Метилений хөхийг эсийн амьсгалтай холбосон туршилтууд

Фибринийг нь зайлуулсан хүний цусыг 37 °C-д гурван цаг байлгахад түүнд агуулагдах хүчилтөрөгчийн ойролцоогоор хоёр хувийг хэрэглэдэг. Инкубацийн өмнө бага хэмжээний метилений хөх нэмбэл мөн тэр цус хүчилтөрөгчийнхөө ойролцоогоор жаран таван хувийг хэрэглэнэ. Эсүүдэд юу ч өөрчлөгдөөгүй. Зөвхөн уусмал өөрчлөгдсөн.

Энэ тоо Жонс Хопкинсийн Жорж Харроп, Э. С. Гусман Баррон нарын 1928 оны өгүүллээс гаралтай бөгөөд метилений хөх эсийн амьсгалыг сайжруулдаг гэх өргөн давтагддаг дүгнэлтийн эх сурвалж юм. Энэ дүгнэлт худал биш ч сонсогдож байгаагаасаа илүү хязгаарлагдмал утгатай.

Хүснэгт дэх тоо үнэндээ юуг хэмжсэн бэ

Хэмжсэн эцсийн үзүүлэлт нь хийн шинжилгээгээр тогтоосон хүчилтөрөгчийн шингээлт байв. Харроп, Баррон нар шинээр авсан цусыг 10 °C-д хөвөнгөөр шүүж цагаан эсүүдийг зайлуулаад, дээжийг хүчилтөрөгчөөр хангаж, хуваан нэг хэсэгт нь будаг нэмж, инкубацийн дараа хоёр хэсгийг хоёуланг нь шинжилжээ. Лейкоцитын тоо нэг шоо миллиметрт ойролцоогоор мянгаас давах нь ховор байв. Хүчилтөрөгчийн хэрэглээг дээжийн анхны хүчилтөрөгчийн агууламжаас алга болсон хувиар илэрхийлсэн.

Тэд нүүрсхүчлийн хийг мөн хэмжсэн боловч энэ удаад арга нь хүндрэл учруулжээ. Фибринийг нь зайлуулсан цус инкубацийн эхний цагт судалж буй урвалтай холбоогүй шалтгаанаар 100 mL тутамд хоёр миллимоль хүртэл нүүрсхүчлийн хий ялгаруулж байсан тул бүхэл цуснаас гаргасан амьсгалын коэффициентийг ашиглах боломжгүй байв. Зөвхөн Локкийн уусмал дахь угаасан эсүүд тайлбарлах боломжтой үзүүлэлт өгсөн бөгөөд будагтай болон будаггүй үед эдгээр нь 0.73–0.80 хооронд төвлөрч байжээ.

Энэ бол ач холбогдолгүй жижиг зүйл биш. Эдгээр өгүүлэлд «амьсгал» гэдэг нь битүү сав доторх хийн солилцоог хэлнэ. Хүчилтөрөгчийн хэрэглээ ба ашиглах боломжтой энергийн гарцын ялгааг хүчилтөрөгчийн хэрэглээ ATP-ийн талаар юуг хэлж, юуг хэлж чаддаггүй тухай өгүүлэлд тусад нь авч үзсэн.

Эсүүд хамгийн бага амьсгалдаг үед будаг хамгийн их нэмэгдүүлсэн

Хөхтөн амьтдын боловсорсон эритроцитын хүчилтөрөгчийн хэрэглээ бараг хэмжигддэггүй. Харин шувуудын бөөмтэй эритроцитынх хэмжигддэг. Харроп, Баррон нар хоёуланг нь туршсан бөгөөд энэ ялгаа тэдний тайлбарын гол тулгуур болсон.

Хөхтөн амьтдын дээжид будаг хэрэглээг хорь–тавин дахин нэмэгдүүлжээ. Эсүүд нь аль хэдийн амьсгалж байсан галууны цусанд энэ хурдыг хоёр дахинаас илүү нэмэгдүүлээгүй. Анхны амьсгалын түвшин өндөр байх тусам будаг нэмж үзүүлэх нөлөө бага байв.

