Il-blu tal-metilen u l-mitokondriji: it-trasport tal-elettroni u l-evidenza

Immaġina żewġ preparazzjonijiet ħdejn xulxin. It-tnejn fihom mitokondriji tal-moħħ avvelenati bir-rotenone, sustanza kimika li timblokka l-Kumpless I tal-katina respiratorja. F’waħda minnhom, l-esperimentatur iżid doża mikromolari ta’ blu tal-metilen b’pipetta. Il-konsum tal-ossiġnu jirkupra parzjalment. Il-vultaġġ tal-membrana jerġa’ lura parzjalment. Terġa’ tibda ftit sintesi tal-ATP. Fil-kuvetta ta’ ħdejha, sensur tal-perossidu jirrakkonta n-nofs l-ieħor tal-istorja: il-produzzjoni tal-perossidu tal-idroġenu żdiedet b’diversi drabi, f’kull doża ttestjata, b’kull substrat ippruvat.

Iż-żewġ qari huma korretti. Il-blu tal-metilen jittrasferixxi l-elettroni u jista’ jżomm il-kurrent għaddej billi jevita taqsima bil-ħsara tal-katina respiratorja, iżda waqt dan l-istess trasferiment għandu spiża f’perossidu. Jekk iżżomm iż-żewġ fatti f’moħħok fl-istess ħin, il-letteratura dwar l-effett tal-blu tal-metilen fuq il-funzjoni mitokondrijali ssir ċara. Jekk iżżomm wieħed biss, tidher bħala miraklu jew theddida, skont liema artiklu xjentifiku ftaħt l-ewwel.

It-trasferiment, spjegat b’mod sempliċi

Il-katina respiratorja hija sensiela ta’ trasferimenti. L-elettroni jidħlu fil-Kumpless I (minn NADH) jew fil-Kumpless II u f’enzimi relatati tal-flavin (mis-suċċinat u donaturi simili), jgħaddu mill-Kumpless III lejn it-trasportatur mobbli ċitokromu c, imbagħad mill-Kumpless IV lejn l-ossiġnu. Kull trasferiment jippompja protoni minn naħa għall-oħra tal-membrana ta’ ġewwa, u l-gradjent li jirriżulta jmexxi s-sintesi tal-ATP. Imblokka kwalunkwe stazzjon u l-fluss ta’ qablu jieqaf.

Il-blu tal-metilen jidħol bħala kurrier parallel. Il-forma ossidata tiegħu tieħu l-elettroni minn trasportaturi ta’ qabel, u ssir il-forma ridotta bla kulur, il-lewkoblu tal-metilen, li mbagħad tgħaddi dawk l-elettroni ’l quddiem lejn trasportaturi ta’ wara u terġa’ ssir blu. Iż-żewġ forom huma deskritti f’ir-rakkont tal-koppja redox, u l-imġiba usa’ tat-trasferiment tinsab f’l-ispjegazzjoni tal-mekkaniżmu ġenerali. Il-mistoqsija miftuħa hija fejn il-kurrier jerġa’ jidħol fil-katina: fil-but ta’ rbit tal-quinol tal-Kumpless III magħruf bħala s-sit Qo, jew direttament fiċ-ċitokromu c. Liema ħruġ jiddomina jiddependi fuq il-kundizzjonijiet, kif tispjega fid-dettall l-analiżi tal-mogħdija li tevita l-Kumpless III.

X’kejlu fil-fatt tliet studji fuq annimali gerriema

It-tliet studji kollha użaw mitokondriji iżolati tal-moħħ, jiġifieri organelli mneħħija miċ-ċellula u sospiżi f’soluzzjoni buffer definita. Ebda ċellula intatta, ebda annimal li ngħata doża, ebda parteċipant uman. Il-konċentrazzjonijiet jirreferu għas-soluzzjoni li ddawwar l-organelli, mhux għal doża orali għall-bniedem. Żomm dan il-qafas fiss u n-numri jitkellmu ċar.

L-ewwel studju, fuq mitokondriji iżolati tal-moħħ ta’ fniek tal-Indi f’konċentrazzjonijiet minn 100 nanomolari sa 2 mikromolari, identifika l-benefiċċju u l-ispiża f’preparazzjoni waħda. F’mitokondriji b’saħħithom, il-kolorant żied il-konsum tal-ossiġnu waqt il-mistrieħ iżda ħalla r-respirazzjoni stimulata mill-ADP bla bidla, għalhekk il-produzzjoni tal-ATP akkoppjata mar-respirazzjoni ma tjibitx. Meta l-Kumpless I kien imblukkat, 2 mikromolari rrestawraw is-sintesi tal-ATP minn 46 għal 93 nanomol kull minuta għal kull milligramma, meta mqabbla ma’ rata normali qrib 1109. Meta l-Kumpless III kien imblukkat, l-istess doża rrestawrat l-ATP minn madwar 46 għal 63, meta mqabbla ma’ rata normali qrib 910. Il-vultaġġ u l-assorbiment tal-kalċju rkupraw parzjalment. L-imblukkar tal-Kumpless IV biċ-ċjanur ma setax jiġi evitat, u dan iqiegħed il-ħruġ utli tal-elettroni qabel Kumpless IV li jkun qed jaħdem. Kull irkupru kien statistikament reali u żgħir: perċentwali b’ċifra waħda tal-produzzjoni normali tal-ATP.

