Metilen gögi öýjüklere nähili girýär: gaýtarylma, gaýtadan okislenme, siňdirilme

Bir gapdaky endotelial öýjükleriň metilen gögüni siňdirişine syn etseňiz, ilkinji göze ilýän düşündiriş şol bir wagtyň özünde ýalňyş hem bolar. Gurşaw gök reňkini ýitirýär, öýjüklerde bolsa gök dänejikler peýda bolýar; diýmek, boýag membranadan gök molekula hökmünde geçendir. Tejribeler munuň tersini görkezýär. Gök görnüş membranadan juda az geçýär. Geçýän zat reňksiz görnüşdir, içerde görýän gök reňkiňiz bolsa ol gelip ýetenden soň öýjügiň içinde emele gelýär.

Bu ters ýagdaý möhümdir, sebäbi ol reňklenmäniň nämeleri aýdyp bilýändigini we nämeleri aýdyp bilmeýändigini kesgitleýär. Gök dänejikler organellalarda gaýtadan okislenip, saklanyp galan okislenen boýagy görkezýär. Olar öýjükdäki boýagyň umumy mukdaryny görkezmeýär, gaýtarylan görnüşiň goruny görkezmeýär we biologik täsiri ölçemeýär. Munuň sebäbine düşünmek üçin üç ädimi yzarlalyň: üst ýüzünde gaýtarylma, gaýtarylan görnüşiň diffuziýasy, içerde gaýtadan okislenme we saklanyp galma.

Iki görnüş özüni dürli molekulalar ýaly alyp barýar

Okislenen metilen gögi tekiz, položitel zarýadly halka ulgamydyr. Ol suwda ereýär, takmynan 600 bilen 700 nanometr aralygyndaky ýagtylygy güýçli siňdirýär we gök görünýär. Esasy zat — zarýad. Zarýadly, suwa ýykgyn edýän molekula lipid membranasyndan aňsatlyk bilen geçmeýär. Şonuň üçin ylmy edebiýatda seresaplylyk bilen ulanylýan söz düzümi «membranadan geçmeýän» däl-de, «membranadan birneme kyn geçýän» diýmekdir.

Leukometilen gögi diýlip atlandyrylýan gaýtarylan metilen gögi reňksiz, zarýadsyz we ýagda ereýändir. Zarýad aýrylanda, membrana päsgelçilik bolmagyny bes edýär. Gaýtarylan molekula membranadan aňsat diffuziýa edýär we içerde has okisleýji bölüme düşenden soň, ýene elektronlaryny ýitirip, gök, zarýadly we saklanyp galýan görnüşine dolanyp bilýär. Şonuň üçin boýagyň redoks himiýasy şol bir wagtyň özünde onuň daşalmagynyň mehanizmidir. Elektronlaryň sanyny üýtgetseňiz, membranadan geçijiligi hem üýtgedersiňiz.

Ilkinji ädim üçin elektronlar öýjügiň özünden gelýär. Süýdemdirijileriň öýjükleri plazma membranasy arkaly elektron daşalyşyny amala aşyrýar: gaýtaryjy ekwiwalentleri öýjük içindäki donorlardan daşyna, üst ýüzündäki akseptorlara geçirýär. Plazma membranasyndan geçýän bu işjeňlik öýjügiň adaty işi bolup, öýjük görnüşleriniň köpüsinde duş gelýär. Tiazin boýaglaryny gaýtarýan endotelial üst ýüz reduktazasy bir möhüm aýratynlygy boýunça beýlekilere meňzeýär: soňky ädimleri togtadýan dozalarda sianid we azid bar wagty hem işlemegini dowam etdirýär. Bu tapawut tutuş düşündirişiň esasy nokadydyr.

Ilki paýlanma öwrenildi we ol siňdirilmäni tas düşündiripdi

1929-njy ýylda Rockefeller institutynda Marian Irwin has ýönekeý bir soragy öňe sürdi. Belki, boýagyň girmegi diňe suw bilen öýjügiň ýagly gatlaklarynyň arasyndaky paýlanmadyr we tejribehanada hloroform gatlagy şol ýagly gatlaklaryň ornuny tutup biler. Onuň spektrofotometrik aralaşma barlaglarynda boýagyň suwly erginleri hloroform bilen çaýkaldy we organiki faza geçen mukdar janly suwotularyň öýjüklerine giren mukdar bilen deňeşdirildi.

