ලිපිය
මෙතිලීන් බ්ලූ සහ ෆෙරොප්ටෝසිස්: යකඩ, ලිපිඩ පෙරොක්සිකරණය සහ සෛල මරණය
ෆෙරොප්ටෝසිස් යනු පටලයට සිදුවන හානිය හේතුවෙන් ඇතිවන සෛල මරණයයි. පටලවල ඇති බහු අසංතෘප්ත මේද දාම ප්‍රතික්‍රියාවකදී ඔක්සිකරණය වෙයි; පටලයේ ක්‍රියාකාරීත්වය බිඳ වැටී සෛලය මිය යයි. මෙම රසායනික ක්‍රියාවලියට යකඩ අවශ්‍ය වේ. සමස්ත සංකල්පය එම ප්‍රකාශයෙන් දැක්වෙන අතර, මෙම ලිපියේ ඇති සියල්ල එහි එක් කොටසක් පරීක්ෂා කිරීමකි.
මෙහි ප්‍රශ්නය වඩාත් සීමිතය: සෛල පරීක්ෂණවලදී මෙතිලීන් බ්ලූ එම දාමයට කුමක් කරන්නේද, එම ප්‍රතිඵලය සැබවින්ම පෙන්වන්නේ කුමක්ද? කෙටි පිළිතුර නම්, රසායනාගාර අධ්‍යයන දෙකකදී nanomolar සාන්ද්‍රණවල මෙතිලීන් බ්ලූ මයිටොකොන්ඩ්‍රියා ලිපිඩ පෙරොක්සිකරණය අඩු කළ අතර, සාමාන්‍යයෙන් ෆෙරොප්ටෝසිස් ඇතිකරන ප්‍රේරක යෙදීමෙන් පසුවද සෛල ජීවත්ව තබාගත් බවයි. දිගු පිළිතුර වඩා වැදගත්ය. එයට හේතුව දාමයේ සෑම සම්බන්ධයක්ම වෙනස් මැදිහත්වීමකින් පරීක්ෂා කර තිබීමත්, සෑම මැදිහත්වීමකටම සීමා තිබීමත්ය.
එක් ඡේදයකින් ෆෙරොප්ටෝසිස්
බහු අසංතෘප්ත මේද අම්ල වලිගයක් දරන පටල ෆොස්ෆොලිපිඩයක දුර්වල ස්ථානයක් ඇත: පහසුවෙන් උදුරාගත හැකි හයිඩ්‍රජන් පරමාණු. මුක්ත ඛණ්ඩකයක් එවැන්නක් උදුරාගත් පසු, ලිපිඩයට ඔක්සිජන් එකතු වී ලිපිඩ පෙරොක්සිල් මුක්ත ඛණ්ඩකයක් සෑදෙයි. එම මුක්ත ඛණ්ඩකය ඊළඟ ලිපිඩයෙන් හයිඩ්‍රජන් උදුරාගනී. යමක් එය නවත්වන තුරු ප්‍රතික්‍රියාව පටලය දිගේ පැතිරෙයි.
මෙය නවත්වන ප්‍රධාන සංඥාව GPX4 නම් එන්සයිමයයි. එය ග්ලූටතයෝන් භාවිතයෙන් ලිපිඩ පෙරොක්සයිඩ් හානිකර නොවන ලිපිඩ ඇල්කොහොල් බවට ඔක්සිහරණය කරයි. රසායනාගාර ප්‍රේරක මෙම ආරක්ෂාවට නිශ්චිත ස්ථානවලදී පහර දෙයි. එරැස්ටින්, system xc-minus හරහා සිස්ටීන් ඇතුළට ප්‍රවාහනය වීම අවහිර කරයි. එමගින් ග්ලූටතයෝන් සංස්ලේෂණයට අවශ්‍ය සිස්ටෙයින් සෛලයට හිඟ කරයි. බියුතියොනීන් සල්ෆොක්සිමීන් ග්ලූටතයෝන් සංස්ලේෂණය සෘජුවම අවහිර කරයි. RSL3, GPX4 ම නිෂේධනය කරයි. මේ තුනම පෙරොක්සයිඩ් ඉවත් නොවී පවතින්නට සලස්වන නමුත්, ඒවා එසේ කරන්නේ වෙනස් පියවරවලදීය. එබැවින් එක් ප්‍රේරකයකින් ලැබුණු ප්‍රතිඵලයක් අනෙක් ප්‍රේරකවලට ස්වයංක්‍රීයව සාමාන්‍යකරණය කළ නොහැක.
