مېتیلین بلو او مایتوکونډریا: د الکترون لېږد او د شواهدو بیاکتنه

دوه لابراتواري نمونې څنګ په څنګ تصور کړئ. دواړه د مغز مایتوکونډریا لري چې په روټینون مسمومې شوې دي؛ دا کیمیاوي ماده د تنفسي ځنځیر کمپلکس I بندوي. څېړونکی په یوه کې د پایپېټ په وسیله د مېتیلین بلو یو مایکرومولر مقدار اچوي. د اکسیجن مصرف تر یوه حده بېرته راګرځي. د غشا ولتاژ تر یوه حده بېرته راځي. د ATP لږ تولید بیا پیلېږي. په څنګ کې په بلې کیوېټ کې، د پراکسایډ حسګر د کیسې بله نیمایي بیانوي: د هایدروجن پراکسایډ تولید څو برابره شوی، په هر ازمویل شوي مقدار او له هر ازمویل شوي سبسټریټ سره.

دواړه لوستنې سمې دي. مېتیلین بلو د الکترونونو لېږدوونکی دی چې کولی شي د تنفسي ځنځیر له یوې زیانمنې برخې څخه جریان راتېر او روان وساتي؛ همدا لېږدوونکی د دې کار پر مهال د پراکسایډ په بڼه بیه هم اخلي. که دواړه حقیقتونه یوځای په پام کې ونیسئ، د مایتوکونډریا پر فعالیت د مېتیلین بلو علمي لیکنې د پوهېدو وړ کېږي. که یوازې یو په پام کې ونیسئ، نو د دې له مخې چې کومه مقاله مو لومړی پرانیستې، موضوع به یا معجزه ښکاري یا ګواښ.

لېږدوونکی، په ساده ژبه

تنفسي ځنځیر د لاس په لاس لېږد یوه کرښه ده. الکترونونه په کمپلکس I کې له NADH څخه، یا په کمپلکس II او اړوندو فلیوین انزایمونو کې له سوکسینېټ او ورته ورکوونکو څخه ورننوځي، له کمپلکس III څخه تېرېږي او خوځنده لېږدوونکي سایټوکروم c ته رسېږي، بیا د کمپلکس IV له لارې اکسیجن ته ځي. هر سپارل د داخلي غشا له یوې خوا بلې ته پروټونونه پمپ کوي، او رامنځته شوی ګرېډینټ د ATP تولید چلوي. هر تمځای چې بند شي، تر هغه مخکې د ځنځیر برخه درېږي.

مېتیلین بلو د یوه موازي لېږدوونکي په توګه ځان ورګډوي. اکسید شوې بڼه یې له مخکینیو لېږدوونکو الکترونونه اخلي او په بې‌رنګه احیا شوې بڼه، لیوکومېتیلین بلو، بدلېږي؛ بیا همدا بڼه الکترونونه د ځنځیر وروستیو برخو ته سپاري او بېرته نیلي کېږي. دا دوه بڼې د رېډوکس جوړې په تشریح کې بیان شوې دي، او د لاس په لاس لېږد پراخ چلند د عمومي میکانیزم په تشریح کې څېړل شوی دی. لا ناحل شوې پوښتنه دا ده چې لېږدوونکی له کوم ځایه بېرته ځنځیر ته ننوځي: د کمپلکس III د کوینول د نښلېدو له جېب څخه چې د Qo ځای په نوم پېژندل کېږي، که نېغ سایټوکروم c ته. دا چې کومه وتونکې لار برلاسې وي، په شرایطو پورې تړلې ده، لکه څنګه چې د کمپلکس III د بای‌پاس شننه یې په تفصیل بیانوي.

د الکترون لېږد تشریحي ډیاګرام چې له کمپلکس I، کمپلکس II او GPDH څخه د کمپلکس III، سایټوکروم c او کمپلکس IV له لارې تر اکسیجن پورې عادي ځنځیر ښيي؛ د مېتیلین بلو د لېږد یوه پنډه غشي په سایټوکروم c کې بېرته ننوځي، یوه ټکي‌ټکي څانګه د کمپلکس III د Qo ځای ته ځي، د پراکسایډ یوه سره اړخیزه غشي لري، او د Tretter 2014، Gureev 2019 او Svab 2021 د څېړنیزو ماډلونو نښې پکې شته.

