Carane metilena biru mlebu sel: reduksi, reoksidasi, lan partisi membran

Yen ndeleng sel endotel ing cawan nyerep metilena biru, tafsiran sing katon cetha malah kliru. Medium kelangan warna birune, sel nduweni granula biru, mula zat pewarna mesthi wis ngliwati membran minangka molekul biru. Nanging eksperimen nuduhake proses sing beda. Wangun biru meh ora bisa ngliwati membran. Sing ngliwati membran yaiku wangun tanpa warna, lan warna biru sing katon ing njero digawe ing njero sel, sawise molekul kasebut mlebu.

Kasunyatan sing mbalikke pangira iki wigati amarga nemtokake apa sing bisa lan ora bisa dingerteni saka pewarnaan. Granula biru nuduhake zat pewarna teroksidasi sing wis ngalami reoksidasi lan kejebak ing organel. Granula kasebut ora nuduhake gunggung zat pewarna ing sel, ora nuduhake kumpulan zat pewarna tereduksi, lan ora ngukur efek biologis. Kanggo ngerti sebabe, tutna telung tahap iki: reduksi ing lumahing, difusi wangun tereduksi, banjur reoksidasi lan panjebakan ing njero.

Rong wangun iki tumindak kaya molekul sing beda

Metilena biru teroksidasi nduweni sistem cincin rata kanthi muatan positif. Zat iki larut ing banyu, nyerep cahya kanthi kuwat ing kisaran 600 nganti 700 nanometers, lan katon biru. Muatan kasebut dadi faktor utama. Molekul sing nduweni muatan lan gampang larut ing banyu ora gampang ngliwati membran lipid, mula istilah sing digunakake kanthi tliti ing literatur yaiku relatif ora bisa ngliwati membran, dudu babar pisan ora bisa ngliwati membran.

Metilena biru tereduksi, sing diarani leukometilena biru, ora nduweni warna, ora nduweni muatan, lan larut ing lemak. Yen muatane diilangi, membran ora maneh dadi tembok pengalang. Molekul tereduksi gampang mlebu kanthi difusi, lan sawise ana ing kompartemen sing luwih oksidatif, molekul kasebut bisa kelangan elektron maneh lan bali dadi wangun biru sing nduweni muatan lan kejebak. Mula, kimia redoks zat pewarna iki uga dadi mekanisme transporte. Owah-owahan cacah elektron ngowahi permeabilitase.

Elektron kanggo tahap kapisan asale saka sel dhewe. Sel mamalia nindakake transport elektron ngliwati membran plasma, mindhah ekuivalen reduksi saka donor ing njero sel menyang akseptor ing lumahing. Aktivitas ngliwati membran plasma iki minangka fungsi sel normal, sing ditemokake ing akeh jinis sel. Reduktase ing lumahing sel endotel sing nangani zat pewarna tiazina nduweni siji sipat penting sing padha karo reduktase liyane: enzim iki tetep makarya nalika ana sianida lan azida ing dosis sing mandhegake tahap-tahap sabanjure. Pamisahan iki dadi kunci kanggo mangerteni kabeh proses kasebut.

Partisi ditliti luwih dhisik, lan meh bisa nerangake panyerepan

Ing 1929, Marian Irwin ing Rockefeller Institute ngajokake pitakonan sing luwih prasaja. Bisa uga mlebune zat pewarna mung amarga partisi antarane banyu lan lapisan lemak sel, lan lapisan kloroform bisa makili lapisan lemak kasebut ing eksperimen laboratorium. Ing panaliten penetrasi kanthi spektrofotometri, dheweke ngocok larutan zat pewarna ing banyu bebarengan karo kloroform, banjur mbandhingake zat sing pindhah menyang fase organik karo zat sing mlebu sel ganggang urip.

