Метилен көгінің гормезисі: доза–жауап қисықтарына түсініктеме

Бір егеуқұйрық затты тануды үйренгеннен кейін дене салмағының әр килограмына 4 миллиграмм метилен көгін алады да, келесі күні оны есінде сақтайды. Басқа егеуқұйрық 50 алады да, жүгіру дөңгелегін әрең айналдырады. Молекула бірдей. Әсердің бағыты бірдей емес. Метилен көгі туралы бірнеше ғылыми мақаладан көбірек оқыған кез келген адам мұндай өзгеріске кезіккен, оның атауы да бар: гормезис — төмен және жоғары деңгейдегі әсер бір өлшенетін көрсеткішті қарама-қарсы бағыттарға өзгертетін екі фазалы жауап.

Бұл атау нені уәде ететінін және нені уәде етпейтінін білгенде ғана пайдалы. Осы мақалада метилен көгі туралы жарияланған төрт деректер жиынтығы қарастырылады. Әрқайсысының өз өлшенетін көрсеткіші, концентрация ауқымы және тәжірибе жағдайлары бар. Сондай-ақ бояғыштың химиялық қасиеттері мұндай бағыт өзгерістерін неліктен қисынды ететіні көрсетіледі. Мақала деректер талап ететін ескертумен аяқталады: бір тәжірибеде шыңына жеткен қисық — сол тәжірибенің сипаттамасы, жеке дозаны таңдау тәсілі емес.

Бұл заңдылықтың атауы бар, бірақ оның мағынасы көрінгеннен тар

Гормезис терминін 1943 жылы Саутэм мен Эрлих енгізген, ал оның қазіргі сандық тұжырымын Калабрезе мен Болдуин берген: тікелей немесе гомеостаз бұзылғаннан кейінгі өтемдік үдерістер арқылы туындайтын бейімделуші екі фазалы жауап. Осы анықтамада не жоқ екеніне назар аударыңыз. Онда «пайдалы» деген сөз жоқ. Гормезис тек қисықтың бағыты өзгеретінін білдіреді, одан артық ештеңе айтпайды.

Көрінетін пішін тік оське қай көрсеткіш қойылғанына байланысты. Егер көрсеткіш фермент белсенділігі, оттегіні пайдалану немесе жад көрсеткіші сияқты оң функция болса, төмен дозадағы ынталандырудан кейін жоғары дозадағы тежелу төңкерілген U пішінін сызады. Егер көрсеткіш ауруға шалдығу жиілігі сияқты жағымсыз құбылыс болса, төмен дозадағы басылудан кейін жоғары дозадағы күшею J немесе U пішінін сызады. Байланыс бірдей, ордината басқа. Метилен көгіне арналған зерттеулердің көбі оң функцияларды өлшейді, сондықтан бұл мақалада төңкерілген U тәрізді қисықтар туралы айтылады; ал әліпбидегі әріптің өзі тек графикті бейнелеу таңдауы екенін ескерген жөн.

Метилен көгінің гормезистік жауаптарын жинақтаған 2008 жылғы шолу әсер ауқымын нақтылайды. Мінез-құлық, физиология және биохимия бойынша ынталандыру аймағындағы жауаптар бақылау деңгейінің шамамен 130–160 пайызына жетеді, орташа мәні 140-қа жуық болады. Доза өсе бергенде олар қайтадан бақылау деңгейіне, одан кейін оның астына түседі. Бұл аралық — молекуланың қасиеті емес, көптеген тәжірибелердің жиынтық сипаттамасы. Төмендегі әр қисықтың өз өлшем бірліктерімен берілген өз шыңы бар.

Неліктен дәл осы молекуланың әсері бағытын өзгертуі мүмкін

Метилен көгі жай ғана электрон доноры емес. Ол — электрондарды екі бағытта тасымалдайтын қайтымды тасымалдаушы. Тотыққан көк түрі электрондарды қабылдап, түссіз тотықсызданған түрге айналады, ал тотықсызданған түрі сол электрондарды тізбектің келесі буындарына бере алады. Осы қисықтардың негізіндегі электрондарды кезекпен беру үдерісі метилен көгінің электрондарды қалай тасымалдайтыны туралы түсіндірмеде сипатталған; мұнда негізгі мәселе — осы тасымалдаушы қызметі.

