Şîna metîlenê antîoksîdan e an pro-oksîdan? Çi encamê diguherîne

Bifikirin ku du laboratuvar heman boyaxa şîn diceribînin û encamên berevajî hev radigihînin. Di ya yekem de, mîtokondriyên mêjî yên veqetandî baştir bêhn didin û bêtir ATP çêdikin. Di ya duyem de, heman amadekirin pir zêdetir peroksîda hîdrojenê berdide. Her du rapor rast in. Ew heman çerxê ji du aliyan ve şirove dikin, û tevlihevî dema dest pê dike ku xwendevan yek ji wan aliyan wek tevahiya çîrokê dibînin.

Şaşî ew e ku bê pirsîn kîjan etîket li molekulê tê. Şîna metîlenê ji bo elektronan navbeynkar e, wek ku nexşeya hedefên wê yên biyolojiya şaneyê di çarçoveyeke berfirehtir de nîşan dide. Boyaxa oksîdkirî elektronan qebûl dike û dibe leucoMB ya bê reng. LeucoMB wan elektronan ber bi pêş ve vediguhêze û dîsa şîn dibe. Tiştê ku hûn dibînin girêdayî wê ye ku kî elektronan dide, kî wan distîne, û gelo pergal dikare peroksîda hîdrojenê ya ku di vê pêvajoyê de çêdibe paqij bike. Pirsa hêjayî pirsînê qet ne ew e ku gelo boyax antîoksîdan e. Ew e ku şert dihêlin ev navbeynkar çi bike.

Çerxa ku her du rûyan çêdike

Di tariyê de, çerxa bingehîn kurt e. NADH, NADPH, an hilgirên di zincîra bêhndanê de boyaxê redûksîyon dikin. Paşê ji bo boyaxa redûksîyonkirî çend rêyên derketinê yên hevrik hene. Ew dikare elektronan bide sîtokrom c û herikîna li dora komplekseke zirardîtî piştgirî bike; ji ber vê yekê, di bin astengkirina kompleks I an III de bêhndan û potansiyela membranê qismî vedigerin. An jî dikare elektronan rasterast bide oksîjenê, ku forma şîn ji nû ve çêdike û peroksîda hîdrojenê çêdike. Ji ber ku boyax ji nû ve çêdibe, mîqdareke biçûk dikare vê çerxê gelek caran dubare bike, bi domdarî ekvîvalentên redûksîyonê xerç bike û bi domdarî peroksîd çêbike.

Du şaxên din kîmyayê bi tevahî diguherînin. Sifir an hesinê azad bi rêya reaksiyonên cureyê Fenton wê peroksîda ku dikare belav bibe vediguherînin oksîdanên herêmî yên pir xirabkertir. Ronahiya sor şaxeke fotokîmyayî ya cuda vedike; di wê de boyaxa heyecankirî enerjiyê vediguherîne oksîjenê û oksîjena singlet çêdike, cureyek ku bi hûrgilî di şirovekirina fotokîmyaya cureya I û cureya II de tê vegotin. Çerxa redoksê ya di tariyê de, zirara ku metal zêde dikin û zirara fotodînamîk sê mekanîzmayên cuda ne ku tenê molekula wan a destpêkê hevpar e.

Matrîsa şert û encaman

Tabloya jêrîn çavkaniya hêjayî parastinê ye. Her rêzek guhêrbarekê, aliyê ku ew encamê ber bi wê ve dibe, û ceribandina li pişt wê nîşan dide. Erênî tê wateya encameke parêzer an baştirbûyî. Neyînî tê wateya bêtir oksîdan, bêtir kêmketina rezervan, an bêtir zirar.