پر ژوونکو درې څېړنو په رښتیا څه اندازه کړل

درې واړو څېړنو د مغز جلا شوې مایتوکونډریا کارولې؛ یعنې له حجرې ایستل شوي حجروي غړي چې په یوه ټاکلي بفر کې معلق شوي وو. نه بشپړې حجرې وې، نه حیواناتو ته ماده ورکړل شوې وه، او نه انساني ګډونوال وو. غلظتونه د دغو حجروي غړو شاوخوا محلول ته اشاره کوي، نه د انسان د خولې له لارې اخیستونکي مقدار ته. دا چوکاټ ثابت وساتئ، نو شمېرې روښانه مانا پیدا کوي.

لومړۍ څېړنې، چې د ګیني پګ د مغز په جلا شویو مایتوکونډریاوو کې له 100 نانومولر څخه تر 2 مایکرومولر پورې ترسره شوې وه، په یوه نمونه کې ګټه او بیه دواړه وڅېړلې. په سالمو مایتوکونډریاوو کې رنګ د استراحت پر مهال د اکسیجن مصرف لوړ کړ، خو د ADP په وسیله هڅول شوی تنفس یې بدل نه کړ، نو له تنفس سره تړلی د ATP تولید ښه نه شو. د کمپلکس I د بندېدو پر مهال، 2 مایکرومولر د ATP تولید په دقیقه کې د هر میلیګرام پر سر له 46 څخه 93 نانومولو ته بېرته لوړ کړ، په داسې حال کې چې عادي کچه نږدې 1109 وه. د کمپلکس III د بندېدو پر مهال، همدغه مقدار د ATP تولید له شاوخوا 46 څخه 63 ته لوړ کړ، په داسې حال کې چې عادي کچه نږدې 910 وه. ولتاژ او د کلسیم جذب تر یوه حده بېرته راګرځېدل. په سیانایډ د کمپلکس IV بندېدل بای‌پاس نه شول، چې دا د الکترونونو ګټوره وتونکې لار د فعال کمپلکس IV تر مخه ځای پر ځای کوي. د فعالیت هر بېرته راګرځېدل د احصایې له مخې واقعي، خو لږ وو: د ATP د عادي تولید یوه‌رقمي سلنې.

دویمې څېړنې، چې د موږک د مغزي قشر په مایتوکونډریاوو کې په شاوخوا 1 مایکرومولر کې ترسره شوې وه، د کمپلکس I بای‌پاس تایید کړ او د کمپلکس III په اړه یې یو حد وټاکه. روټینون تنفس په دقیقه کې د هر میلیګرام پر سر له شاوخوا 121 څخه تر 2 نانومولو اکسیجن ښکته کړ، او رنګ دا کچه شاوخوا 21 ته پورته کړه، یعنې د عادي کچې نږدې شپږمه برخه؛ په همدې وخت کې د غشا ولتاژ نږدې بشپړ بېرته راګرځېد. خو د کمپلکس III تر بندېدو وروسته، له 1 څخه تر 5 مایکرومولر پورې نه تنفس او نه ولتاژ بېرته راګرځېد، او بندېدو د رنګ له امله رامنځته شوی د پراکسایډ سیګنال کم کړ. لیکوالانو وړاندیز وکړ چې احیا شوی رنګ خپل الکترونونه د کمپلکس III په Qo ځای کې سپاري: کله چې دا ځای نیول شوی وي، لېږدوونکی د سپارلو لپاره ځای نه لري.

درېیمې څېړنې، چې د موږک، غټ موږک او ګیني پګ د مغز په مایتوکونډریاوو کې تر ډېره په 2 مایکرومولر کې ترسره شوې وه، دا اختلاف نېغ وازمایه او وموندله چې د کمپلکس III بندښت بای‌پاس کېدای شي. کله چې د Qo ځای مخنیوونکي مایکسوتیازول بنسټیز تنفس 88 سلنه کم کړ، رنګ د اکسیجن مصرف د نابندې کچې شاوخوا 62 سلنې ته بېرته ورساوه. په یوه مستقیمه ازموینه کې، نیم مایکرومولر رنګ له بهر ورزیات شوی سایټوکروم c احیا کړ، حتی هغه مهال چې کمپلکس III بند و؛ دا له NADH څخه د رنګ له لارې سایټوکروم c او بیا کمپلکس IV ته د تلو لارې ملاتړ کوي. خو بېرته راګرځېدلي تنفس غیرعادي چلند درلود: ورزیات شوي ADP د اکسیجن مصرف د لوړولو پر ځای کم کړ، او د ATP د تولید بندولو تنفس هڅاوه. ولتاژ یوازې تر یوه حده بېرته قطبي شو. د تنفس او ATP تولید ترمنځ له سرچپه تړاو سره د اکسیجن لوړ مصرف، د انرژۍ عادي تولید نه دی.

