Член
Метиленско сино и хормеза: зошто кривите на одговор на доза можат да го сменат правецот
Еден стаорец добива 4 милиграми метиленско сино на килограм откако ќе научи да препознава предмет, а следниот ден го памети. Друг стаорец добива 50 и едвај го врти тркалото за трчање. Молекулата е иста. Правецот на ефектот не е. Секој што прочитал повеќе од неколку трудови за метиленско сино се сретнал со овој пресврт, кој има и име: хормеза, двофазен одговор во кој ниската и високата изложеност го менуваат истиот мерен исход во спротивни правци.
Името е корисно само ако знаете што ветува, а што не. Оваа статија разгледува четири објавени збирки податоци за метиленско сино, секоја со сопствен мерен исход, опсег на концентрации и експериментална поставка, и покажува зошто хемијата на бојата ги прави ваквите пресврти веродостојни. Завршува со предупредувањето на кое упатуваат податоците: крива што достигнува врв во еден експеримент е опис на тој експеримент, а не метод за избор на лична доза.
Образецот има име, а името има потесно значење отколку што звучи
Терминот хормеза го вовеле Саутам и Ерлих во 1943, а Калабрезе и Болдвин му ја дале современата квантитативна форма: адаптивен двофазен одговор, создаден директно или преку компензација по нарушување на хомеостазата. Забележете што недостига во таа дефиниција. Зборот корисен не се појавува. Хормезата кажува дека кривата го менува правецот, ништо повеќе.
Обликот што го гледате зависи од тоа кој мерен исход е поставен на вертикалната оска. Кога исходот е позитивна функција, како ензимска активност, потрошувачка на кислород или резултат на тест за меморија, стимулацијата при ниска доза проследена со инхибиција при висока доза исцртува превртено U. Кога исходот е нешто непожелно, како зачестеност на заболување, потиснувањето при ниска доза проследено со засилување при висока доза исцртува J или U. Иста врска, различна ордината. Повеќето истражувања за метиленско сино мерат позитивни функции, па оваа статија зборува за криви во облик на превртено U, со разбирање дека буквата е избор при графичкото прикажување.
Прегледот од 2008 што ги собра хорметичките одговори на метиленското сино го конкретизира размерот. Во однесувањето, физиологијата и биохемијата, одговорите во стимулативната зона достигнуваат приближно 130 до 160 проценти од контролата, со просек близу 140, пред да се вратат на контролното ниво, а потоа да паднат под него додека дозата продолжува да расте. Тој опсег е резиме на многу експерименти, а не својство на молекулата. Секоја крива подолу има сопствен врв во сопствени единици.
Зошто токму оваа молекула би требало да го смени правецот на ефектот
Метиленското сино не е едноставен донор на електрони. Тоа е реверзибилен преносител. Оксидираната сина форма прифаќа електрони и станува безбојна редуцирана форма, а редуцираната форма може да ги предаде тие електрони понатаму. Преносот на електрони што стои зад овие криви е опишан во објаснувањето за тоа како метиленското сино ги пренесува електроните, а тука токму тој преносител е суштината.
При ниски концентрации, тој циклус нуди алтернативен пат за клеточното дишење. Редуцираната боја може да се оксидира кај цитохром оксидазата, завршниот ензим на синџирот за транспорт на електрони, зголемувајќи ја брзината на неговите каталитички циклуси, заедно со потрошувачката на кислород и респираторниот капацитет. При повисоки концентрации, истата хемија со силен афинитет кон електрони почнува да се натпреварува со нормалниот синџир наместо да му помага: ги пренасочува електроните од нивната вообичаена патека, директно троши кислород и создава реактивни кислородни видови наместо корисна енергија. Мала количина каталитички преносител — поголем проток; прекумерен конкурентски одвод — помал. Хемијата ја прави промената на правецот веродостојна, иако не гарантира ништо за тоа каде кој било конкретен мерен исход ќе го достигне врвот.