Şert	Aliyê encamê	Ceribandinê çi nîşan da
Konsantrasyona kêm, ji 0.1 heta 1 uM, mîtokondriyên veqetandî	Biyoenerjetîka erênî tevî peroksîda zêdetir	0.1 uM xerckirina oksîjenê di mîtokondriyên dilê mişkên mezin ên saxlem û diyabetîk de baştir kir; ji 100 nM heta 1 uM, ATP, potansiyela membranê û wergirtina kalsiyûmê di mîtokondriyên mêjî yên astengkirî de qismî vegerandin, lê berdana peroksîdê di her şertê de zêde bû
Konsantrasyona bilindtir, li ser 5 uM, şaneyên bê glukoz	Sînyala neyînî ya oksîdanan	Dema glukoz tune bû, şaneyên endotelê li ser 5 uM probeke giştî ya ROS oksîd kirin û glutatîyona redûksîyonkirî winda kirin; zêdekirina glukozê rê li her duyan girt
Substratên kompleks I (glutamat tevî malat)	Bêtir peroksîd	Hem xebata li ser mîtokondriyên mêjî hem jî ya dil, bi substratên girêdayî NADH re zêdebûna berdana peroksîdê dîtin
Sûksînat tevî rotenon, mîtokondriyên dil, 0.1 uM	Di wê protokolê de peroksîda kêmtir	Di vê komê de tenê ev encama pîvana peroksîdê bi eşkere antîoksîdan bû; bala xwe bidinê ku protokolê rotenon û tevneke cuda dihewand, lewma substrat bi tenê wê rave nake
Ronahiya sor, 20 uM tevî 630 nm	Zirara neyînî ya DNA	Di tariyê de li 20 uM birînên girîng ên DNA ya mîtokondriyê tune bûn; heman konsantrasyon bi ronahiya sor re zirar da her perçeya ceribandî
Konsantrasyona pir bilind di tariyê de, 100 uM	Zirara hilbijartî ya neyînî li DNA	Birînên hilbijartî yên DNA ya mîtokondriyê li rêzên dewlemend bi pûrîn, guhêrîneke astê ji sînyala peroksîdê ya nanomolar
Sifir an hesin tevî NADH, DNA ya derveyî şaneyê	Birînên oksîdatîf ên neyînî	Sifir zirar ber bi rêzeke xaleke germ a p53 ve bir; hesin EDTA zirara berfireh çêkir; katalaz û kelatkerên metalan rê li rêyên têkildar girtin; guanîna oksîdkirî zêde bû
Glukoz heye, şaneyên destnedayî	Tamponkirina parêzer tevî çerxa leztir	Glukozê redûksîyona boyaxê zêde kir, lê stresa net kêm kir; ev bi peydakirina NADPH ji bo ji nû ve bikaranîna antîoksîdanan bi rêya pentoz fosfatê re li hev tê
Şaneyên bi askorbatê barkirî	Tevlihev: askorbat hate xerckirin, sînyala probê hate tamponkirin	Boyaxê askorbata hundirê şaneyê hêdî hêdî oksîd kir, heta dema glukoz hebû jî, û di heman demê de oksîdbûna probê qismî kêm kir; rezervên parastinê lêçûn da
Heywanên berê bi rotenonê hatine muamelekirin, boyax pêşî hatiye dayîn	Encama erênî ya tevnê	Muamelekirina pêşîn bi boyaxê birînên DNA ya mîtokondriyê yên ku rotenonê di mêjiyê navîn ê mişkan de çêkiribûn kêm kirin, tevî ku di mîtokondriyên veqetandî de peroksîd zêde kir

Xala sereke şêwaza hevpar a di nav rêzan de ye. Hilberîna peroksîdê û parastina biyolojîk du eksên cuda ne. Muameleyek dikare di heman demê de li ya yekem neyînî û li ya duyem erênî be.

Çima heman mîqdar bersivên cuda dide

Konsantrasyon kapasîteya veguhastina elektronan diyar dike, ne çarenûsê. Di xebata li ser mîtokondriyên mêjî yên destnedayî de, berdana peroksîdê ji mîtokondriyên mêjî ji 50 nM û jortir bi awayekî pîvanbar zêde bû, lê ji bo zirara eşkere ya DNA ya mîtokondriyê di tariyê de 100 uM pêwîst bû. Di navbera sînyala yekem û genotoksîsîteyê de ev bi qasî du hezar qat cudahî ye, lê ne navbera ewlehiyê ye. Pîvanên dawî, beşên şaneyê û demên rûbirûbûnê cuda ne, lewma hejmar diyarde cihê dikin, ne xalên li ser heman kevanê. Nîqaşa bersiva li gorî mîqdarê vê cure cudahiya navbera sînyala kêm û zirara bilind di çarçoveya wê ya berfirehtir a hormesîsê de bi cih dike.