It-tieni studju, fuq mitokondriji tal-kortiċi tal-moħħ ta’ ġrieden f’madwar 1 mikromolari, ikkonferma l-mogħdija li tevita l-Kumpless I u stabbilixxa limitu fil-Kumpless III. Ir-rotenone naqqas ir-respirazzjoni minn madwar 121 għal inqas minn 2 nanomol ta’ ossiġnu kull minuta għal kull milligramma, u l-kolorant għollieha għal madwar 21, bejn wieħed u ieħor wieħed minn kull sitt partijiet tal-livell normali, filwaqt li l-vultaġġ tal-membrana rkupra kważi għalkollox. Iżda wara l-imblukkar tal-Kumpless III, la r-respirazzjoni u lanqas il-vultaġġ ma rkupraw fil-medda minn 1 sa 5 mikromolari, u l-imblukkar rażżan is-sinjal tal-perossidu kkawżat mill-kolorant. L-awturi pproponew li l-kolorant ridott iwassal l-elettroni tiegħu fis-sit Qo tal-Kumpless III: meta dak is-sit ikun okkupat, il-kurrier ma jkollux fejn iwassalhom.

It-tielet studju, fuq mitokondriji tal-moħħ ta’ ġrieden, firien u fniek tal-Indi prinċipalment f’2 mikromolari, ittestja direttament dan in-nuqqas ta’ qbil u sab li blokk tal-Kumpless III jista’ jingħeleb permezz ta’ mogħdija alternattiva. Meta l-inibitur tas-sit Qo myxothiazol naqqas ir-respirazzjoni bażali bi 88 fil-mija, il-kolorant irrestawra l-konsum tal-ossiġnu għal madwar 62 fil-mija tar-rata mingħajr imblukkar. F’test dirett, nofs mikromolari rriduċa ċitokromu c eżoġenu anki waqt li l-Kumpless III kien imblukkat, u dan jappoġġja mogħdija minn NADH, permezz tal-kolorant, lejn iċ-ċitokromu c u mbagħad lejn il-Kumpless IV. Iżda r-respirazzjoni rrestawrata ġabet ruħha b’mod anormali: ADP miżjud naqqas il-konsum tal-ossiġnu minflok żiedu, u l-imblukkar tas-sintesi tal-ATP stimula r-respirazzjoni. Il-vultaġġ reġa’ ppolarizza parzjalment biss. Konsum għoli tal-ossiġnu b’akkoppjar maqlub mhuwiex produzzjoni normali tal-enerġija.

Għaliex il-laboratorji ma jaqblux, u x’jiċċara l-kwistjoni

L-ispjegazzjoni bbażata fuq l-ispeċi hija l-ewwel waħda li ma treġix. It-tielet grupp irrepetiet ix-xogħol fi tliet speċi ta’ annimali gerriema u kiseb l-istess mogħdija alternattiva kwalitattiva fit-tlieta, inkluża r-razza ta’ ġrieden li fiha kien ġie rrappurtat li din il-mogħdija kienet assenti. Minflok, dak li jvarja huwa l-konċentrazzjoni (1 kontra 2 mikromolari), id-dożi tal-inibituri, il-buffers, il-metodi ta’ iżolament, u fuq kollox l-istat enerġetiku mqabbel: il-mogħdija alternattiva tidher l-aktar ċar qabel iż-żieda tal-ADP, eżatt fejn tidher ir-rispons paradossali għall-ADP. Għalhekk, dijagramma li tirrifletti l-evidenza turi żewġ ħruġ li jiddependu fuq il-kundizzjonijiet, wieħed fis-sit Qo u wieħed fiċ-ċitokromu c. Il-kurrier iwassal fejn il-kimika lokali tippermettilu jwassal.

L-ispiża f’perossidu

In-naħa tal-ispiża hija konsistenti daqs in-naħa tal-irkupru. Fix-xogħol fuq il-fniek tal-Indi, il-kolorant żied ir-rilaxx tal-perossidu f’kull kundizzjoni ttestjata: waqt il-mistrieħ, waqt is-sintesi tal-ATP u meta l-funzjoni kienet imfixkla kimikament, bit-tliet substrati kollha. Waqt is-sintesi tal-ATP, il-produzzjoni telgħet minn madwar 148 għal aktar minn 1500 pikomol kull minuta għal kull milligramma f’1 mikromolari, u anki 100 nanomolari żiedu s-sinjal għal aktar minn erba’ darbiet. Il-kolorant naqqas ukoll il-veloċità tat-tneħħija tal-perossidu b’fattur ta’ madwar 2.6, għalhekk is-sinjal jirrifletti formazzjoni aktar mgħaġġla flimkien ma’ tneħħija aktar bil-mod. Il-kimika proposta hija t-tnaqqis dirett tal-ossiġnu mill-kolorant ridott mingħajr superossidu li jista’ jinstab, għalkemm din tibqa’ interpretazzjoni aktar milli pass ippruvat.