Төмен концентрацияларда мұндай айналым тыныс алуға балама жол ұсынады. Тотықсызданған бояғыш электрон тасымалдау тізбегінің соңғы ферменті — цитохромоксидазада тотығып, оның каталитикалық айналымын, сонымен бірге оттегіні пайдалануды және тыныс алу қуатын арттыра алады. Жоғарырақ концентрацияларда сол электрондарды қабылдауға бейім химиялық қасиет қалыпты тізбекке көмектесудің орнына онымен бәсекелесе бастайды: электрондарды әдеттегі жолынан бұрады, оттегіні тікелей тұтынады және энергия өндірудің орнына оттегінің реактивті түрлерін түзеді. Аз мөлшердегі каталитикалық тасымалдаушы — ағынды арттырады; шамадан тыс бәсекелес электрон қабылдаушы — оны азайтады. Химиялық қасиеттер бағыт өзгеруін қисынды етеді, бірақ қандай да бір нақты көрсеткіштің шыңы қайда болатынына кепілдік бермейді.

Концентрацияға тәуелділіктің тәуелсіз дәлелі мүлде митохондриясы жоқ жасушалардан алынған. 1976 жылғы эритроциттермен жүргізілген тәжірибелерде 1 микромолярлық төмен концентрация гексозомонофосфат шунтын оксигемоглобинге қатты тәуелді жол арқылы ынталандырған. Ал жүз есе жоғары, 0.1 миллимолярлық концентрацияда оксигемоглобиннің бар-жоғының ықпалы өте аз болып, қолданылған үш талдау әдісінің бәрі сутегі асқын тотығының түзілуін көрсеткен. Бояғыш бірдей, механизм екеу, оларды концентрация ажыратады. Эритроциттер тыныс ала алмайды, сондықтан бұл митохондриялық қисық емес. Дегенмен ол концентрация артқан сайын бояғыштың тотығу-тотықсыздану химиясының сипаты өзгеретінін көрсетеді — митохондриялық түсіндірме дәл осыны талап етеді.

Төрт қисық, төрт тәжірибе жағдайы

Төмендегі суретте төрт деректер жиынтығы қатар қойылып, қайта сызылған. Әр панельдің өз осьтері мен жағдайлары сақталған, өйткені олардың бәрін бір шкалаға қабаттастыру осы мақаладағы алғашқы бұрмалау болар еді. Сызба сұлбалық түрде берілген; нақты мәндер мен жағдайлар мәтінде көрсетілген.

A панелі: егеуқұйрық миының гомогенатындағы цитохромоксидаза. Ең айқын митохондриялық қисық бастапқы зерттеуден емес, егеуқұйрық миы гомогенатының деректері негізінде шолуда салынған графиктен алынған: 0.5 микромолярлық концентрацияда белсенділік бақылау деңгейінің шамамен 138 пайызына жетеді, 5 микромолярға жуық концентрацияда бақылау деңгейіне қайтады, 10 микромолярға жуық концентрацияда бастапқы деңгейден төмен түседі. Авторлардың болжамынша, соңғы жағдайда бояғыш тізбектің қалыпты кешендерінен электрондарды алып кетеді. Гомогенат, микромолярлық концентрация, спектрофотометриялық талдау. Бүкіл мәнмәтін осы сөйлемде берілген, ал одан тыс жерде қисық ештеңе білдірмейді.