ولې لابراتوارونه اختلاف لري، او څه یې روښانوي

د نوعو د توپیر تشریح لومړی ناسمه ثابتېږي. درېیمې ډلې دا کار په درې ډوله ژوونکو کې تکرار کړ او په ټولو کې یې په کیفي لحاظ یو شان بای‌پاس وموند، په هغه موږک توکم کې هم چې مخکې پکې د بای‌پاس د نشتوالي راپور ورکړل شوی و. پر ځای یې توپیرونه په غلظت کې دي، یعنې 1 د 2 مایکرومولر پر وړاندې، د مخنیوونکو په مقدارونو، بفرونو، د جلا کولو په طریقو، او تر هر څه مهم، په پرتله شوي انرژیتیک حالت کې: بای‌پاس د ADP تر زیاتولو مخکې تر ټولو روښانه وي، کټ مټ هلته چې د ADP متناقض غبرګون راڅرګندېږي. له همدې امله، یو رښتینی ډیاګرام دوه په شرایطو پورې تړلې وتونکې لارې ښيي، یوه په Qo ځای کې او بله په سایټوکروم c کې. لېږدوونکی هلته سپارنه کوي چې سیمه‌ییز کیمیاوي شرایط یې اجازه ورکوي.

د پراکسایډ بیه

د بیې اړخ هم د فعالیت د بېرته راګرځېدو د اړخ په څېر ثابت دی. د ګیني پګ په څېړنه کې، رنګ په هر ازمویل شوي حالت کې د پراکسایډ خوشې کېدل لوړ کړل: د استراحت پر مهال، د ATP د تولید پر مهال او د کیمیاوي زیان پر مهال، له درې واړو سبسټریټونو سره. د ATP د تولید پر مهال، په 1 مایکرومولر کې تولید په دقیقه کې د هر میلیګرام پر سر له شاوخوا 148 څخه تر 1500 پیکومولو پورته شو، او حتی 100 نانومولر هم سیګنال له څلور برابره ډېر کړ. رنګ د پراکسایډ له منځه وړل هم نږدې 2.6 برابره ورو کړل، نو سیګنال هم چټک جوړېدل او هم ورو پاکېدل ښيي. وړاندیز شوی کیمیاوي بهیر د احیا شوي رنګ له خوا د اکسیجن مستقیمه احیا ده، پرته له دې چې سوپراکسایډ کشف شي؛ خو دا لا هم یو تعبیر دی، نه یو ثابت شوی پړاو.

د موږک څېړنه دا انځور په ګټوره بڼه پېچلی کوي. پراکسایډ د مقدار له زیاتېدو سره په تېزۍ لوړ شو؛ په 2 مایکرومولر کې، په دقیقه کې د هر میلیګرام پر سر له نږدې 76 بنسټیزې کچې څخه نږدې 2000 پیکومولو ته ورسېد، خو د کمپلکس III بندېدو د رنګ له امله رامنځته شوې برخه کمه کړه. که پراکسایډ یوازې له اکسیجن سره د احیا شوي رنګ له غبرګون څخه جوړېدای، نو د ځنځیر بندول به دومره مهم نه وو. خو مهم دي، نو ځنځیر هم ونډه لري. د انټي‌اکسیدنټ او پرو‌اکسیدنټ بیاکتنه دا دوه‌ګونی چلند په پراخ چوکاټ کې بیانوي، او د اکسیجن او ATP د پرتله کولو شننه روښانوي چې ولې یوازې د اکسیجن شمېرې هېڅکله د انرژۍ ادعا نه شي ثابتولی.

