Како функционира метиленското сино? Редокс-хемија и механизми

Затворена колба на лабораториска маса е најкраткиот чесен вовед во тоа како функционира метиленското сино. Вода, гликоза, малку натриум хидроксид и доволно боја за течноста да стане длабоко, недвосмислено сина. Почекајте неколку минути и сината боја исчезнува сè додека колбата не изгледа како да содржи вода. Протресете ја и бојата веднаш се враќа. Потоа повторно избледува и ќе продолжи така сè додека има гликоза подготвена да предава електрони и кислород подготвен да ги прима.

Кај бојата не се променило ништо освен бројот на електрони што ги носи. Во оксидирана состојба е сина. Во редуцирана состојба не е. Речиси сè друго во терапевтската и истражувачката литература за оваа молекула произлегува од тој единствен реверзибилен чекор, бидејќи молекула што може да земе електрони од еден партнер и да ги предаде на друг е посредник, а посредникот сам по себе не прави ништо. Што ќе направи зависи целосно од тоа што се наоѓа на секој негов крај.

Две форми и зошто парот е важен

Оксидираната форма е рамен, позитивно наелектризиран прстенест систем. Таа рамна, наелектризирана форма е причината поради која се наслагува врз нуклеинските киселини, се врзува за сиалилирани структури на клеточните мембрани и силно апсорбира видлива светлина помеѓу приближно 600 и 700 nanometres, што е делот од спектарот што човечкото око го восприема како сино.

Редуцираната форма е поинаква. Таа нема полнеж, се раствора во масти наместо во вода и е безбојна. Нејзината јонизација е многу ниска при pH-вредноста во телото, од редот на неколку per cent. Затоа редуцираната молекула лесно ја преминува клеточната мембрана со дифузија, а откако ќе влезе внатре, каде што средината е пооксидирачка, може повторно да се оксидира и практично да остане заробена. Оксидираниот прстенест систем е рамен; редуцираниот може да се извиткува. Тие структурни последици, како и самата промена на бојата, се дел од приказната за двете форми и подетално се обработени во споредбата на метиленското сино и леукометиленското сино.

Примање електрони

Оксидираната боја ќе прифати електрони од широк спектар донори. Гликозата во демонстрациската колба е еден од нив. Во клетката, други се редуцираните пиридински нуклеотиди и компонентите на митохондрискиот синџир за транспорт на електрони. Кога метиленското сино се редуцира во ткиво што содржи кислород, циклусот што го воспоставува ги троши и редукцискиот агенс и кислородот и создава реактивни кислородни видови, главно водород пероксид. Бојата излегува од циклусот непроменета, подготвена повторно да го помине.

Последната точка објаснува една противречност што инаку изгледа како невнимателност. Во литературата метиленското сино се опишува и како прооксиданс и како антиоксиданс, а и двата описа може да се оправдаат. Тоа може да го потисне создавањето супероксид така што дејствува како вештачки прифаќач на електрони, пренасочувајќи го протокот на електрони подалеку од ензимските места каде што кислородот инаку би се претворил во супероксидни радикали. Во култури на клетки од црн дроб е покажано дека предизвикува создавање ензими од антиоксидативната одбрана од фаза 2, вклучувајќи тиоредоксин редуктаза 1 и NADPH хинон оксидоредуктаза. Која од двете страни ќе ја видите зависи од тоа на кој крај од посредничкиот пренос во тој момент недостигаат електрони. Прашање како „дали метиленското сино е антиоксиданс“ не е добро поставено сè додека не кажете во кој систем, при која концентрација и во присуство на што друго.

Предавање на електроните понатаму

Откако бојата ќе задржи дополнителен електрон, следно може да се случат три сосема различни нешта, а тие обично се опишуваат под еден наслов. Не треба.

Може да го предаде електронот на метален центар. Најјасен пример е хемоглобинот што е оксидиран од ферозна во ферична состојба. Во таа состојба не може да пренесува кислород. Во црвените крвни клетки, еден ензим ја редуцира бојата, а потоа редуцираната боја неензимски им предава електрони на оксидираното хем-железо, со што го обновува функционалниот хемоглобин и ја враќа бојата во нејзината оксидирана форма. Бојата при ова не се троши; таа кружи низ циклусот. Клиничката слика што се заснова на оваа реакција е болничка тема, а објаснувањето за метиленското сино кај метхемоглобинемија опфаќа како се користи и зошто неговата употреба се надгледува толку внимателно.

Чесна забелешка за изворите: двата прегледни труда врз кои е изградена оваа статија не го наведуваат истиот редукциски кофактор за ензимскиот чекор, при што едниот наведува NADH, а другиот NADPH. Несогласувањето е реално и не е разрешено во изворите достапни тука, па најбезбедниот опис е улогата што ја има секој дел, наместо да се наведе едно име на кофактор.