B панелі: егеуқұйрық жады және дөңгелекте жүгіру. Егеуқұйрық жадын зерттеуде үйретуден кейін бір рет жасалған инъекциялардың әсері 24 сағаттан соң тексерілген. Килограмына 1–10 миллиграмм дозаларда қозғалыс белсенділігі мен қоректену физиологиялық ерітінді алған топтан айырмашылық көрсетпеген. Ал килограмына 50–100 миллиграмм дозалар дөңгелекте жүгіруді күрт азайтқан (медианасы 279 айналымға қарсы 35 айналым), ең жоғары доза түктің тікіреюіне, қозғалыс үйлесімінің бұзылуына және бір өлімге әкелген. Килограмына 4 миллиграмм доза дағдылануды және затты тануды жақсартқан: препарат алған егеуқұйрықтар жаңа затты зерттеуге шамамен 10 секунд көбірек уақыт жұмсаған. Мидың оттегіні тұтынуы тотықсызданған бояғыштың төмен микромолярлық концентрациясы әсер еткен гомогенатта да, тірі ағзаға килограмына 1 миллиграмм енгізілгеннен кейін 24 сағат өткенде алынған мида да артқан. Айырмашылыққа назар аударыңыз: мінез-құлық үшін үйретуден кейінгі жүйелік дозалар қолданылған, ал оттегіні пайдалану үшін гомогенаттағы концентрациялар және тірі ағзаға енгізілген бір доза қолданылған. Бұлар бір қисық емес, екі тәжірибе.

C панелі: данио балықтарына арналған T тәрізді лабиринт. Данио балықтарын зерттеуде үйретілген балықтар үйретуден кейін 12 сағат бойы номиналды концентрациясы 0.1, 0.5, 5.0 немесе 10.0 микромоляр болатын ерітінділерге батырылған; бақылау ретінде көк тағамдық бояғыш қолданылған. 0.5 микромолярлық топ ең жақсы нәтиже көрсеткен, 5.0 тобы бақылаумен тең болған, ал 10.0 тобы төменірек доза топтарына қарағанда нашар нәтиже көрсеткен. Бұл панельге қатысты екі ескерту бар. Ерітіндідегі микромолярлық концентрация қандағы немесе мидағы микромолярлық концентрация емес; аквариум суы мен тіннің арасында таралу және жинақталу үдерістері бар. Сондай-ақ статистикалық дәлел қисықтың пішіні меңзегеннен әлсіздеу: жоғары доза тобы төменірек доза топтарынан ерекшеленген, ал топтар арасындағы басқа статистикалық мәнді айырмашылықтар хабарланбаған. Қисық нақты деректерге негізделген, бірақ дәлдігі шектеулі.

D панелі: эритроцит шунты. Мец және әріптестері адам эритроциттерінде 1 микромолярлық және 0.1 миллимолярлық концентрацияларды ауада, көміртек тотығы ортасында және оттегінің физиологиялық қысымы жағдайында гемоглобинді түгелге жуық карбоксигемоглобинге айналдыратын газ қоспасында салыстырған. Оксигемоглобин болмағанда төмен дозадағы ынталандыру күрт төмендеген; жоғары дозадағы ынталандыру оған дерлік тәуелсіз болған. Асқын тотық тек жоғары дозада пайда болған. Бұл панель басқалармен қатар қандай да бір ортақ қисықтың төртінші нүктесі ретінде емес, химиялық дерек ретінде беріледі: митохондрия жоқ, концентрациялар айырмасы жүз есе, газ қоспалары әдейі өзгертілген.

Шыңдар неліктен сәйкес келмейді және сәйкес келмеуге тиіс

Төрт шың гомогенатта 0.5 микромолярлық концентрацияға, үйретуден кейін инъекциямен енгізілген килограмына 4 миллиграмм дозаға, аквариум суында 0.5 микромолярлық концентрацияға және эритроциттерде бір-бірінен жүз есе алшақ төмен-жоғары концентрациялар жұбына сәйкес келеді. Олардың кез келген екеуін бірдей сан деп қарастыру — әртүрлі санаттағы шамаларды теңестіру қатесі. Әр көрсеткіштің өз қисығы бар: жад үшін оңтайлы мән оксидаза белсенділігі, оттегіні тұтыну, қозғалыс белсенділігі немесе асқын тотық түзілуі үшін оңтайлы мәнмен сәйкес келуге міндетті емес. Әр концентрация бірлігі әртүрлі мағынаны білдіреді: гомогенаттағы микромолярлық концентрация, ерітіндідегі номиналды микромолярлық концентрация, жүйелік килограмына миллиграмм дозасы, плазмадағы, мидағы және митохондриялардағы концентрациялар — әртүрлі шамалар. Метилен көгінің митохондриялар мен мида жинақталуға бейімділігі олардың айырмашылығын сақтайды. Әр модельдің өз фармакокинетикасы бар: биологиялық түр, енгізу жолы және уақыт қай тінге қанша бояғыштың қанша уақыт бойы әсер ететінін анықтайды.