Substrat diyar dike elektron ji ku derê dikevin. Şewatên girêdayî NADH ji bo hem rêya derbasbûnê ya bikêr hem jî reaksiyona bi oksîjenê ya xercker, ekvîvalentên redûksîyonê bi bolluk didin boyaxê. Kurteya ku gelek caran tê vegotin, ku sûksînat boyaxê antîoksîdan dike û glutamat wê pro-oksîdan dike, ji daneyan zêdetir encamê derdixe. Ji ber ku şerta peroksîdê ya sûksînatê di lêkolîna dil de rotenon jî dihewand û tevn û mîqdareke cuda ji xebata mêjî bi kar dianî; xebata mêjî di bin her substrat û rewşa bêhndanê de peroksîda zêdebûyî dîtibû.

Ronahî mekanîzmayê diguherîne, ne tenê mezinahiya bandorê. Di vê komê de berevajîbûna herî zelal ew e ku 20 uM di tariyê de ti bandoreke pîvanbar li perçeyên DNA ya mîtokondriyê nekir, lê 20 uM di bin ronahiya sor de zirar da hemûyan. Her kesê ku ceribandineke bi ronahî û yekeke di tariyê de berawird dike, fotokîmyayê bi çerxa redoksê re berawird dike.

Metal oksîdanê vediguherînin. Bê metal, çerxa boyaxê ya di tariyê de peroksîd çêdike; ew molekuleke ye ku dikare belav bibe û şane wê wek sînyal jî bi kar tînin. Dema sifir an hesinê berdest hebe, boyaxa ku NADH wê redûksîyon kiriye redûksîyona metalê xwedî dike, û metalê redûksîyonkirî peroksîdê li kêleka DNA vediguherîne cureyên çalak ên cureyê hîdroksîl an peroksîda sifirê. Bi vî awayî xebata derveyî şaneyê bi NADH û îyonên metalan ji heman boyaxa destpêkê hem zirara DNA ya taybet li xalên germ hem jî zirara berfireh çêkir. Rêvebirina metalan di beşa têkildar de, ne boyax bi tenê, diyar dike ka ev şax girîng e an na.

Rewşa şewatê diyar dike gelo şane dikare lêçûnê bide. Di şaneyên endotelê yên ku bi boyaxa ji 2 heta 20 uM re rûbirû bûn de, rakirina glukozê lêçûna oksîdanan eşkere kir, lê peydakirina glukozê wê ji holê rakir, her çend glukozê redûksîyona boyaxê jî leztir kir. Çerxa leztir bi parastina ku çavkaniyên wê têr in, ji çerxa hêdîtir bi parastina vala baştir e. Her îdiaya li ser oksîdanan ku rewşa glukoz an NADPH paşguh dike, wek nekamil binirxînin.

Tevn amûrên berdest diyar dike. Şaneyên endotelê bi metabolîzmaya glukozê NADPH ji nû ve çêdikin û rezervên antîoksîdanan ên sîtozolê dihewînin. Mîtokondriyên veqetandî ti yek ji wan nînin. DNA ya safkirî heta xwedî tamîrkirinê jî nîne. Encama amadekirinekê ji bo yên din kêm tiştan pêşbînî dike; ji ber vê yekê, nivîsa plankirî ya li ser bersivên taybet ên tevnan divê van pergalan ji hev cuda bihêle.

Pîvana rasterast ne parastina piştî wê ye

Gelek nivîs du astên ku ceribandin ji hev cuda dikin bi hev ve dixin. Astek dipirse çiqas oksîdan derket holê. Ya din dipirse şaneyê çawa bersiv da.

