög lítil við sýrustigið inni í líkamanum, á stærðargráðunni nokkur prósent. Því fer afoxaða sameindin auðveldlega yfir frumuhimnu með flæði, og þegar hún er komin inn, þar sem umhverfið er meira oxandi, getur hún oxast aftur og í reynd lokast inni. Oxaða hringkerfið er flatt; hið afoxaða getur snúist. Þessar byggingarlegu afleiðingar, og litabreytingin sjálf, eru sjálfstæður hluti af sögu formanna tveggja og nánar er fjallað um þær í samanburðinum á methylene blue og leucomethylene blue.

Að taka við rafeindum

Oxaða litarefnið tekur við rafeindum frá fjölbreyttum gjöfum. Glúkósi í sýniflaskunni er einn þeirra. Inni í frumu eru afoxuð pýridínnúkleótíð og hlutar rafeindaflutningskeðju hvatbera aðrir. Þegar methylene blue er afoxað í vef sem inniheldur súrefni neytir hringrásin sem myndast bæði afoxunarefnisins og súrefnis og myndar reactive oxygen species, aðallega vetnisperoxíð. Litarefnið kemur óbreytt út úr hringrásinni og er tilbúið að fara í gegnum hana aftur.

Þetta síðasta atriði skýrir mótsögn sem annars lítur út fyrir að vera kæruleysisleg. Methylene blue er lýst í fræðiritum bæði sem pro-oxidant og antioxidant, og báðar lýsingarnar eiga rétt á sér. Það getur dregið úr myndun superoxide með því að virka sem tilbúinn rafeindaþegi og beina rafeindaflæðinu frá þeim ensímastöðum þar sem súrefni myndi annars breytast í superoxide radicals. Í ræktun lifrarfrumna hefur verið sýnt fram á að það örvar phase-2 antioxidant defence enzymes, þar á meðal thioredoxin reductase 1 og NADPH quinone oxidoreductase. Hvora hliðina þú sérð fer eftir því hvor endi milliliðarins skortir rafeindir á því augnabliki. Spurning eins og „er methylene blue antioxidant“ er ekki vel mótuð fyrr en tilgreint er í hvaða kerfi, við hvaða styrk og hvað annað er til staðar.

Að afhenda rafeindir áfram

Þegar litarefnið heldur á umframrafeind geta þrír mjög ólíkir hlutir gerst næst, og þeim er yfirleitt lýst undir einni fyrirsögn. Það ætti ekki að gera.

Það getur afhent rafeindina til málmmiðju. Skýrasta dæmið er haemoglobin sem hefur oxast úr ferrous yfir í ferric ástand. Í því ástandi getur það ekki borið súrefni. Í rauðkornum afoxar ensím litarefnið og afoxaða litarefnið afhendir síðan rafeindir til oxaða haem-járnsins án ensímvirkni, endurheimtir starfhæft haemoglobin og færir litarefnið aftur í oxað form. Litarefnið eyðist ekki við þetta; það fer í hringrás. Klíníska notkunin sem byggir á þessu hvarfi er viðfangsefni sjúkrahúsa, og skýringin á methylene blue við methemoglobinemia fjallar um hvernig það er notað og hvers vegna svo náið er fylgst með notkun þess.

Heiðarleg athugasemd um heimildalesturinn: yfirlitsgreinarnar tvær sem þessi grein byggir á nefna ekki sama afoxandi cofactor fyrir ensímskrefið; önnur segir NADH og hin NADPH. Ágreiningurinn er raunverulegur og óleystur í þeim heimildum sem hér liggja fyrir, þannig að örugg lýsing er að tilgreina hlutverk hvers þáttar fremur en að nefna einn tiltekinn cofactor.

Það getur flutt orku, eða rafeind, til súrefnis ef ljós er til staðar. Þessi leið er aðeins fyrir hendi við lýsingu. Örvaða litarefnið nær triplet state og þaðan eru tveir verkunarferlar mögulegir. Í þeim fyrri hefur örvaða litarefnið bein samskipti við nærliggjandi sameind, tekur vetni eða flytur rafeind, sem myndar radicals; hvarf við vatn með þessum hætti myndar hydroxyl radicals. Í þeim síðari er örvunarorkan afhent súrefninu sjálfu og myndar singlet oxygen, mjög rafsækna tegund sem brotnar niður á örsekúndum og er almennt talin helsta leiðin sem upplýst methylene blue notar til að skaða örverufrumur. Hvörf við lípíð og peptíð í frumuhjúpnum og við guanine-basa í DNA eru meðal skjalfestra niðurstaðna.

