L-Artikolu
Il-blu tal-metilen u l-ferroptożi: ħadid, perossidazzjoni tal-lipidi u mewt taċ-ċelloli
Il-ferroptożi hija mewt taċ-ċelloli kkawżata minn ħsara fil-membrana. Ix-xaħmijiet poliinsaturati fil-membrani jossidaw f'reazzjoni katina, il-membrana ma tibqax tiffunzjona, u ċ-ċellola tmut. Il-ħadid huwa meħtieġ għal din il-kimika. Dik is-sentenza tiġbor il-kunċett kollu, u kull ħaġa f'dan l-artiklu tittestja parti minnu.
Il-mistoqsija hawnhekk hija aktar speċifika: x'jagħmel il-blu tal-metilen lil dik il-katina f'esperimenti fuq iċ-ċelloli, u x'juri tassew dak ir-riżultat. It-tweġiba fil-qosor hija li, f'żewġ studji fil-laboratorju, il-blu tal-metilen f'konċentrazzjonijiet nanomolari naqqas il-perossidazzjoni tal-lipidi mitokondrijali u żamm iċ-ċelloli ħajjin wara espożizzjoni għal aġenti li altrimenti jikkawżaw il-ferroptożi. It-tweġiba itwal hija aktar importanti, għax kull ħolqa fil-katina ġiet ittestjata b'intervent differenti, u kull intervent għandu l-limiti tiegħu.
Il-ferroptożi f'paragrafu wieħed
Fosfolipidu tal-membrana li għandu denb ta' aċidu xaħmi poliinsaturat għandu punt dgħajjef: atomi tal-idroġenu li jistgħu jittieħdu faċilment. Ladarba radikal jieħu wieħed minnhom, l-ossiġenu jingħaqad mal-lipidu, jifforma radikal perossiliku tal-lipidu, u dak ir-radikal jieħu atomu mil-lipidu li jmiss. Ir-reazzjoni tinfirex tul il-membrana sakemm xi ħaġa twaqqafha.
Il-mekkaniżmu ewlieni li jwaqqafha huwa enzima msejħa GPX4, li tuża l-glutatjon biex tirriduċi l-perossidi tal-lipidi għal alkoħolijiet tal-lipidi li ma jagħmlux ħsara. L-aġenti użati fil-laboratorju biex jiskattaw il-proċess jattakkaw din id-difiża f'punti definiti. L-erastin jimblokka d-dħul taċ-ċistina permezz tas-sistema xc-minus, u b'hekk iċaħħad liċ-ċellola miċ-ċisteina meħtieġa għas-sinteżi tal-glutatjon. Il-buthionine sulfoximine jimblokka s-sinteżi tal-glutatjon direttament. RSL3 jinibixxi l-GPX4 innifisha. It-tlieta jħallu l-perossidi mingħajr ma jitneħħew, iżda jagħmlu dan fi stadji differenti, għalhekk riżultat b'aġent wieħed ma jistax jiġi ġeneralizzat awtomatikament għall-oħrajn.
Il-ferroptożi hija differenti mill-apoptożi fil-karatteristiċi li jiddefinixxuha. Ma jkun hemm la kaskata ta' kaspażi u lanqas korpi apoptotiċi. Kelaturi tal-ħadid bħad-deferossamina u aġenti li jaqbdu r-radikali bħall-ferrostatin-1 irażżnuha; dan huwa t-test operattiv li r-riċerkaturi jużaw biex jikklassifikaw mewt bħala ferroptotika u mhux sempliċement nekrotika. Il-firxa usa' tal-mogħdijiet tal-mewt regolata taċ-ċelloli tqiegħed din id-distinzjoni fil-kuntest, u l-mod kif iċ-ċelloli jimmaniġġjaw il-ħadid labili jispjega għaliex il-kelazzjoni hija kontroll daqshekk deċiżiv.
Fejn jidħlu l-mitokondriji, u għaliex dan kien ikkontestat
Riċerka bikrija rrappurtat li ċ-ċelloli mingħajr DNA mitokondrijali xorta jgħaddu minn ferroptożi, u dan issuġġerixxa li l-mitokondriji mhumiex indispensabbli. Riċerka aktar tard sabet li t-tnaqqis tal-mitokondriji, jew l-imblukkar tar-respirazzjoni, jista' jrażżan il-ferroptożi kkawżata min-nuqqas taċ-ċisteina, iżda mhux dik ikkawżata mill-inibizzjoni diretta tal-GPX4. Iż-żewġ riżultati jistgħu jkunu minnhom jekk il-kontribut mitokondrijali jiddependi fuq l-aġent li jiskatta l-proċess, it-tip ta' ċellola, u fejn isseħħ il-perossidazzjoni deċiżiva.