Независен доказ за зависноста од концентрацијата доаѓа од клетки што воопшто немаат митохондрии. Во експериментите со еритроцити од 1976, ниска концентрација од 1 микромолар го стимулирала хексозо-монофосфатниот шант преку патека што силно зависела од оксихемоглобинот, додека стократно повисока концентрација од 0.1 милимолар речиси не зависела од присуството на оксихемоглобин и создавала водороден пероксид според сите три употребени методи на испитување. Иста боја, два механизма, разделени според концентрацијата. Еритроцитите не можат да вршат клеточно дишење, па ова не е митохондриска крива, но покажува дека редокс-хемијата на бојата го менува карактерот со растењето на концентрацијата, токму она што го бара објаснувањето за митохондриите.
Четири криви, четири поставки
Сликата подолу ги прикажува повторно четирите збирки податоци една до друга. Секој панел ги задржува сопствените оски и услови, бидејќи нивното преклопување на една скала би било првата невистина што оваа статија би можела да ја каже. Приказот е шематски; точните вредности и услови се во текстот.
Панел A: цитохром оксидаза во хомогенат од мозок на стаорец. Најјасната митохондриска крива доаѓа од секундарен извор, прикажана во прегледот врз основа на податоци од хомогенат од мозок на стаорец: околу 138 проценти од контролната активност при 0.5 микромолар, враќање на контролното ниво близу 5 микромолар, пад под почетното ниво близу 10 микромолар, каде што авторите претпоставуваат дека бојата ги одзема електроните од нормалните комплекси на синџирот. Хомогенат, микромолар, спектрофотометриско испитување. Таа реченица е целиот контекст, а кривата нема значење надвор од него.
Панел B: меморија кај стаорци и трчање во тркало. Во студијата за меморија кај стаорци, ефектите од единечни инјекции дадени по обуката биле испитани 24 часа подоцна. Дозите од 1 до 10 милиграми на килограм не создале разлики во локомоторната активност и хранењето во однос на физиолошкиот раствор, додека 50 до 100 милиграми на килограм нагло го намалиле трчањето во тркало (медијана од 35 наспроти 279 вртежи), а највисоката доза предизвикала накострешување на влакната, некоординирани движења и една смрт. Дозата од 4 милиграми на килограм ги подобрила хабитуацијата и препознавањето предмети: третираните стаорци поминале речиси 10 секунди повеќе со новиот предмет. Потрошувачката на кислород во мозокот се зголемила и во хомогенат изложен на ниски микромоларни концентрации на редуцирана боја и во мозоци земени 24 часа по доза од 1 милиграм на килограм in vivo. Забележете го разграничувањето: за однесувањето биле користени системски дози по обуката, а за потрошувачката на кислород биле користени концентрации во хомогенат плус една доза in vivo; тоа се два експеримента, а не една крива.
Панел C: зебра-рибички во лавиринт во облик на T. Во студијата со зебра-рибички, обучените риби биле потопени 12 часа по обуката во бањи со номинални концентрации од 0.1, 0.5, 5.0 или 10.0 микромолар, со сина прехранбена боја како контрола. Групата со 0.5 микромолар постигнала најдобри резултати, групата со 5.0 била еднаква на контролата, а групата со 10.0 постигнала послаби резултати од групите со пониска доза. Со панелот доаѓаат и две предупредувања. Микромоларната концентрација во бањата не е микромоларна концентрација во крвта или мозокот; меѓу водата во аквариумот и ткивото стојат распределбата и акумулацијата. И статистичката поткрепа е послаба отколку што сугерира обликот: високата доза се разликувала од групите со пониска доза, но не биле пријавени други значајни разлики меѓу групите. Кривата е реална, но непрецизна.