Rong temuan saka panaliten kasebut isih pantes digatekake. Kapisan, larutan metilena biru komersial ngandhut trimetil tionina, sing saiki diarani azure B. Zat pengotor iki mlebu luwih cepet tinimbang metilena biru dhewe, utamane ing pH alkalis nalika wangun basa bebas sing larut ing lipid luwih dominan. Sawetara kedadeyan sing katon kaya mlebune metilena biru sejatine yaiku mlebune azure B kanthi selektif. Kapindho, pH nemtokake asile kanthi nemtokake kahanan ionisasi, lan sel sing rusak nglebokake zat pewarna luwih akeh tinimbang sel sing isih utuh. Koefisien partisi lan kahanan muatan nemtokake apa sing diserep dening sistem gawean lan sel urip. Pepadhan antarane loro sistem iki nyengkuyung gagasan yen ana lapisan nonbanyu ing wates sel.

Model kasebut wis ngantisipasi peran lipid lan ionisasi, nanging ora bisa mbedakake zat pewarna sing ngalami partisi tanpa owah wujud karo zat pewarna sing diowahi kanthi kimia ing lumahing, ngliwati membran ing wangun liyane, banjur diowahi bali ing njero. Kanggo mbedakake loro proses kasebut, dibutuhake eksperimen liya. Eksperimen iki ditindakake pitung puluh taun sabanjure ing endotel paru.

Reduksi ing njaba, panjebakan ing njero

Merker lan kanca-kancane nggunakake kultur sel endotel arteri pulmonalis sapi lan ngajokake urutan telung tahap: zat pewarna teroksidasi direduksi ing lumahing sel dadi wangun lipofilik tanpa warna, wangun tereduksi mlebu kanthi difusi, banjur reoksidasi ing njero sel ngasilake maneh wangun teroksidasi sing ora bisa ngliwati membran lan banjur nglumpuk. Panaliten panyerepan tiazina dening endotel kasebut nguji urutan iki kanthi nyoba nyegat proses ing tahap-tahap tartamtu.

Piranti kapisan yaiku ferisianida, akseptor elektron sing ora bisa mlebu sel. Nalika enzim ing lumahing nyuda zat pewarna biru dadi wangun tanpa warna ing njaba sel, ferisianida bisa njupuk maneh elektron kasebut, saengga zat pewarna biru kawangun maneh ing medium sadurunge sempat ngliwati membran. Anggere ferisianida ana kanthi jumlah kaluwihan (zat pewarna 10 micromolar dibandhingake karo ferisianida 50 nganti 500 micromolar), panyerepan zat pewarna meh mandheg. Panyerepan mung bali menyang laju normal sawise ferisianida entek. Kinetika nuduhake proses sing padha kanthi cara liya. Ferisianida ilang kanthi laju sing kira-kira ajeg, cocog karo fluks reduksi lumahing sing ajeg lan terus nyuplai mediator sing bisa didaur ulang, dene zat pewarna ing njaba sel ilang kanthi eksponensial nalika jumlahe saya suda. Fluks sing ajeg bebarengan karo kumpulan zat pewarna sing saya entek nuduhake yen sinyal ferisianida nggambarake reduksi sing terus lumaku, dudu molekul zat pewarna sing metu saka larutan.

Piranti kapindho nyingkirake tahap ngliwati membran kabeh. Tim kasebut nggandhengake toluidina biru O, zat sing cedhak kekerabatane karo tiazina, menyang rantai poliakrilamida gedhe sing ora bisa mlebu sel ing kahanan oksidasi endi wae. Sel isih bisa ngreduksi zat pewarna sing kaiket kasebut. Mula, reduksi ora mbutuhake akses menyang njero sel. Sistem sing nindakake reduksi ana ing lumahing utawa nyambung kanthi listrik menyang lumahing kasebut.