L-istudju li fuqu huwa bbażat dan l-artiklu indirizza l-kontroversja b'sonda speċifika għal kompartiment. MitoCLox hija verżjoni ta' indikatur tal-perossidazzjoni tal-lipidi mmirata lejn il-mitokondriji: il-fluworexxenza tagħha tinbidel meta tiltaqa' ma' radikali perossiliċi tal-lipidi ġewwa l-mitokondriji. F'fibroblasti ttrattati bl-erastin, l-ossidazzjoni tas-sonda mitokondrijali dehret f'ċelloli li kienu għadhom ħajjin qabel il-mewt, u kienet eteroġenja fil-popolazzjoni. Din is-sekwenza fiż-żmien hija importanti. Perossidazzjoni li sseħħ qabel il-mewt tista' tkun kawża tagħha. Perossidazzjoni mkejla biss f'ċelloli mejta hija fdal tal-ħsara. Gwida komplementari dwar it-testijiet tal-perossidazzjoni tal-lipidi u x'tindika kull sonda tispjega għaliex il-post tas-sonda jiddetermina xi jfisser sinjal.
L-istess xejra dehret fit-tieni mudell. Fibroblasti minn pazjent b'newropatija ottika ereditarja ta' Leber, li għandhom mutazzjoni fil-kumpless I u livell bażali ogħla ta' stress ossidattiv, mietu bil-ferroptożi meta l-glutatjon ġie eżawrit, filwaqt li l-fibroblasti ta' kontroll irreżistew. L-ossidazzjoni tas-sonda mitokondrijali reġgħet seħħet l-ewwel. Id-dettalji jinsabu fl-istudju tal-perossidazzjoni tal-lipidi mitokondrijali fil-ferroptożi f'fibroblasti.
X'biddel il-blu tal-metilen f'dawn l-esperimenti
Il-blu tal-metilen huwa trasportatur redox. Il-forma ossidata tiegħu taċċetta elettroni minn proċessi kimiċi marbuta man-NADH fil-kumpless I, u l-forma ridotta tiegħu tagħtihom liċ-ċitokromu c, li jgħaddihom lill-kumpless IV. Dan joħloq mogħdija alternattiva parzjali madwar is-segment tal-katina fejn l-elettroni normalment jaħarbu lejn l-ossiġenu bħala superossidu. Il-qarrejja li jridu stampa sħiħa ta' dan it-trasferiment għandhom jibdew minn kif il-blu tal-metilen imexxi l-elettroni mill-mitokondriji.
F'fibroblasti tal-pulmun ittrattati bl-erastin, il-blu tal-metilen f'konċentrazzjoni ta' 250 nanomolar ippreserva l-vijabbiltà f'kejl tas-sopravivenza taċ-ċelloli, bħall-antiossidanti mmirati lejn il-mitokondriji SkQ1 u MitoTEMPO. Il-kontrolli jiddefinixxu l-konklużjoni. Il-ferrostatin-1, l-alfa-tokoferol u d-deferossamina wkoll ipproteġew iċ-ċelloli, u dan jikkonferma li l-mewt kienet ferroptotika. L-analogu ta' SkQ1 mingħajr grupp antiossidanti ma pproteġiex, u dan jindika l-kimika redox aktar milli akkumulazzjoni mhux speċifika. Il-protezzjoni naqset 'il fuq minn madwar 200 nanomolar ta' SkQ1, b'mod konsistenti mal-imġiba proossidanti magħrufa tal-antiossidanti tal-quinone f'konċentrazzjonijiet ogħla. Il-blu tal-metilen għandu l-istess imġiba doppja skont id-doża: jipproteġi f'livelli nanomolari baxxi f'dawn id-dixxijiet tal-kultura, iżda jista' jiġġenera perossidu tal-idroġenu permezz ta' ċikli redox meta l-konċentrazzjoni tiżdied jew meta jkun espost għal dawl qawwi. Dan it-tip ta' kuntest dwar id-doża huwa diskuss f'speċijiet reattivi tal-ossiġenu fil-mitokondriji.
L-esperimenti fuq mitokondriji iżolati mbagħad firdu s-sorsi tal-ROS. Fil-preżenza tal-ħadid ferruż, sottostrati li jitimgħu l-kumpless I flimkien mar-rotenone stimulaw l-ossidazzjoni tas-sonda. Ir-rotenone jimblokka l-katina wara s-sit tal-flavina, għalhekk it-trasportaturi ta' qabel dak il-punt jibqgħu ridotti u jħallu elettroni jaħarbu lejn l-ossiġenu mill-flavina li tħares lejn il-matriċi. Sottostrati li jitimgħu l-kumpless III flimkien mal-antimycin A pproduċew ħafna perossidu tal-idroġenu, iżda ma wasslux għal perossidazzjoni tal-lipidi. L-istess sinjal ġenerali tal-ROS, iżda post differenti u riżultat differenti. Kemm SkQ1 kif ukoll il-blu tal-metilen rażżnu l-perossidazzjoni kkawżata mill-kumpless I mingħajr ma rażżnu l-produzzjoni tal-perossidu tal-idroġenu nnifisha, u dan iqiegħed l-azzjoni tagħhom wara l-formazzjoni tal-ROS, fl-istadju tal-perossidazzjoni tal-lipidi.