Ceribandinên peroksîdê yên cureyê Amplex herî nêzî asta yekem in, û heta ew jî herikîna net radigihînin; yanî hilberîn kêm hilweşandin kêm derxistina derve. Lêkolîna mîtokondriyên mêjî dît ku her du alî diguherin: bêtir peroksîd çêbû û paqijkirina mîqdareke peroksîdê ya bi carekê hatibû zêdekirin hêdîtir bû. Di qonaxên paştir de oksîdbûna glutatîyonê, xerckirina askorbatê, guanîna oksîdkirî û birînên DNA yên ku polîmerazê asteng dikin hene. Her gav di navbera oksîdanê û encama pîvanê de asteke biyolojîk zêde dike.

Enzîmên antîoksîdan ên ku Nrf2 wan birêve dibe û biyojeneza mîtokondriyê di asta duyem de ne. Ew bernameyên adaptasyonê ne ku palpitandineke sivik a peroksîdê dikare wan bide destpêkirin. Nivîskarên lêkolîna parastina mîtokondriyên mêjî tam vê destpêkirina bi stresa sivik pêşniyar dikin, û di heman demê de destnîşan dikin ku zincîra sedemî ya bi rêya Nrf2 li ser xebata berê radiweste, ne li ser nîşandana wan a bi tevahî. Parastina ku bi rêya proteînên nû piştî çend saetan tê, nayê wê wateyê ku kîmyaya destpêkê antîoksîdan bû. Tê wê wateyê ku bûyereke biçûk a pro-oksîdan parastineke mezintir peyda kir. Rêberên ji bo xwendina van îdiayan, di nav de sînorên ceribandinê û cudahiyên amadekirinê, mijara rêbera xwendina lêkolîna şîna metîlenê ne.

Çima ceribandin bi hev re li hev nakin

Probek giştî wek dîhîdroflûoresceîn oksîdbûna berfireh a probê radigihîne, ne konsantrasyona peroksîdê. Ew bi kîmyaya peroksîdaz û hemê ve girêdayî ye û dikare zêdebûna peroksîdê ya ku ceribandineke Amplex a kalîbrekirî dibîne nebîne. Lêkolîna mîtokondriyên mêjî peroksîda pir zêdetir dît, bêyî sînyaleke sûperoksîdê ya hevtayê wê; ev hişyariyek e li dijî veguhastina her îdiayeke tenê ya antîoksîdan a li ser bingeha boyaxê. Hevketina optîk pirseke rewa ya kontrolê ye, ji ber ku boyax ronahiya dîtbar li nêzî bandên hevpar ên heyecankirin û derdanê dimije. Lê lêkolîna bi baldarî hatî kirin li hember peroksîda bi mîqdara naskirî kalîbrasyon kir, dema rûbirûbûna bi ronahiya heyecankirinê kêm kir û sînyal pir kêm guherî, û bi elektrodeke cuda piştrast kir ku rakirina peroksîdê hêdîtir bû. Destwerdana di pîvanê de tiştek e ku divê were kontrolkirin, ne sedemek ji bo redkirina bixweber.

Encama kalsiyûmê heman pêdiviya rastbûna hûrgilî nîşan dide. Di lêkolîna dil de, dayîna boyaxê di demeke kurt de barê tevahî yê kalsiyûmê berî veguherîna derbasbûnê neguherand, lê leza wergirtina kalsiyûmê di mîtokondriyên mêjî yên astengkirî de baştir kir, di lêkolîna mîtokondriyên dil a li ser diyabetê de. Pîvanên dawî cuda ne, pergal cuda ne, nakokî tune ye.

Lîsteya kontrolê berî bawerkirina hukmekê

Her hukmê antîoksîdan an pro-oksîdan wek raporek li ser pergalekê binirxînin û pênc pirsan bipirsin. Di kîjan konsantrasyonê û di kîjan beşê de. Bi kîjan bexşkerê elektronan û kîjan qebûlkerê hevrik. Di ronahiyê de an tariyê de, û bi kîjan dirêjahiya pêlê û mîqdarê. Bi kîjan metalên berdest û kîjan rezervên şewat û antîoksîdanan ên xwedî çavkaniyên têr. Û bi kîjan ceribandinê, ku herikîna oksîdanan, zirarê an bersiva adaptasyonê dipîve. Her yek ji van bersivan biguherînin, û heman molekul dikare di matrîsê de ji parêzeriyê ber bi zirardayînê ve biçe, bêyî ku ti paradoks hebe.