ෆෙරොප්ටෝසිස් නිර්වචනය කරන ලක්ෂණ අනුව එය ඇපොප්ටෝසිස්වලින් වෙනස් වේ. එහි කැස්පේස් ප්‍රතික්‍රියා අනුක්‍රමයක් හෝ ඇපොප්ටෝටික් දේහිකා හෝ නැත. ඩෙෆෙරොක්සමීන් වැනි යකඩ කීලේටක සහ ෆෙරොස්ටැටින්-1 වැනි මුක්ත ඛණ්ඩක හසුකරගන්නා කාරක එය මර්දනය කරයි. මරණයක් හුදෙක් නෙක්‍රෝසිස් නිසා සිදුවන්නක් නොව ෆෙරොප්ටෝසිස් නිසා සිදුවන්නක් ලෙස හඳුනාගැනීමට පර්යේෂකයන් භාවිත කරන ප්‍රායෝගික පරීක්ෂණය මෙයයි. නියාමනය වන සෛල මරණ මාර්ග පිළිබඳ පුළුල් පසුබිම මෙම වෙනස පැහැදිලි කරයි. එසේම, සෛල පහසුවෙන් ප්‍රතික්‍රියා කරන යකඩ හසුරුවන ආකාරය, කීලේටකරණය මෙතරම් තීරණාත්මක පාලන පරීක්ෂණයක් වන්නේ ඇයිද යන්න පැහැදිලි කරයි.
මයිටොකොන්ඩ්‍රියා අදාළ වන්නේ කොතැනදීද, ඒ පිළිබඳ මතභේදයක් තිබුණේ ඇයිද
මුල් අධ්‍යයනවලින් වාර්තා වූයේ මයිටොකොන්ඩ්‍රියා DNA නොමැති සෛලවලද ෆෙරොප්ටෝසිස් සිදුවන බවයි. එයින් මයිටොකොන්ඩ්‍රියා අත්‍යවශ්‍ය නොවන බව යෝජනා විය. පසුකාලීන අධ්‍යයනවලින් හෙළි වූයේ මයිටොකොන්ඩ්‍රියා ප්‍රමාණය අඩු කිරීමෙන් හෝ ශ්වසනය අවහිර කිරීමෙන්, සිස්ටෙයින් හිඟය නිසා ඇතිවන ෆෙරොප්ටෝසිස් මර්දනය කළ හැකි නමුත් සෘජු GPX4 නිෂේධනයෙන් ඇතිවන ෆෙරොප්ටෝසිස් එසේ මර්දනය කළ නොහැකි බවයි. මයිටොකොන්ඩ්‍රියා දායකත්වය ප්‍රේරකය, සෛල වර්ගය සහ තීරණාත්මක පෙරොක්සිකරණය සිදුවන ස්ථානය මත රඳා පවතී නම්, ප්‍රතිඵල දෙකම සත්‍ය විය හැක.