L-esperimenti bit-tagħbija żejda tal-ħadid u l-indizju tal-lipofusċina
It-tieni studju eżamina l-mistoqsija min-naħa tal-ħadid. Kardjomijoċiti H9c2 esposti għal ċitrat ferriku tal-ammonju f'konċentrazzjonijiet submillimolari żviluppaw ROS mitokondrijali, perossidazzjoni tal-lipidi mitokondrijali, imbagħad ferroptożi, segwita minn akkumulazzjoni ta' pigment simili għal-lipofusċina fi żmien 24 siegħa. Il-lipofusċina hija r-residwu awtofluworexxenti ta' lipidi u proteini ossidati li fih il-ħadid u jakkumula mal-età; id-dehra rapida tagħha hawnhekk torbot il-perossidazzjoni akuta kkawżata mill-ħadid ma' markatur klassiku tat-tixjiħ. Kemm il-blu tal-metilen f'konċentrazzjonijiet nanomolari kif ukoll SkQ1 ipprevenew il-perossidazzjoni, il-mewt u l-akkumulazzjoni tal-pigment. Mitokondriji iżolati mill-qalb ikkonfermaw ix-xejra: ir-rotenone flimkien mal-ħadid ferruż ikkawża perossidazzjoni u sinjal simili għal dak ta' pigment, u ż-żewġ aġenti mblukkawh. Is-sekwenza sħiħa hija rrappurtata fl-istudju tat-tagħbija żejda tal-ħadid f'kardjomijoċiti H9c2. In-naħa tal-pigment ta' din l-istorja għandha titqies flimkien ma' lipofusċina u markaturi tat-tixjiħ taċ-ċelloli.
X'ma jurux it-testijiet tas-sopravivenza taċ-ċelloli
Kejl tal-vijabbiltà bħal CellTiterBlue jindika kemm-il ċellola f'dixx tal-kultura tibqa' metabolikament attiva wara espożizzjoni għal aġent li jiskatta l-proċess flimkien ma' aġent potenzjalment protettiv. Dan huwa test ta' mekkaniżmu f'sistema definita. Mhuwiex riżultat ta' trattament. L-ebda wieħed minn dawn l-esperimenti ma ta doża lil pazjent, kejjel eżitu ta' marda, jew stabbilixxa medda terapewtika f'ġisem.
Erba' limiti għandhom jiġu ddikjarati b'mod espliċitu. L-ewwel, il-firxa tat-tipi ta' ċelloli hija ristretta: fibroblasti trasformati tal-pulmun, fibroblasti primarji tal-ġilda li jinkludu linja waħda b'marda mitokondrijali, u linja ta' kardjomijoċiti tal-far, flimkien ma' mitokondriji iżolati minn qalb ta' far. Is-sensittività varjat minn linja għal oħra, u l-linja LHON intgħażlet apposta minħabba l-vulnerabbiltà mhux tas-soltu tagħha. It-tieni, l-aġenti li jiskattaw il-proċess jirrappreżentaw kundizzjonijiet estremi tal-laboratorju: imblukkar sħiħ tat-trasport jew tas-sinteżi, u tagħbijiet ta' ħadid li l-ebda tessut ma jiltaqa' magħhom b'mod akut. It-tielet, il-konċentrazzjoni ma tistax tiġi kkonvertita b'sempliċi multiplikazzjoni. Konċentrazzjoni nanomolari fil-mezz tal-kultura mhijiex doża għall-bniedem, u d-distribuzzjoni tal-blu tal-metilen, ir-riduzzjoni tiegħu għall-forma bla kulur fid-demm u fit-tessuti, l-espożizzjoni għad-dawl, u l-potenzjal tal-membrana kollha jintervjenu bejn dixx tal-kultura u persuna. Ir-raba', is-sondi jirrapportaw dak li jiġri fil-kompartiment tagħhom stess. L-ossidazzjoni ta' MitoCLox turi li ffurmaw radikali tal-lipidi mitokondrijali; ma turix li t-tiċrit tal-membrana plażmatika, x'aktarx l-avveniment finali, ġie pprevenut direttament aktar milli evitat permezz ta' intervent fi stadju preċedenti.
Għalhekk il-konklużjoni onesta hija din: f'dawn il-mudelli, il-ROS derivati mill-kumpless I flimkien mal-ħadid iwasslu għal perossidazzjoni tal-lipidi mitokondrijali li sseħħ qabel il-ferroptożi, u l-blu tal-metilen f'konċentrazzjonijiet baxxi jinterrompi dak is-segment. Kull konklużjoni li tmur lil hinn minn dak is-segment teħtieġ esperimenti differenti fl-annimali u mbagħad fil-bnedmin.