Hagnýt afleiðing þessarar leiðar er að lýsing breytir tölunum um heilar stærðargráður. Í gögnunum sem Wainwright og Crossley tóku saman er lágmarks bakteríudrepandi styrkur methylene blue gegn Pseudomonas aeruginosa um 500 míkrómólar í myrkri og um 25 míkrómólar við ljósskammt upp á 12 joules per square centimetre. Gegn einum stofni af Staphylococcus aureus eru gildin bæði í myrkri og við lýsingu 5 míkrómólar. Með öðrum orðum ræðst það ekki af sameindinni einni hvort hún telst yfirhöfuð antimicrobial; það ræðst af sameindinni ásamt ljósinu.

Það getur verkað beint á ensímastað án milliliðahlutverksins. Methylene blue oxar ferrous-járnið sem er bundið nitric oxide synthase, sem gerir ensímið óvirkt. Það blokkar soluble guanylate cyclase, og 1 til 10 míkrómólar er venjulegur rannsóknarstofustyrkur í þeim tilgangi. Það hindrar monoamine oxidase type A með IC50 milli 27 og 180 nanómóla, sem er verkunarferillinn á bak við vel skjalfest milliverkun við serotonin reuptake inhibitors og ástæðan fyrir því að lyfjamilliverkanir methylene blue eru sérstakur flokkur.

Þessar þrjár leiðir eru efnafræðilega aðskildar. Að fella þær allar undir eina fullyrðingu um að methylene blue virki með redox cycling er meginástæðan fyrir því að svo mikið af skrifum um efnið virðist bæði mjög öruggt í framsetningu og óljóst.

Fjögur atriði sem ráða því hvort fullyrðing um verkunarferil merkir eitthvað

Hvaða form. Afoxaða litarefnið er ekki jafngilt oxaða litarefninu. Acetylcholinesterase inhibition sýnir gildruna: í langri in vitro ræktun afoxast methylene blue smám saman í litlausa formið sitt og hömlunin minnkar, því afoxaða sameindin hindrar ekki þetta ensím. Mæling sem stendur nógu lengi til að breyta forminu sýnir veikari áhrif og býður upp á ranga skýringu.

Hvaða styrkur. Rannsóknarstofubilið fyrir soluble guanylate cyclase inhibition er 1 til 10 míkrómólar. Til að afnema glutamate-mediated transmission í hippocampal slices úr rottum þurfti 5 til 50 míkrómóla. Toxic effects í frumurækt eru tilkynnt yfir 100 míkrómólum. Þetta eru ekki sömu tilraunirnar, og verkunarferill sem staðfestur er við 50 míkrómóla er ekki sjálfkrafa til staðar hjá sjúklingi þar sem plasma concentration er aðeins brot af því.

Hvaða lyfjagjafarleið. Absolute oral bioavailability er um 72 per cent og terminal plasma half-life er 5 til 7 hours. Oral administration gefur hærri styrk í þörmum og lifur; intravenous administration gefur hærri styrk í heila. Lyfjagjafarleiðin ræður því hvaða vefur mætir rafeindunum.

Hvaða líkan og hvort ljósin voru kveikt. Stór hluti rannsókna á verkunarferlum er unninn í frumurækt og nagdýrum, og in vitro niðurstöður fyrir þessa sameind ráðast af ljósáhrifum, membrane potential og redox state frumanna, því lampi á smásjá nægir til að photosensitise hana. Milli 65 og 85 per cent af gefnum skammti er afoxað í litlausa formið í rauðkornum og peripheral tissue. Hver og ein þessara breyta stendur á milli skýrs verkunarferils í rannsóknarskál og fullyrðingar um manneskju.

Hvers vegna hreinleikaspurningin er efnafræðileg spurning

Lýsing afmetýlerar methylene blue. Fyrsta afurðin er Azure B, síðan Azure A, þá thionin, og meiri ljósstyrkur veldur meira niðurbroti en minni. Sameind sem nýtist vegna þess að hún getur tekið við og gefið frá sér rafeindir er því sameind þar sem líklegar niðurbrotsafurðir eru náskyld efnafræðileg efni sem haldast í sömu lausn. Samsetning þess sem er í ílátinu er ekki útlitsatriði.

Þess vegna er samræmi við USP specification það próf sem skiptir máli fyrir kaupanda. Vara sem uppfyllir það ekki er litarefni, og litarefni ber með sér óhreinindi, þar á meðal Azure B, heavy metals og residual solvents, sem einstaklingur sem gleypir það vill ekki fá í sig. Önnur gildra er seljandi sem prófar aðeins fyrir heavy metals og setur niðurstöðuna fram sem full compliance. Blupreme hefur gert samstarfssamning við pharmaceutical manufacturer of methylene blue og prófar full specification: identity, purity, organic impurities, residual solvents, elemental impurities, residue on ignition, microbial limits og bacterial endotoxins. Rannsóknarstofuskjalið á bak við hverja lotu er birt, og val á birgi snýst að mestu um að athuga hvort slíkt skjal sé til og hvað það nær yfir.

Eitt afturkræft par. Nokkrar leiðir út frá því. Leiðin ræður því hvað hægt er að fullyrða. :::