Ижил хамаарал нэг зүйлийн дотор ч ажиглагдсан. Боловсроогүй эсүүд агуулсан, жинхэнэ полицитемитэй өвчтөний цусны дээж будаггүй үед хүчилтөрөгчийнхөө 11.3 хувийг хэрэглэсэн бол эрүүл донорын угаасан эсүүдэд энэ үзүүлэлт 2.8 хувь байв. Будаг нэмэхэд хэрэглээ нь зөвхөн 63.4 хувь хүрч, зургаа дахин хурдассан бол хэвийн эсүүдийнх бараг гуч дахин хурдасжээ. Будаг боловсорсон эсүүдийг боловсроогүй эсүүдтэй төстэй байдлаар ажиллахад хүргэсэн бөгөөд зохиогчид ч үүнийг ингэж тайлбарласан.

Цианид үүнийг зогсоох ёстой байсан

Цианид эсийн исэлдэлтийг зогсоодог нь мэдэгдэж байв. Гэсэн ч Харроп, Баррон нар үүнийг будагтай хамт нэмжээ.

Үхрийн цусны үр дүн энэ дүр зургийг төлөөлнө. Юу ч нэмээгүй үед гурван цагийн дотор хүчилтөрөгчийн агууламж эзлэхүүний хувиар 22.61-ээс 22.03 болж буурсан. Метилений хөх нэмэхэд 12.84 болсон. Метилений хөх болон нэг молярын таван мянганы нэг концентрацтай калийн цианид нэмэхэд 12.74 болж буурчээ. Будагны нөлөө үндсэндээ өөрчлөгдөөгүй.

Зураг: хүний эритроцитын бичил амьсгалын тасралтгүй бичлэг. Сум нь метилений хөх нэмсэн мөчийг заана. Үүнээс өмнө муруй бараг хэвтээ байсан бол дараа нь тогтвортой өсжээ. Харроп, Баррон, Journal of Experimental Medicine 48:207–223 (1928), PMID 19869478-аас хуулбарлав.

Тэд будаг хүчилтөрөгч зөөгчийн үүрэг гүйцэтгэж, «хөхтөн амьтдын боловсорсон, бөөмгүй эритроцитоос алга болсон бодисыг нөхөж байна» гэж дүгнэсэн. Хоёр жилийн дараа Рокфеллерийн хүрээлэнгийн Михаэлис, Саломон нар энэ санал зөрөлдөөнийг хожим ч хэвээр үлдсэн хэлбэрээр томьёолжээ. Будагны нөлөө нэг бол «будагны санамсаргүй шинж чанар», эсвэл будаг нь «организмд байдаг үл мэдэгдэх ямар нэг бодисын загвар» байв. Энэ хоёр хувилбарын алийг нь зөв болохыг эцэслэн тогтоогоогүй. Харин одоо эсүүдийг хавьгүй нарийн тодорхойлох боломжтой болсон.

Элэгний ханд мөн адил нөлөө үзүүлсэн

Михаэлис, Саломон нар эрхтнүүдийн хүйтэн усан ханд ижил өдөөлт үүсгэдгийг харуулсан. Хархны элэгний ханд хамгийн хүчтэй байсан бөгөөд дараа нь бөөр, дэлүү, төмсөг оржээ. Тархи, булчин, цусны ийлдэс бага эсвэл огт нөлөөгүй байв.

Дараа нь тэд хандыг нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн орчинд туршсан. Ханд эсвэл будгаар өдөөгдсөн амьсгал 98 хувийн нүүрстөрөгчийн дутуу исэл, 2 хувийн хүчилтөрөгчийн холимогт өөрчлөгдөөгүй. Ижил хийн холимог мөөгөнцөр болон шувууны бөөмтэй эритроцитын амьсгалыг ойролцоогоор 60–80 хувиар дарангуйлсан нь нүүрстөрөгчийн дутуу исэлд мэдрэг амьсгалын ферментийн тухай Варбургийн тайлбартай нийцэж байв. Иймээс эдийн энэ үл мэдэгдэх бодис нь Варбургийн фермент биш байжээ.

Судалгааны явцад хэд хэдэн боломжит бодисыг үгүйсгэсэн. Ангижирсан глутатион болон цистеин нь зөвхөн өөрсдийн исэлдэлтэд шаардагдах хэмжээний хүчилтөрөгчийн хэрэглээг үүсгэжээ. Харден, Янг нарын коферментийг мөн үгүйсгэсэн. Учир нь энэ бодис булчинд хамгийн их агуулагддаг ч булчин бараг хамгийн бага нөлөө үзүүлсэн. Хэдхэн жилийн өмнө нэрлэгдсэн Кейлиний цитохром мөн адил зөрчилтэй тулгарсан. Идэвхтэй бодис эсийн бөөмөөс гаралтай гэсэн өөрсдийн санааг тэд ердөө таамаг гэж нэрлэжээ.