මෙම ලිපියට පදනම වන අධ්‍යයනය එම මතභේදය විමසා බැලුවේ නිශ්චිත සෛල මැදිරියකට විශේෂිත පරීක්ෂණ සංවේදකයක් භාවිතයෙනි. MitoCLox යනු මයිටොකොන්ඩ්‍රියා ඉලක්ක කරන ලිපිඩ පෙරොක්සිකරණ දර්ශකයකි: මයිටොකොන්ඩ්‍රියා තුළ ලිපිඩ පෙරොක්සිල් මුක්ත ඛණ්ඩක හමුවන විට එහි ප්‍රතිදීප්තිය වෙනස් වේ. එරැස්ටින් යෙදූ ෆයිබ්‍රොබ්ලාස්ට් සෛලවල, මයිටොකොන්ඩ්‍රියා සංවේදකයේ ඔක්සිකරණය මරණයට පෙර, තවමත් ජීවත්ව සිටින සෛලවල පෙනී ගියේය. එය සෛල සමූහය පුරා එකසේ පැවතුණේ නැත. එම කාල අනුපිළිවෙළ වැදගත්ය. මරණයට පෙර ඇතිවන පෙරොක්සිකරණය මරණයට හේතුවක් විය හැක. මියගිය සෛලවල පමණක් මනින පෙරොක්සිකරණය මරණයෙන් පසු ඉතිරි වූ සුන්බුන්ය. ලිපිඩ පෙරොක්සිකරණ පරීක්ෂණ සහ එක් එක් සංවේදකය වාර්තා කරන දේ පිළිබඳ අනුබද්ධ මාර්ගෝපදේශය, සංවේදකයේ පිහිටීම සංඥාවක අර්ථය තීරණය කරන්නේ ඇයිද යන්න විස්තර කරයි.
දෙවන ආකෘතියකද එම රටාවම දක්නට ලැබිණි. ලෙබර් පාරම්පරික දෘෂ්ටි ස්නායු රෝගය ඇති රෝගියෙකුගේ ෆයිබ්‍රොබ්ලාස්ට් සෛලවල සංකීර්ණ I විකෘතියක් සහ වඩා ඉහළ මූලික ඔක්සිකාරක ආතතියක් පැවතිණි. ග්ලූටතයෝන් අඩු කළ විට ඒවා ෆෙරොප්ටෝසිස් මගින් මියගිය අතර, පාලන ෆයිබ්‍රොබ්ලාස්ට් සෛල එයට ප්‍රතිරෝධය දැක්වීය. මෙහිදීද මයිටොකොන්ඩ්‍රියා සංවේදකයේ ඔක්සිකරණය පළමුව සිදුවිය. විස්තර ෆෙරොප්ටෝසිස්හි මයිටොකොන්ඩ්‍රියා ලිපිඩ පෙරොක්සිකරණය පිළිබඳ ෆයිබ්‍රොබ්ලාස්ට් අධ්‍යයනයේ ඇත.
මෙම පරීක්ෂණවලදී මෙතිලීන් බ්ලූ වෙනස් කළේ කුමක්ද
මෙතිලීන් බ්ලූ යනු ඔක්සිකරණ–ඔක්සිහරණ වාහකයකි. එහි ඔක්සිකරණය වූ ආකාරය සංකීර්ණ I හි NADH හා සම්බන්ධ රසායනික ක්‍රියාවලියෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝන භාරගනී. එහි ඔක්සිහරණය වූ ආකාරය එම ඉලෙක්ට්‍රෝන සයිටොක්‍රෝම් c වෙත ලබාදෙන අතර, එය සංකීර්ණ IV වෙත ඉලෙක්ට්‍රෝන සපයයි. සාමාන්‍යයෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝන ඔක්සිජන් වෙත කාන්දු වී සුපර්ඔක්සයිඩ් සෑදෙන දාම කොටස මඟහැර යන අර්ධ විකල්ප මාර්ගයක් එමගින් සෑදෙයි. සම්පූර්ණ ඉලෙක්ට්‍රෝන හුවමාරු ක්‍රියාවලිය දැනගැනීමට කැමති පාඨකයන් මෙතිලීන් බ්ලූ මයිටොකොන්ඩ්‍රියා හරහා ඉලෙක්ට්‍රෝන ගෙනයන්නේ කෙසේද යන්නෙන් ආරම්භ කළ යුතුය.