Може да пренесе енергија или електрон на кислород, ако има светлина. Овој пат постои само при осветлување. Возбудената боја преминува во триплетна состојба, а оттаму се можни два механизма. Во првиот, возбудената боја директно стапува во интеракција со соседна молекула, земајќи водород или пренесувајќи електрон, со што се создаваат радикали; реакцијата со вода на овој начин создава хидроксилни радикали. Во вториот, енергијата на возбуда се пренесува на самиот кислород, при што се создава синглетен кислород, силно електрофилен вид што се распаѓа во рок од микросекунди и општо е прифатен како главниот пат преку кој осветленото метиленско сино ги оштетува микробните клетки. Меѓу документираните исходи се реакциите со липидите и пептидите на клеточната обвивка, како и со гуанинските бази во DNA.

Практичната последица од овој пат е дека осветлувањето ги менува бројките за редови на големина. Во податоците собрани од Wainwright и Crossley, метиленското сино против Pseudomonas aeruginosa има минимална бактерицидна концентрација од околу 500 micromolar во темница и околу 25 micromolar при светлосна доза од 12 joules per square centimetre. Против еден сој на Staphylococcus aureus, вредностите во темница и под осветлување се и двете 5 micromolar. Со други зборови, дали молекулата воопшто се смета за антимикробна не е својство само на молекулата; тоа е својство на молекулата заедно со светлината.

Може да дејствува директно на ензимско место, без посредничкиот пренос. Метиленското сино го оксидира ферозното железо врзано за синтазата на азотен оксид, со што го деактивира ензимот. Ја блокира растворливата гванилат циклаза, а меѓу 1 и 10 micromolar е вообичаената лабораториска концентрација што се користи за таа цел. Ја инхибира моноамин оксидазата тип A со IC50 меѓу 27 и 180 nanomolar, што е механизмот зад добро документираната интеракција со инхибиторите на повторното преземање на серотонин и причината поради која лековите интеракции на метиленското сино се посебна категорија.

Овие три патишта се хемиски различни. Нивното сведување на едно тврдење дека метиленското сино функционира преку редокс-циклирање е главната причина поради која толку многу текстови за него истовремено звучат самоуверено и нејасно.

Четири разлики што одредуваат дали едно тврдење за механизмот воопшто значи нешто

Која форма. Редуцираната боја не е заменлива со оксидираната боја. Инхибицијата на ацетилхолинестеразата ја илустрира замката: при долга инкубација in vitro, метиленското сино постепено се редуцира во својата безбојна форма, а инхибицијата слабее, бидејќи редуцираната молекула не го инхибира тој ензим. Анализа што трае доволно долго за да ја промени формата ќе прикаже послаб ефект и ќе наведе кон погрешно објаснување.

Која концентрација. Лабораторискиот опсег за инхибиција на растворливата гванилат циклаза е 1 до 10 micromolar. За целосно укинување на преносот посредуван од глутамат во хипокампални пресеци од стаорец биле потребни 5 до 50 micromolar. Токсични ефекти во клеточни култури се пријавени над 100 micromolar. Ова не се исти експерименти, а механизам потврден при 50 micromolar не е автоматски применлив кај пациент чија плазматска концентрација е само дел од тоа.

Кој начин на примена. Апсолутната орална биорасположливост е околу 72 per cent, а терминалниот плазматски полуживот е 5 до 7 hours. Оралната примена создава повисоки концентрации во цревата и црниот дроб; интравенската примена создава повисоки концентрации во мозокот. Начинот на примена одредува кое ткиво ќе се сретне со електроните.

Кој модел и дали светлата биле вклучени. Голем дел од литературата за механизмите се состои од истражувања во клеточни култури и кај глодари, а in vitro резултатите за оваа молекула зависат од изложеноста на светлина, мембранскиот потенцијал и редокс-состојбата на клетките, бидејќи и светилката на микроскоп е доволна за да ја фотосензитизира. Меѓу 65 и 85 per cent од применетата доза се редуцира во безбојната форма во црвените крвни клетки и периферното ткиво. Секоја од овие променливи се наоѓа меѓу чист механизам во лабораториски сад и тврдење за човек.

Зошто прашањето за чистотата е хемиско прашање

Осветлувањето го деметилира метиленското сино. Првиот производ е Azure B, потоа Azure A, па тионин, а повисокиот интензитет на светлина предизвикува поголемо разградување од понискиот. Затоа молекула чија корисност се состои во способноста да прима и предава електрони е и молекула чии веројатни производи на разградување се блиски хемиски сродници што остануваат во истиот раствор. Составот на она што се наоѓа во садот не е козметички детал.

Тоа е причината поради која усогласеноста со спецификацијата USP е значајниот тест за купувачот. Производ што не ја исполнува е боја, а бојата содржи нечистотии, вклучувајќи Azure B, тешки метали и резидуални растворувачи, кои човек што ја голта не ги сака. Дополнителна замка е продавач што тестира само за тешки метали и го претставува резултатот како целосна усогласеност. Blupreme соработува со фармацевтски производител на метиленско сино и ја тестира целата спецификација: идентитет, чистота, органски нечистотии, резидуални растворувачи, елементарни нечистотии, остаток по жарење, микробиолошки граници и бактериски ендотоксини. Документот за лабораториско тестирање за секоја серија е објавен, а изборот на добавувач во голема мера се сведува на проверка дали тој документ постои и што опфаќа.

Еден реверзибилен пар. Неколку патишта што произлегуваат од него. Патот одредува какво тврдење може да се направи. :::