Нөлөө илрэхэд тодорхой нөхцөл шаардлагатай байв

Эсүүд бүтэн байх ёстой байв. Нэрмэл ус эсвэл давтан хөлдөлтөөр үүсгэсэн гемолиз нь будаг болон хандын аль алинд үзүүлэх хариу урвалыг арилгаж, хэсэгчилсэн гемолиз нь хэмжээндээ тохирсон бууралт үүсгэжээ.

Сахар мөн шаардлагатай байв. Глюкоз, фруктоз, сахароз нь будгаар өдөөгдсөн амьсгалыг дэмжсэн бол маннитол дэмжээгүй. Сахаргүй үед амьсгал огт явагдаагүй бөгөөд энэ явцад будаг эсүүдийг гэмтээж байгаа мэт харагдсан тул нэг эсвэл хоёр цагийн дараа глюкоз нэмэхэд амьсгал сэргэхгүй байв. Будаг эсэд шаардлагатай бүтцийн нэг бүрэлдэхүүнийг исэлдүүлж байж магадгүй гэж зохиогчид таамагласан.

Гэрэл тусгахад будагны нөлөө мэдэгдэхүйц нэмэгдсэн ч харанхуйд мөн тодорхой ажиглагдсан. Бусад ангижрах чадвартай будаг өөр өөрөөр үйлчилжээ: толуилений хөх метилений хөхтэй дүйцэх эсвэл түүнээс давсан нөлөөтэй байсан бол индиго дисульфонат бараг нөлөөгүй байв. Будагны исэлдэн ангижрах потенциал ба нөлөөний хэмжээний хооронд тодорхой хамаарал илрээгүй бөгөөд зохиогчид үүнийг мембраны нэвчимтгий чанар, хоруу чанартай холбон тайлбарласан.

Нөлөө нь амьсгалтай бус, исэлттэй уялдсан

Барроны 1930 оны судалгаа эсийн суспензээс хархны хэвийн эрхтэн болон шилжүүлэн суулгасан хавдрын эдийн зүсмэл рүү шилжсэн.

Аэроб гликолизгүй эдүүдэд метилений хөх нөлөөгүй эсвэл хүчилтөрөгчийн хэрэглээг бага зэрэг дарангуйлсан: бөөрөнд ойролцоогоор 14 хувь, нойр булчирхайд ойролцоогоор 14 хувь, элгэнд ойролцоогоор 5 хувь. Хүчилтөрөгчтэй орчинд исэлт явуулдаг эдүүдэд хэрэглээг нэмэгдүүлсэн: дэлүүнд ойролцоогоор 8 хувь, тархинд ойролцоогоор 13 хувь. Хавдарт ажиглагдсан өсөлт хүний хөхний карциномд ойролцоогоор 27 хувиас тахианы Раусын саркомд 80 гаруй хувь хүртэл байсан бөгөөд эд тус бүрийн аэроб гликолизтой ойролцоогоор пропорционал байв.

Зураг: цэг бүр нэг төрлийн эдийг илэрхийлнэ. Хэвтээ тэнхлэг нь аэроб гликолиз, босоо тэнхлэг нь метилений хөх нэмсний дараах хүчилтөрөгчийн хэрэглээний өөрчлөлт юм. Өгөгдлийг Баррон, Journal of Experimental Medicine 52:447–456 (1930), 6-р хүснэгт, PMID 19869777-аас авав.

Дараа нь цианидын туршилт эсрэг дүр зургийг харуулсан. Өмнө нь хариу урвал үзүүлээгүй эдүүдийн амьсгалыг цианидаар хориглож, исэлт илэрхий болоход будаг хүчилтөрөгчийн хэрэглээг дахин нэмэгдүүлсэн: бөөрөнд ойролцоогоор 59 хувь, элгэнд ойролцоогоор 19 хувь, дэлүүнд ойролцоогоор 286 хувь, төмсөгт ойролцоогоор 200 хувь.

Баррон будгийг эс эсвэл эдийн исэлт явуулах чадварыг шалгах сорил болгон ашиглаж болно гэж санал болгоод, нэг таамгаар өгүүллээ төгсгөжээ: будаг агуулсан орчинд хавдрыг олон үеэр өсгөвөрлөх нь хэзээ нэгэн цагт хавдрын бодисын солилцоог хэвийн эдийнхтэй адил болгож, тэр өөрчлөлтийг тогтвортой хадгалж магадгүй. Энэ бол 1930 онд дэвшүүлсэн судалгааны асуулт. Эмчилгээний тухай мэдэгдэл биш.