එරැස්ටින් යෙදූ පෙනහළු ෆයිබ්‍රොබ්ලාස්ට් සෛලවල, 250 nanomolar සාන්ද්‍රණයේ මෙතිලීන් බ්ලූ සෛල පැවැත්ම මැනීමේදී ජීවීතාව රැකගත්තේය. මයිටොකොන්ඩ්‍රියා ඉලක්ක කරන ප්‍රතිඔක්සිකාරක වන SkQ1 සහ MitoTEMPO ද එලෙස ක්‍රියා කළේය. ප්‍රකාශයේ සීමාව පාලන පරීක්ෂණ මගින් නිර්ණය වේ. ෆෙරොස්ටැටින්-1, ඇල්ෆා-ටොකොෆෙරෝල් සහ ඩෙෆෙරොක්සමීන් ද ආරක්ෂාව ලබාදුන් අතර, එයින් මරණය ෆෙරොප්ටෝසිස් මගින් සිදුවූ බව තහවුරු වේ. ප්‍රතිඔක්සිකාරක කාණ්ඩයක් නොමැති SkQ1 සාදෘශ්‍ය සංයෝගය ආරක්ෂාව ලබාදුන්නේ නැත. එය විශේෂිත නොවන සමුච්චය වීමකට වඩා ඔක්සිකරණ–ඔක්සිහරණ රසායනික ක්‍රියාවලියක් වෙත යොමු කරයි. SkQ1 සාන්ද්‍රණය ආසන්න වශයෙන් 200 nanomolar ඉක්මවූ විට ආරක්ෂාව අඩුවිය. මෙය ඉහළ ප්‍රමාණවලදී ක්විනෝන් ප්‍රතිඔක්සිකාරක ඔක්සිකරණය ප්‍රවර්ධනය කරන බවට දන්නා හැසිරීමට අනුකූලය. මෙතිලීන් බ්ලූ ද ප්‍රමාණය අනුව එවැනි දෙයාකාර හැසිරීමක් දක්වයි. මෙම සෛල වගා බඳුන්වල අඩු nanomolar මට්ටම්වලදී එය ආරක්ෂාකාරී වූ නමුත්, ප්‍රමාණය වැඩි කළ විට හෝ තද ආලෝකයට නිරාවරණය කළ විට ඔක්සිකරණ–ඔක්සිහරණ චක්‍රීකරණය මගින් හයිඩ්‍රජන් පෙරොක්සයිඩ් ජනනය කළ හැක. මෙවැනි ප්‍රමාණ-අදාළ පසුබිම මයිටොකොන්ඩ්‍රියාවල ප්‍රතික්‍රියාශීලී ඔක්සිජන් විශේෂ පිළිබඳ ලිපියේ විස්තර කර ඇත.
ඉන්පසු හුදකලා කළ මයිටොකොන්ඩ්‍රියා යොදාගත් පරීක්ෂණ මගින් ROS මූලාශ්‍ර වෙන්කර හඳුනාගන්නා ලදී. ෆෙරස් යකඩ පවතින විට, සංකීර්ණ I වෙත ඉලෙක්ට්‍රෝන සපයන උපස්තර සහ රොටෙනෝන් එක්ව සංවේදකයේ ඔක්සිකරණය උත්තේජනය කළේය. රොටෙනෝන් ෆ්ලේවින් ස්ථානයට පසු දාමය අවහිර කරන බැවින්, ඊට පෙර ඇති වාහක ඔක්සිහරණය වූ තත්ත්වයේ පවතින අතර, මැට්‍රික්සය දෙසට මුහුණලා ඇති ෆ්ලේවින් වෙතින් ඉලෙක්ට්‍රෝන ඔක්සිජන් වෙත කාන්දු වෙයි. සංකීර්ණ III වෙත ඉලෙක්ට්‍රෝන සපයන උපස්තර සහ ඇන්ටිමයිසින් A එක්ව හයිඩ්‍රජන් පෙරොක්සයිඩ් බහුලව නිපදවූ නමුත්, ලිපිඩ පෙරොක්සිකරණය ඇති කළේ නැත. සමස්ත ROS සංඥාව සමාන වුවත්, ස්ථානය වෙනස් වූ විට ප්‍රතිඵලයද වෙනස් විය. SkQ1 සහ මෙතිලීන් බ්ලූ දෙකම හයිඩ්‍රජන් පෙරොක්සයිඩ් නිපදවීම මර්දනය නොකර, සංකීර්ණ I මගින් ඇතිකළ පෙරොක්සිකරණය මර්දනය කළේය. එයින් ඒවායේ ක්‍රියාකාරීත්වය ROS සෑදීමෙන් පසු, ලිපිඩ පෙරොක්සිකරණ පියවරේදී සිදුවන බව පෙන්වයි.