Метилен көгінің қауіпсіздігіндегі доза мен енгізу жолының рөлі де осы жерде маңызды. Өйткені бұл мақалалардағы жоғары дозаның әсерлері — қозғалыс белсенділігінің басылуы, қозғалыс үйлесімінің бұзылуы, бір егеуқұйрықтың өлімі, асқын тотық түзілуі — өз тәжірибе жағдайларындағы уыттылық белгілері, басқа біреу үшін қауіпсіздік шектері емес. Ал егеуқұйрыққа берілген килограмына 4 миллиграммды адамға арналған қабылдау сызбасына айналдырғысы келген кез келген адам алдымен жануарларда алынған нәтижелердің адамдағы дәлелдермен қалай байланысатынын оқуы керек: түрлер арасында килограмына миллиграмм бойынша жай ғана қайта есептеу жеткіліксіз.

Жол бермеу керек қате

Төңкерілген U пішіні қызықтырады, өйткені ол оңтайлы нүктесі белгіленген доза реттегішіне ұқсайды. Бірақ олай емес. Гормезис бір тәжірибе жағдайында бір көрсеткішке не болғанын сипаттайды. Осындай төрт сипаттаманы жинасаңыз, төрт түрлі өлшем жүйесіндегі төрт шыңды аласыз; бұл реттегішке мүлде қарама-қарсы нәрсе. Бұл қисықтарды адал пайдалану — салыстыру және сақтыққа шақыру: концентрацияға қарай әсерлердің бағыты өзгеретінін күтіңіз, әр көрсеткіштің өз нүктесінде бағытын өзгертетінін күтіңіз және бір тәжірибенің шыңын басқа биологиялық түрге, енгізу жолына, тінге немесе мақсатқа арналған дозаны негіздеу үшін пайдаланатын кез келген тұжырымға күмәнмен қараңыз. Тәжірибелік заңдылықтар мен жеке дозалау шешімдерінің айырмашылығы — бүкіл мақаланың негізгі ойы; назардан тыс қалмасын деп ол тағы бір рет айтылып отыр.

Доза–жауап туралы келесі мақаланы қалай оқу керек

Метилен көгіне қатысты кездесетін қисықтардың дерлік бәріне төрт сұрақ қоюға болады. Тік осьте қай көрсеткіш тұр және оның бағыты өзгергенде U әлде J пішіні пайда бола ма? Көлденең ось нақты қай концентрацияны көрсетеді: ерітіндідегі номиналды концентрацияны, гомогенаттағы, плазмадағы, мидағы есептік концентрацияны әлде енгізілген жүйелік дозаны ма? Оны қандай модель және қандай уақыт тәртібі берді: гомогенат па, жарық қосулы немесе өшірулі жасуша дақылы ма, үйретуге дейін немесе кейін доза берілген үйретілген жануарлар ма, тексеру қашан жүргізілген? Бақылау не болды: физиологиялық ерітінді ме, көк тағамдық бояғыш па, тасымалдаушы ерітінді ме; мақаладағы статистика әр жұптық салыстыруға қатысты тұжырымды растай ма, әлде тек жалпы пішінді ғана ма? Төрт сұрақтың бәріне жауап беретін мақала уақытыңызға тұрарлық. Ал оларсыз тек шыңды хабарлайтын мақала сізге мекенжайы жоқ сан берген.