Панел D: шантот во еритроцитите. Мец и соработниците споредиле 1 микромолар со 0.1 милимолар во човечки еритроцити во услови на воздух, јаглерод моноксид и мешавина што доведувала до речиси целосно претворање на хемоглобинот во карбоксихемоглобин при физиолошки притисок на кислород. Стимулацијата при ниска доза нагло опаднала без оксихемоглобин; стимулацијата при висока доза речиси не се променила. Пероксид се појавил само при високата доза. Овој панел припаѓа покрај другите како приказ на хемијата, а не како четврта точка на некаква заедничка крива: без митохондрии, стократна разлика во концентрацијата, контролирани гасни мешавини.
Зошто врвовите не се совпаѓаат и не би требало да се совпаѓаат
Четирите врва се на 0.5 микромолар во хомогенат, 4 милиграми на килограм инјектирани по обуката, 0.5 микромолар во аквариумска вода и пар ниска наспроти висока концентрација со стократна разлика во еритроцити. Да се третираат кои било две од нив како иста бројка е категоријална грешка. Секој мерен исход има сопствена крива: оптимумот за меморијата не мора да се совпаѓа со оптимумот за активноста на оксидазата, потрошувачката на кислород, локомоторната активност или создавањето пероксид. Секоја единица за концентрација означува нешто различно: микромоларната концентрација во хомогенат, номиналната микромоларна концентрација во бања, системската доза во милиграми на килограм и концентрациите во плазма, мозок и митохондрии се различни величини, а склоноста на метиленското сино да се акумулира во митохондриите и мозокот ги одржува тие разлики. Секој модел додава сопствена фармакокинетика: видот, патот на примена и временскиот распоред одредуваат кое ткиво ќе биде изложено на колку боја и колку долго.
Тука е важна и улогата на дозата и патот на примена во безбедноста на метиленското сино, бидејќи ефектите од високите дози во овие трудови — потисната моторна активност, некоординирани движења, еден угинат стаорец, создавање пероксид — се сигнали за токсичност во нивните конкретни поставки, а не безбедносни граници за некој друг. А секој што е во искушение да претвори 4 милиграми на килограм кај стаорец во режим за човек, прво треба да прочита како наодите кај животни се поврзуваат со доказите кај луѓе: едноставното пренесување на милиграми на килограм од еден вид на друг е несоодветно.
Грешката што треба да се избегне
Превртеното U е привлечно бидејќи изгледа како регулатор за дозирање со означена идеална точка. Не е тоа. Хормезата опишува што се случило со еден мерен исход во една поставка. Соберете четири такви описи и ќе добиете четири врва во четири системи на единици, што е спротивно на регулатор. Чесната употреба на овие криви е споредбена и предупредувачка: очекувајте ефектите да го сменат правецот со концентрацијата, очекувајте секој мерен исход да го смени правецот во сопствена точка и не верувајте во тврдења што го позајмуваат врвот од еден експеримент за да оправдаат доза кај друг вид, со друг пат на примена, во друго ткиво или за друга цел. Разликата меѓу експерименталните обрасци и личните одлуки за дозирање е поентата на целата оваа статија, повторена уште еднаш за да не се пропушти.
Како да го читате следниот труд за одговор на доза
Четири прашања се применливи на речиси секоја крива за метиленско сино што ќе ја сретнете. Кој мерен исход е на вертикалната оска и дали неговиот пресврт би исцртал U или J. Која концентрација всушност ја прикажува хоризонталната оска: номинална во бања, во хомогенат, во плазма, проценета во мозокот или применета системска доза. Кој модел и временски распоред ја создале: хомогенат, клеточна култура со вклучено или исклучено осветлување, обучени животни што добиле доза пред или по обуката, испитани во кој момент. И што било користено како контрола: физиолошки раствор, сина прехранбена боја, носач, и дали статистиката во трудот го поддржува секое тврдење за споредба меѓу две групи или само општиот облик. Труд што одговара на сите четири прашања вреди да го прочитате. Труд што пријавува врв без нив ви дал бројка без адреса.