Ix-xogħol fuq il-ġrieden jikkomplika l-istampa b’mod utli. Il-perossidu żdied ħafna mad-doża, minn linja bażi qrib 76 għal kważi 2000 pikomol kull minuta għal kull milligramma f’2 mikromolari, iżda l-imblukkar tal-Kumpless III rażżan il-komponent ikkawżat mill-kolorant. Kieku l-perossidu kien ġej biss mir-reazzjoni tal-kolorant ridott mal-ossiġnu, l-imblukkar tal-katina ma kellux ikollu daqshekk effett. Iżda għandu, għalhekk il-katina tipparteċipa. L-analiżi tal-effetti antiossidanti u proossidanti tqiegħed din id-duwalità f’kuntest usa’, u l-analiżi tal-ossiġnu kontra l-ATP tispjega għaliex in-numri tal-ossiġnu waħedhom qatt ma jiddeċiedu jekk pretensjoni dwar l-enerġija hijiex valida.

L-irkupru mhuwiex tiswija

Il-frażi li għandha titwarrab hija “il-blu tal-metilen isewwi l-mitokondriji?”. Tiswija tkun tfisser korrezzjoni dejjiema: kumplessi mibnija mill-ġdid, akkoppjar li jibqa’ wara li l-mediċina titlaq, irkupru f’ċelloli intatti, u mbagħad funzjoni mtejba f’organiżmu ħaj. Ebda wieħed mit-tliet artikli ma juri dan. Juru bidla immedjata fir-rotta f’organelli iżolati reċentement waqt imblukkar kimiku artifiċjali, bi produzzjoni tal-ATP li tkun frazzjonijiet żgħar tan-normal u xi drabi b’akkoppjar tassew stramb. Ir-rotenone u l-antimycin huma għodod tal-laboratorju, mhux mudelli tat-tixjiħ jew tal-mard mitokondrijali uman, u xejn hawn ma jfisser aktar enerġija għal persuna b’saħħitha. Dik hija mistoqsija separata dwar l-evidenza bil-letteratura tagħha stess dwar il-bnedmin.

Tliet limiti jżommu kwalunkwe konklużjoni dwar il-biohacking onesta. L-ewwel, il-konċentrazzjoni fis-soluzzjoni mhijiex doża: 0.1 sa 2 mikromolari madwar organelli iżolati ma jgħidu xejn dwar liema ammont orali jipproduċi dik il-konċentrazzjoni ħielsa f’mitokondriju tal-moħħ uman, speċjalment billi l-kolorant jakkumula jew jiġi rilaxxat skont il-vultaġġ tal-membrana nnifsu. It-tieni, l-ossiġnu mhuwiex enerġija: il-kolorant jista’ jżid il-konsum tal-ossiġnu permezz ta’ ċikli u tnixxija, kif ukoll permezz ta’ fosforilazzjoni produttiva, għalhekk ir-respirometrija mingħajr qari tal-ATP u tal-vultaġġ ma tiġġustifikax pretensjoni dwar l-enerġija. It-tielet, il-benefiċċju u l-piż għandhom jissemmew fl-istess sentenza: kwalunkwe dikjarazzjoni dwar vultaġġ jew ATP irrestawrati li tħalli barra ż-żieda simultanja fil-perossidu tirrapporta l-esperiment ħażin. Kwalifiki relatati jinkludu l-bilanċ redox ta’ NAD, il-forma tar-rispons għad-doża u l-gwida għall-analiżijiet sperimentali.

Nota prattika waħda: it-trasferiment huwa proprjetà tal-molekula eżatta. Sustanzi relatati demetilati bħal Azure B huma wkoll attivi fir-redox, iżda għandhom imġiba differenti, għalhekk soluzzjoni parzjalment degradata tagħmel esperiment differenti minn wieħed b’kolorant intatt. Dik hija raġuni waħda biex tinsisti fuq l-ispeċifikazzjoni farmakopejali sħiħa u dokument ippubblikat tal-lott, aktar milli test għall-metalli biss. Il-kimika mmexxija mid-dawl iżżid twissija parallela għal użi taħt illuminazzjoni, diskussa taħt il-kombinazzjonijiet mad-dawl aħmar.

Il-pretensjoni limitata tibqa’ valida minkejja dan kollu u ta’ min iżommha: il-blu tal-metilen jista’ jaġixxi bħala kurrier tal-elettroni li jiddependi fuq il-kundizzjonijiet f’mitokondriji iżolati bil-ħsara, u jippreserva parzjalment il-fluss bi spiża f’perossidu. Kull ħaġa lil hinn minn hekk — enerġija, lonġevità, tiswija — tistenna evidenza li dawn l-istudji qatt ma kienu mfassla biex jipprovdu.