Banjur ditemokake pamisahan proses sing dadi dhasar judhul makalah kasebut. Sianida lan azida ing konsentrasi 2 millimolar banget nyuda akumulasi zat pewarna. Ing mikroskop, inklusi biru peteng lan ungu sing biasane ngubengi inti sel meh ilang kabeh. Nanging, ora ana siji wae saka loro inhibitor kasebut sing nyuda laju reduksi ing njaba sel: siklus ferisianida terus lumaku tanpa suda, lan polimer sing ora bisa ngliwati membran tetep direduksi. Hambatane ana ing tahap sabanjure. Sianida lan azida mandhegake reoksidasi lan sekuestrasi ing njero sel, dudu reduksi ing lumahing. Kontrol viabilitas nyengkuyung tafsiran iki, amarga sel tetep njaga enzim penanda sitosol laktat dehidrogenase sajrone perlakuan kasebut. Mula, panyerepan sing ilang ora mung amarga keracunan utawa pecahing membran.

Siji watesan saka makalah kasebut isih kudu digatekake. Inklusi biru ana ing sakupenge inti sel, nanging ora ing njero inti. Iki cocog karo oksidasi ing organel subseluler, nanging panaliten kasebut ora nemtokake organel endi sing melu. Pola sing padha ing jinis sel liyane tau diarani dumunung ing lisosom adhedhasar bukti sing winates. Panjebakane wis kabukten, nanging papan dumununge isih sauntara. Pamaca sing nglacak menyang endi elektron pindhah sabanjure bisa nerusake menyang transport elektron mitokondria lan pangolahan redoks lan gambaran sing luwih jembar babagan absorpsi lan distribusi miturut rute.

Pewarnaan dudu ukuran paparan

Panaliten katelu nuduhake apa sing kedadeyan nalika logika panyerepan iki digandhengake karo asil pangukuran biologis. Scott lan kanca-kancane nemokake yen metil beta siklodekstrin, molekul gula awujud torus utawa cincin, ngiket metilena biru kanthi langsung, kanthi konstanta asosiasi watara 310 per molar kanggo kompleks inklusi, dibandhingake karo watara 5846 per molar kanggo dimerisasi zat pewarna. Ing fibroblas L929, ikatan iki nyegah pewarnaan sel lan stimulasi panyerepan glukosa: prainkubasi karo siklodekstrin nyegah pewarnaan biru, lan tambahan siklodekstrin sawise pewarnaan nyepetake ilange warna. Nalika sinyal optik biru ilang saka sel, transport glukosa sing wis diaktifake uga suda kanthi pola sing sejajar raket.

Penulis nganggep korelasi iki luwih nyengkuyung interaksi langsung antarane zat pewarna lan protein ing jalur aktivasi transporter glukosa tinimbang mekanisme stres oksidatif sing suwene dawa. Dudutan iki cukup lumrah, nanging ana watese. Eksperimen kasebut ora nemtokake protein sing dimaksud, ora nuduhake ikatan karo transporter dhewe, lan korelasi antarane ilange warna lan ilange efek ora bisa nyingkirake kabeh jalur sing dimediasi redoks.

Piwulang sing tetep migunani yaiku babagan pangukuran. Pewarnaan optik nuduhake zat pewarna teroksidasi sing katon lan gegandhengan karo sel. Pangukuran iki babar pisan ora ndeteksi kumpulan zat pewarna tereduksi tanpa warna, mula sel sing pucet isih bisa ngandhut ekuivalen zat pewarna. Sel sing wernane pekat nuduhake zat pewarna teroksidasi sing kejebak, dudu gunggung paparan jaringan utawa gedhene efek. Watesan sing padha uga ditrapake ing skala luwih gedhe: mbandhingake pewarnaan antarane jinis sel, utawa nganggep irisan jaringan sing peteng minangka bukti paparan luwih dhuwur, mung mbaleni kekeliruan awal nalika ndeleng sel ing cawan. Panyerepan minangka siklus reduksi, difusi, lan reoksidasi. Saben gambaran wangun biru ing siji wektu mung nuduhake siji bagean saka siklus kasebut. Akibat praktise kanggo pewarnaan lan penanganan ing laboratorium lan kanggo nafsirake pratelan babagan dosis lan paparan langsung asale saka kasunyatan iki.