د فعالیت بېرته راګرځول رغونه نه ده

هغه عبارت چې باید نور ونه کارول شي، دا دی: «ایا مېتیلین بلو مایتوکونډریا رغوي؟» رغونه به د دوامدار سمون مانا ولري: بیا جوړ شوي کمپلکسونه، د تنفس او ATP تولید داسې تړاو چې د درمل له وتلو وروسته هم پاتې شي، په بشپړو حجرو کې بېرته رغېدل، او بیا په یوه ژوندي موجود کې ښه شوی فعالیت. له درې واړو مقالو څخه هېڅ یوه دا نه ښيي. دوی د مصنوعي کیمیاوي بندښت پر مهال په تازه جلا شویو حجروي غړو کې د لارو سمدستي بدلول ښيي، چې د ATP تولید پکې د عادي کچې یوه وړه برخه وي او کله ناکله د تنفس او ATP تولید تړاو په څرګنده عجیب وي. روټینون او انټیمایسین لابراتواري وسیلې دي، نه د زړښت یا د انسان د مایتوکونډریایي ناروغۍ ماډلونه؛ او دلته هېڅ موندنه د سالم کس لپاره د زیاتې انرژۍ مانا نه لري، چې دا د شواهدو یوه جلا پوښتنه ده او خپلې انساني څېړنې لري.

درې حدود د بایوهېکینګ هره پایله رښتینې ساتي. لومړی، د شاوخوا محلول غلظت د اخیستلو مقدار نه دی: د جلا شویو حجروي غړو شاوخوا له 0.1 څخه تر 2 مایکرومولر پورې غلظت هېڅ نه وايي چې د خولې له لارې کوم مقدار د انسان د مغز په یوه مایتوکونډریا کې همدا ازاد غلظت رامنځته کوي؛ په ځانګړي ډول ځکه چې رنګ پخپله د غشا د ولتاژ له مخې راټولېږي یا خوشې کېږي. دویم، اکسیجن انرژي نه ده: رنګ د ګټورې فاسفوریلېشن تر څنګ د دوراني غبرګونونو او د الکترونونو د لیک له لارې هم د اکسیجن مصرف لوړولی شي، نو د ATP او ولتاژ له لوستنو پرته د تنفس اندازه کول د انرژۍ د ادعا بنسټ نه شي کېدای. درېیم، ګټه او بار باید په یوه جمله کې راشي: د ولتاژ یا ATP د بېرته راګرځېدو هره وینا چې ورسره د پراکسایډ زیاتوالی نه یادوي، د تجربې ناسم راپور ورکوي. اړوند قیدونه د NAD رېډوکس توازن، د مقدار او غبرګون د اړیکې بڼه او د ازموینې لارښود دي.

یوه عملي یادونه: دا لېږد د همدې ځانګړي مالیکول ځانګړتیا ده. هغه اړوند مرکبات چې مېتیل ډلې ترې لرې شوې وي، لکه Azure B، هم د رېډوکس له پلوه فعال دي، خو چلند یې توپیر لري؛ نو یو څه تجزیه شوی محلول د بشپړ رنګ په پرتله یوه بېله تجربه ده. دا یو دلیل دی چې د یوازې فلزاتو د پلټنې پر ځای پر بشپړ فارماکوپیایي مشخصاتو او د تولید د جوپې پر خپاره شوي سند ټینګار وشي. د رڼا په وسیله پرمخ تلونکې کیمیا د هغو کارونو لپاره چې تر رڼا لاندې ترسره کېږي، یو بل ورته احتیاط ورزیاتوي، چې له سرې رڼا سره د ترکیبونو په بحث کې بیان شوی دی.

محدوده ادعا له دې ټولو سره سره پر خپل ځای پاتې کېږي او ساتل یې ارزښت لري: مېتیلین بلو کولی شي په زیانمنو، جلا شویو مایتوکونډریاوو کې د الکترونونو د یوه مشروط لېږدوونکي په توګه عمل وکړي او د پراکسایډ په بیه جریان تر یوه حده وساتي. له دې هاخوا هر څه، انرژي، اوږد عمر او رغونه، د هغو شواهدو په تمه دي چې دا څېړنې له پیله د وړاندې کولو لپاره یې نه وې طرحه شوې.