Şol işiň iki netijesi häzirem ünse mynasypdyr. Birinjiden, söwda üçin öndürilýän metilen gögi erginlerinde häzirki wagtda azure B diýlip atlandyrylýan trimetil tionin bardy. Bu garyndy metilen gögüniň özünden has çalt aralaşýardy, aýratyn-da lipidlerde ereýän erkin esas görnüşiniň agdyklyk edýän aşgar pH şertlerinde. Metilen gögüniň girmegi ýaly görünýän ýagdaýlaryň käbiri aslynda azure B-niň saýlanyp girmegidi. Ikinjiden, pH ionlaşma ýagdaýyny kesgitlemek arkaly netijäni kesgitleýärdi we zeper ýeten öýjükler bitewi öýjüklere garanyňda has köp boýag geçirýärdi. Paýlanma koeffisiýentleri we zarýad ýagdaýy emeli ulgamyň hem-de janly öýjügiň hersiniň näme siňdirýändigini kesgitleýärdi. Olaryň arasyndaky meňzeşlik bolsa öýjük araçäginde suw däl gatlaklaryň bardygy baradaky pikiri goldaýardy.

Model lipidleriň we ionlaşmanyň ähmiýetini öňünden dogry görkezdi, ýöne öz görnüşinde paýlanýan boýag bilen üst ýüzünde himiki taýdan üýtgedilip, başga görnüşde geçýän we içerde öňki görnüşine öwrülýän boýagy tapawutlandyryp bilmedi. Bu tapawudy ýüze çykarmak üçin başga tejribe gerekdi. Ol ýetmiş ýyl soň öýken endoteliýinde geçirildi.

Daşarda gaýtarylma, içerde saklanyp galma

Merker we kärdeşleri ösdürilip ýetişdirilen sygyr öýken arteriýasynyň endotelial öýjükleri bilen işläp, üç ädimli yzygiderliligi teklip etdiler: okislenen boýag öýjügiň üst ýüzünde reňksiz lipofil görnüşine gaýtarylýar, gaýtarylan görnüş içeri diffuziýa edýär, öýjük içindäki gaýtadan okislenme bolsa membranadan geçmeýän okislenen görnüşi täzeden döredýär we ol ýygnanýar. Soňra olaryň endoteliýde tiazinleriň siňdirilmegi baradaky barlagy bu yzygiderliligi belli ýerlerde kesmäge synanyşmak arkaly synagdan geçirdi.

Ilkinji serişde öýjüge girip bilmeýän elektron akseptory — ferrisianid boldy. Üst ýüzündäki fermentler öýjügiň daşynda gök boýagy reňksiz görnüşine gaýtaranlarynda, ferrisianid şol elektronlary yzyna alyp, boýag heniz membranadan geçmänkä gurşawda gök görnüşini täzeden döredip bilýär. Ferrisianid artykmaç mukdarda bar wagtynda (10 mikromolýar boýaga garşy 50 bilen 500 mikromolýar aralygyndaky ferrisianid) boýagyň siňdirilmegi tas doly togtady. Diňe ferrisianid sarp edilenden soň siňdirilme adaty tizliginde täzeden başlady. Kinetika hem şol netijäni başga ýol bilen görkezdi. Ferrisianid takmynan hemişelik tizlikde azalýardy; bu gaýtadan ulanylyp bilýän araçy serişdäni üpjün edýän durnukly üst ýüz gaýtarylma akymyna laýyk gelýärdi. Öýjügiň daşyndaky boýag bolsa onuň gory azalýarka eksponensial ýagdaýda azalýardy. Hemişelik akym bilen azalýan gor bilelikde ferrisianid signalynyň boýag molekulalarynyň erginden çykmagyny däl-de, üznüksiz gaýtarylmagy görkezýändigini aňladýar.

Ikinji serişde membranadan geçiş ädimini bütinleý aradan aýyrdy. Topar tiazinleriň ýakyn garyndaşy bolan toluidin gögi O-ny uly poliakrilamid zynjyryna birleşdirdi. Bu zynjyr islendik okislenme ýagdaýynda-da öýjüge girip bilmez ýaly uludy. Öýjükler şonda-da zynjyra baglanan boýagy gaýtardy. Diýmek, gaýtarylma üçin öýjügiň içine girmek gerek däl. Degişli mehanizm üst ýüzünde ýerleşýär ýa-da onuň bilen elektrik taýdan baglanyşyklydyr.

Soňra makalanyň adyna esas bolan tapawut ýüze çykdy. 2 millimolýar konsentrasiýadaky sianid we azid boýagyň ýygnanmagyny güýçli basyp ýatyrdy. Mikroskop astynda adatça ýadronyň daşyny gurşaýan goýy gök we gyrmyzy reňkli goşulmalar tas ýitdi. Emma inhibitorlaryň hiç biri öýjügiň daşyndaky gaýtarylmagy haýallatmady: ferrisianidiň aýlawy gowşamazdan dowam etdi we membranadan geçmeýän polimer hem henizem gaýtarylýardy. Päsgelçilik soňky ädimde ýerleşýärdi. Sianid we azid üst ýüzündäki gaýtarylmagy däl-de, öýjük içindäki gaýtadan okislenmäni we aýratyn bölümlerde saklanyp galmany togtadýardy. Ýaşaýjylyga gözegçilik synaglary hem bu düşündirişi goldady: şu täsirleriň dowamynda öýjükler sitozol marker fermenti bolan laktatdegidrogenazany öz içinde saklady. Şonuň üçin siňdirilmäniň ýitmegi diňe zäherlenme ýa-da membrananyň ýarylmagy bilen düşündirilip bilinmezdi.