Эдгээр туршилт юуг хэмжих боломжгүй байсан бэ

1928 болон 1930 онд «амьсгал» гэдэг нь хүчилтөрөгчийн хэрэглээг хэлж байв. Аденозин трифосфатыг анх 1929 онд мэдээлсэн бөгөөд тусгаарласан митохондри электрон дамжуулахын зэрэгцээ фосфатыг эстержүүлдэг болохыг 1949 онд харуулсан. Метилений хөхийн тухай эрт үеийн эдгээр өгүүллийн аль нь ч энерги үүсэлтийг хэмжих боломжгүй байсан бөгөөд хэмжсэн гэж ч мэдэгдээгүй.

Хоёр дахь асуудал нь эсүүд өөрсдөө юм. Хөхтөн амьтдын боловсорсон эритроцит митохондри агуулдаггүй. Ретикулоцитын шатанд тэд сонгомол аутофагийн замаар митохондри, рибосомоо зайлуулдаг. Тиймээс боловсорсон улаан эс гликолизоор ажиллаж, пентоз-фосфатын замаа ATP бус, голчлон NADPH авахын тулд ашигладаг. 1928 оны туршилтуудад засаж сэргээх электрон зөөвөрлөх гинж байгаагүй. Хүчилтөрөгчийг хэрэглэсэн ямар ч үйл явц өөр зүйл хийж байсан гэсэн үг.

Тэр өөр үйл явц юу байсныг одоо нэлээд сайн тайлбарладаг болсон. Метилений хөх эсийн ангижруулагч эквивалентуудаас электрон хүлээн авч лейкометилений хөх болдог. Энэ нь молекул хүчилтөрөгчөөр дахин исэлдэж, мөчлөгийг гүйцээнэ. Хүний улаан эсэд NADPH-хамааралт флавин редуктаза болон түүнтэй холбоотой дисульфид редуктазууд ангижруулах шатыг гүйцэтгэдэг. Тэмдэглэсэн глюкоз ашигласан 1976 оны судалгаагаар будаг гексоз-монофосфатын салаа замыг өдөөдөг, бага концентрац дахь нөлөө нь оксигемоглобиноос хамаардаг, харин илүү өндөр буюу 0.1 mM концентрацад устөрөгчийн хэт исэл үүсдэг болохыг тогтоожээ. Ангижирсан будаг хүчилтөрөгчтэй урвалд ороход фосфатын холбоо бус, хэт исэл үүсдэг.

Митохондрид явагдах үйл явц нь түгээмэл тоймуудад өгүүлдгээс илүү маргаантай. Судалгааны нэг чиглэлд будаг I комплексийн орчмоос электрон авч цитохром c-д дамжуулдаг гэж үздэг. Өөр нэг судалгаагаар хулганы тархины митохондрид антимицинаар хориглосны дараа амьсгалыг сэргээж чаддаггүйг тогтоож, электрон хүлээн авах байрлалыг харин III комплексийн убихинол холбогдох хэсэгт хамааруулсан. Гурав дахь судалгаагаар бага концентрац нь тайван үеийн хүчилтөрөгчийн хэрэглээг нэмэгдүүлсэн ч ADP-ээр өдөөгдсөн амьсгалыг өөрчлөөгүй. Үүнийг хамгийн шууд илэрхийлсэн дүгнэлт нь метилений хөхөөр өдөөгдсөн хүчилтөрөгчийн хэрэглээ исэлдэлтийн фосфоржилтоос огт хамаардаггүй гэсэн санаа юм: амьсгалын гинжийг дарангуйлсан үед ч, тийм гинжгүй бэлдцэд ч энэ хэрэглээ үргэлжилсэн.

Энэ хоёр хэмжигдэхүүний зөрүүг шууд хэмжсэн судалгаа ч бий. Хархны элэгнээс тусгаарласан митохондрид будагны концентрацыг нэмэгдүүлэхэд амьсгалын хяналтын харьцаа буурч, хөөлт үүссэн бөгөөд зохиогчид үүнийг исэлдэлтийн фосфоржилтын холбоос алдагдах үзэгдэл гэж тайлбарласан. Перфуз хийсэн хархны элгэнд метилений хөх хүчилтөрөгчийн хэрэглээг нэмэгдүүлсэн ч ATP ба ADP-ийн харьцаа буурчээ.