යකඩ අධිභාරය විමසූ අධ්‍යයන කොටස සහ ලිපොෆස්සින් හෝඩුවාව
දෙවන අධ්‍යයනයක් එම ප්‍රශ්නය යකඩ පැත්තෙන් විමසා බැලීය. submillimolar සාන්ද්‍රණයක ෆෙරික් ඇමෝනියම් සයිට්‍රේට්වලට නිරාවරණය කළ H9c2 හෘද පේශි සෛලවල මයිටොකොන්ඩ්‍රියා ROS, මයිටොකොන්ඩ්‍රියා ලිපිඩ පෙරොක්සිකරණය සහ ඉන්පසු ෆෙරොප්ටෝසිස් ඇතිවිය. අනතුරුව 24 hours තුළ ලිපොෆස්සින් වැනි වර්ණකයක් සමුච්චය විය. ලිපොෆස්සින් යනු වයස සමඟ එකතු වන, ස්වයං ප්‍රතිදීප්තිය දක්වන, යකඩ අඩංගු ඔක්සිකරණය වූ ලිපිඩ සහ ප්‍රෝටීන අවශේෂයකි. මෙහි එය ඉක්මනින් මතුවීම, යකඩ මගින් ඇතිකරන තීව්‍ර පෙරොක්සිකරණය වයස්ගත වීමේ සම්ප්‍රදායික දර්ශකයකට සම්බන්ධ කරයි. nanomolar සාන්ද්‍රණවල මෙතිලීන් බ්ලූ සහ SkQ1 යන දෙකම පෙරොක්සිකරණය, මරණය සහ වර්ණක සමුච්චය වීම වැළැක්වීය. හුදකලා කළ හෘද මයිටොකොන්ඩ්‍රියා ද එම රටාව තහවුරු කළේය: රොටෙනෝන් සහ ෆෙරස් යකඩ එක්ව පෙරොක්සිකරණය සහ වර්ණකයකට සමාන සංඥාවක් ඇති කළ අතර, කාරක දෙකම එය අවහිර කළේය. සම්පූර්ණ අනුක්‍රමය H9c2 හෘද පේශි සෛලවල යකඩ අධිභාරය පිළිබඳ අධ්‍යයනයේ වාර්තා කර ඇත. මෙම විස්තරයේ වර්ණකයට අදාළ පැත්ත ලිපොෆස්සින් සහ සෛලීය වයස්ගත වීමේ දර්ශක සමඟ සලකා බැලිය යුතුය.
සෛල පැවැත්ම පිළිබඳ පරීක්ෂණවලින් නොපෙන්වන දේ
CellTiterBlue වැනි ජීවීතා මිනුමක් වාර්තා කරන්නේ ප්‍රේරකයක් සහ ආරක්ෂාව ලබාදිය හැකි කාරකයක් යෙදීමෙන් පසු, බඳුනක සෛල කීයක් පරිවෘත්තීයමය වශයෙන් ක්‍රියාකාරීව පවතින්නේද යන්නයි. එය නිශ්චිත පද්ධතියක යාන්ත්‍රණයක් පරීක්ෂා කිරීමකි. එය ප්‍රතිකාර ප්‍රතිඵලයක් නොවේ. මෙම පරීක්ෂණ කිසිවකදී රෝගියෙකුට මාත්‍රාවක් ලබාදී නැත; රෝගයක අවසාන ප්‍රතිඵල දර්ශකයක් මැන නැත; ශරීරයක් තුළ චිකිත්සක පරාසයක් තහවුරු කර නැත.