Makaladaky bir seresaplylyk belligi häzirem güýjündedir. Gök goşulmalar ýadronyň içinde däl-de, onuň töwereginde ýerleşýärdi. Bu öýjük içindäki organellalarda okislenme bolup geçýändigine laýyk gelýärdi, ýöne barlag haýsy organellalaryň gatnaşýandygyny anyklamady. Beýleki öýjük görnüşlerindäki meňzeş nagyşlar gowşak subutnamalara esaslanyp lizosomal diýip atlandyrylypdy. Saklanyp galmagy tassyklanan ýagdaý, onuň takyk ýerini bolsa entek deslapky çaklama hökmünde kabul ediň. Elektronlaryň soň nirä gidýändigini yzarlaýan okyjylar mitohondrial elektron daşalyşy we redoks prosesleriniň dolandyrylyşy hem-de has giňişleýin giriş ýoluna görä sorulma we paýlanma baradaky maglumatlara geçip bilerler.

Reňklenme sezewar bolýan mukdary görkezmeýär

Üçünji barlag bu siňdirilme mehanizmi biologik görkeziji bilen deňeşdirilende näme bolýandygyny görkezýär. Scott we kärdeşleri halka şekilli şeker tory bolan metil beta siklodekstriniň metilen gögüne gönüden-göni baglanýandygyny anykladylar. Içine ýerleşme toplumynyň assosiasiýa konstantasy takmynan 310 molýar⁻¹ bolup, boýagyň dimerleşmegi üçin bu görkeziji takmynan 5846 molýar⁻¹-dyr. L929 fibroblastlarynda bu baglanyşyk öýjükleriň reňklenmesini hem, glýukozanyň siňdirilmeginiň güýçlenmegini hem bökdedi: siklodekstrin bilen öňünden inkubasiýa etmek gök reňklenmäniň öňüni aldy, ony soň goşmak bolsa reňkiň aýrylmagyny çaltlandyrdy. Optiki gök signal öýjüklerden aýrylýarka, işjeňleşen glýukoza daşalyşy hem onuň bilen berk sazlaşykda gowşaýardy.

Awtorlar bu korrelýasiýany uzak dowam edýän oksidatiw stres mehanizmine garanyňda, boýag bilen glýukoza daşaýjysynyň işjeňleşme ýolundaky bir belogyň arasynda gönüden-göni täsirleşmäni goldaýan netije hökmünde düşündirdiler. Bu netije ýerliklidir, ýöne çäkleri bar. Tejribe belogyň haýsydygyny anyklamaýar, daşaýjynyň özüne baglanyşygy görkezmeýär we reňkiň aýrylmagy bilen täsiriň ýitmeginiň arasyndaky korrelýasiýa redoks arkaly amala aşýan ähli ýollary aradan aýyryp bilmeýär.

Uzak möhletli esasy sapak ölçeg bilen baglanyşyklydyr. Optiki reňklenme görünýän, okislenen we öýjük bilen baglanyşykly boýagy görkezýär. Ol reňksiz gaýtarylan görnüşiň goruny bütinleý gözden salýar. Şonuň üçin solgun öýjükde-de boýag ekwiwalentleri bolup biler, güýçli reňklenen öýjük bolsa dokumanyň sezewar bolýan umumy mukdaryny ýa-da täsiriň ululygyny däl-de, saklanyp galan okislenen boýagy görkezýär. Şol seresaplylyk has uly gerimde-de ulanylýar: dürli öýjük görnüşleriniň reňklenmesini deňeşdirmek ýa-da goýy reňkli dokuma kesimini has ýokary sezewar bolmanyň subutnamasy hökmünde kabul etmek, gapdaky öýjükleri synlanyňda ýüze çykýan ilkinji ýalňyşlygy gaýtalaýar. Siňdirilme gaýtarylma, diffuziýa we gaýtadan okislenme aýlawydyr; gök görnüşiň islendik pursatdaky ýekeje şekili bolsa onuň diňe bir bölegini görkezýär. Munuň tejribehanada reňkleme we boýag bilen işlemek hem-de doza we sezewar bolma baradaky beýanlary düşündirmek üçin amaly netijeleri gönüden-göni şu ýagdaýdan gelip çykýar.