Эмнэлзүйн баримтууд ч ижил санааг илэрхийлдэг. Метгемоглобинемийг NADPH-хамааралт ангижруулах замаар үйлчлэх метилений хөхийг биеийн жингийн килограмм тутамд ойролцоогоор нэгээс хоёр миллиграммаар судсаар тарьж эмчилдэг бөгөөд илүү өндөр тун нь эмчилж буй эмгэгийг өөрөө үүсгэдэг. Мөн тэр тоймд хордлогын эсрэг нөлөө нь бүтэн эритроцитод хамгийн их, гемолизтой үед буурдаг гэж тэмдэглэсэн. Энэ нь 1930 оны гемолизын талаарх үр дүн далан гурван жилийн дараа эмнэлгийн нөхцөлд дахин ажиглагдсан хэрэг юм. Ашигтай болон хортой нөлөө нь тунгийн нэг босгоны хоёр талд оршдог нэгдлийн тунг хүчилтөрөгчийн хэрэглээний хэмжилтээс таамаглан тогтоож болохгүй.

Үйлдвэрлэлийн цувралыг яагаад авч үзэх ёстой вэ

Харроп, Баррон нар дахин анхаарахуйц нэг зүйл ажигласан. Метилений хөх өөрөө спектроскопт метгемоглобины онцлог хоёр зурвасын хооронд зурвас үүсгэдэг бөгөөд энэ нь «өнгөц ажиглахад амархан андуурал үүсгэж болзошгүй» гэжээ. Будаг илрүүлэх гэж буй бодистой төстэй харагдаж чадна.

Ижил асуудал химийн түвшинд ч бий. Бага хэмжээний бүрэлдэхүүн болж агуулагдах хамааралтай фенотиазин нь өөрийн гэсэн исэлдэн ангижрах шинж, нэвчимтгий чанар, хоруу чанартай. Баримтжуулсан нэг тохиолдол үүний ач холбогдлыг тодорхой харуулдаг: метилений хөхийн иоджуулалтыг судлахад ойролцоогоор 7–8 хувийн Azure B агуулсан дээжүүдэд голчлон иоджуулсан Azure B үүссэн. Өөрөөр хэлбэл урвалд метилений хөх бус, хольц давамгайлжээ.

Метилений хөхийг лабораторид, будах ажлын ширээнд эсвэл аквариумд урвалж болгон ашиглаж буй хэн ч тухайн үйлдвэрлэлийн цувралын шинж чанарыг тогтоогоогүй бол тодорхойгүй бүрэлдэхүүнтэй ажиллаж байна гэсэн үг. Хамааралтай бодисууд, бодисын таньц, элементийн хольц, үлдэгдэл уусгагч, шатаалтын үлдэгдэл нь туршилтыг дагалдах бичиг цаас биш, туршилтын нэг хэсэг юм. Blupreme метилений хөхөө эмийн үйлдвэрлэгчээс авч, зөвхөн хүнд металлуудыг бус USP-ийн бүх шаардлагыг шалгасан шинжилгээний бүрэн гэрчилгээг нийтэлдэг. Шинжилгээний гэрчилгээг унших заавар болон USP зэрэглэлийн тэмдэглэгээ юуг баталж, юуг баталдаггүй тухай өгүүллүүдэд баримт бичгийг мэдэгдэлтэй нь хэрхэн тулгаж шалгахыг тайлбарласан.

Тоо зөв байсан

1928 болон 1930 оны туршилтууд нямбай хийгдсэн бөгөөд гол ажиглалт нь өнөөдөр ч хүчинтэй: ангижрах чадвартай будаг бараг амьсгалдаггүй эсийн хүчилтөрөгчийн хэрэглээг тайван үеийнхээс нь олон дахин нэмэгдүүлж чадна. Ингэхдээ цианидын хориглодог шатыг дамжихгүй.

Алдаа нь хожим «амьсгал» гэдгийг орчин үеийн утгаар нь ойлгох үед гардаг. Хийн солилцооны хэмжилт электронууд хүчилтөрөгчид хүрснийг хэлнэ. Тэдгээрийн аль нэгийг ATP үүсгэхэд ашигласан эсэхийг хэлэхгүй бөгөөд митохондригүй эсэд энэ хоёр дүгнэлтийн хоорондох зөрүү хамгийн их байдаг. Метилений хөх эсэд хэрхэн үйлчилдэг тухай өргөн хүрээний зураглал энэ ялгааг илүү өргөн хүрээнд авч үздэг бол будагнаас эм болсон энэ нэгдлийн түүх нэхмэлийн будаг анх хэрхэн эдгээр туршилтад оролцох болсныг тайлбарладаг.