සීමා හතරක් පැහැදිලිව සඳහන් කළ යුතුය. පළමුව, සෛල වර්ග සීමිතය: පරිවර්තනය කළ පෙනහළු ෆයිබ්‍රොබ්ලාස්ට්, එක් මයිටොකොන්ඩ්‍රියා රෝග සෛල පෙළක් ඇතුළත් ප්‍රාථමික සම ෆයිබ්‍රොබ්ලාස්ට්, මී හෘද පේශි සෛල පෙළක් සහ හුදකලා කළ මී හෘද මයිටොකොන්ඩ්‍රියා. සෛල පෙළ අනුව සංවේදීතාව වෙනස් වූ අතර, අධ්‍යයන සැලසුම අනුව තෝරාගත් LHON සෛල පෙළ අසාමාන්‍ය ලෙස අවදානමට ලක්විය හැකි එකක් විය. දෙවනුව, ප්‍රේරක රසායනාගාරයේ අන්ත තත්ත්වයන්ය: සම්පූර්ණ ප්‍රවාහන අවහිර කිරීම හෝ සංස්ලේෂණ අවහිර කිරීම සහ කිසිදු පටකයක් කෙටි කාලයක් තුළ මුහුණ නොදෙන යකඩ අධිභාර. තෙවනුව, සාන්ද්‍රණයක් ගුණ කිරීමෙන් මානව මාත්‍රාවක් බවට පරිවර්තනය කළ නොහැක. සෛල වගා මාධ්‍යයේ nanomolar සාන්ද්‍රණයක් මානව මාත්‍රාවක් නොවේ. මෙතිලීන් බ්ලූ බෙදාහැරීම, රුධිරයේ සහ පටකවල එය අවර්ණ ආකාරයට ඔක්සිහරණය වීම, ආලෝක නිරාවරණය සහ පටල විභවය යන සියල්ලම වගා බඳුනක් හා පුද්ගලයෙකු අතර වෙනසට බලපායි. සිව්වනුව, සංවේදක වාර්තා කරන්නේ ඒවා පිහිටා ඇති මැදිරිය ගැන පමණි. MitoCLox ඔක්සිකරණයෙන් පෙන්වන්නේ මයිටොකොන්ඩ්‍රියා ලිපිඩ මුක්ත ඛණ්ඩක සෑදුණු බවයි. අවසාන සිදුවීම විය හැකි ප්ලාස්මා පටලය බිඳී යාම, පෙර පියවරකදී වළක්වාගැනීම වෙනුවට සෘජුවම වැළැක්වූ බව එයින් පෙන්වන්නේ නැත.
එබැවින් සාක්ෂිවලට අනුකූල ප්‍රකාශය මෙයයි: මෙම ආකෘතිවලදී, සංකීර්ණ I වෙතින් ඇතිවන ROS සහ යකඩ එක්ව ෆෙරොප්ටෝසිස්ට පෙර සිදුවන මයිටොකොන්ඩ්‍රියා ලිපිඩ පෙරොක්සිකරණය ඇතිකරයි. අඩු සාන්ද්‍රණවල මෙතිලීන් බ්ලූ එම කොටස බිඳ දමයි. එම කොටසෙන් ඔබ්බට යන ඕනෑම නිගමනයක් සඳහා මුලින් සතුන් තුළත්, ඉන්පසු මිනිසුන් තුළත් වෙනත් පරීක්ෂණ අවශ්‍ය වේ.