Метилен зәңгәре гормезисы: дозага җавап кәкреләренә аңлатма

Бер күсегә, объектны танырга өйрәнгәннән соң, килограммына 4 миллиграмм метилен зәңгәре бирәләр, һәм икенче көнне ул аны хәтерли. Икенче күсегә 50 бирәләр, һәм ул йөгерү тәгәрмәчен көчкә генә әйләндерә. Молекула шул ук. Тәэсирнең юнәлеше исә башка. Метилен зәңгәре турында берничәдән күбрәк фәнни мәкалә укыган һәркем мондый кире борылышны очраткандыр. Аның исеме бар: гормезис — түбән һәм югары тәэсир дәрәҗәләре бер үк нәтиҗә күрсәткечен капма-каршы юнәлешләргә этәргән ике фазалы җавап.

Бу атама нәрсә вәгъдә итүен һәм нәрсә вәгъдә итмәвен белгәндә генә файдалы. Әлеге мәкалә метилен зәңгәре буенча басылып чыккан дүрт мәгълүмат җыелмасын карый: һәркайсының үз нәтиҗә күрсәткече, концентрация диапазоны һәм тәҗрибә шартлары бар. Шулай ук буяуның химик үзлекләре ни өчен мондый кире борылышларны мөмкин итүен аңлата. Ахырда мәгълүматлар таләп иткән кисәтү бирелә: бер тәҗрибәдә иң югары ноктага җиткән кәкре — шул тәҗрибәнең тасвирламасы гына, шәхси доза сайлау ысулы түгел.

Бу күренешнең исеме бар, һәм аның мәгънәсе яңгырашыннан таррак

Гормезис атамасын 1943 елда Саутэм һәм Эрлих керткән, ә аның хәзерге санлы билгеләмәсен Калабрезе һәм Болдуин биргән: турыдан-туры яки гомеостаз бозылганнан соң компенсация аша барлыкка килгән җайлашу характерындагы ике фазалы җавап. Бу билгеләмәдә нәрсә юклыгына игътибар итегез. Анда «файдалы» дигән сүз юк. Гормезис кәкренең юнәлеше үзгәрүен генә белдерә, башка бернәрсәне дә түгел.

Күренгән форма вертикаль күчәргә нинди нәтиҗә күрсәткече куелуына бәйле. Күрсәткеч фермент активлыгы, кислород куллану яки хәтер бәясе кебек уңай функция булса, түбән дозадагы стимуллаштыру һәм аннан соң югары дозадагы тоткарлау кире U рәвешен бирә. Күрсәткеч авыру очраклары ешлыгы кебек тискәре күренеш булса, түбән дозадагы кимү һәм аннан соң югары дозадагы арту J яки U рәвешен бирә. Бәйләнеш шул ук, ордината башка. Метилен зәңгәре буенча эшләрнең күбесе уңай функцияләрне үлчи, шуңа күрә бу мәкаләдә кире U рәвешле кәкреләр турында сүз бара. Шул ук вакытта хәрефнең график төзүдәге сайлау гына булуын истә тотарга кирәк.

Метилен зәңгәренең горметик җавапларын туплаган 2008 елгы күзәтү бу күренешнең күләмен конкретлаштыра. Тәртип, физиология һәм биохимия өлкәләрендә стимуллаштыру зонасындагы җаваплар контроль күрсәткеченең якынча 130–160 процентына җитә, уртача күрсәткеч 140 тирәсендә була. Доза арта барган саен алар башта контроль дәрәҗәсенә кайта, аннары аннан да түбән төшә. Бу диапазон — күп тәҗрибәләрнең гомумиләштерелгән нәтиҗәсе, молекуланың үзенә хас үзлек түгел. Түбәндәге һәр кәкренең үз берәмлекләрендә үз иң югары ноктасы бар.

Ни өчен нәкъ бу молекула тәэсир юнәлешен үзгәртә ала

Метилен зәңгәре гади электрон доноры түгел. Ул — кире әйләнешле электрон ташучы. Оксидлашкан зәңгәр форма электроннарны кабул итеп, төссез кайтарылган формага әйләнә; кайтарылган форма исә бу электроннарны чылбыр буенча алга тапшыра ала. Бу кәкреләр нигезендәге электрон тапшыру процессы метилен зәңгәренең электроннарны ничек күчерүе турындагы аңлатмада тасвирлана, һәм монда төп рольне нәкъ шушы ташучы үти.

Түбән концентрацияләрдә бу әйләнеш сулыш алу өчен альтернатив юл бирә. Кайтарылган буяу электроннарны ташу чылбырының соңгы ферменты — цитохромоксидазада оксидлаша ала. Бу аның катализ тизлеген, кислород куллануны һәм сулыш алу куәтен арттыра. Югарырак концентрацияләрдә шул ук электроннарны кабул итәргә омтылган химик система гадәти чылбырга ярдәм итү урынына аның белән көндәшлек итә башлый: электроннарны гадәти юлларыннан читкә юнәлтә, кислородны турыдан-туры куллана һәм файдалы энергия урынына кислородның реактив формаларын барлыкка китерә. Аз күләмдәге каталитик ташучы — агым күбрәк; артык күләмдәге көндәш электрон кабул итүче — агым азрак. Бу химия юнәлеш үзгәрүен мөмкин итә, әмма берәр аерым нәтиҗә күрсәткеченең кайда иң югары ноктага җитүе турында бернинди гарантия дә бирми.

Концентрациягә бәйлелекнең бәйсез дәлиле бөтенләй митохондрияләре булмаган күзәнәкләрдән килә. 1976 елгы эритроцит тәҗрибәләрендә 1 микромоляр түбән концентрация гексозомонофосфат шунтын оксигемоглобинга нык бәйле юл аша стимуллаштырган. Ә йөз тапкыр югарырак 0.1 миллимоляр концентрациядә оксигемоглобин булу-булмауның тәэсире бик аз булган, һәм кулланылган өч анализның барысы да водород пероксиды барлыкка килүен күрсәткән. Буяу шул ук, механизмнар икәү, аларны концентрация аера. Эритроцитлар митохондриаль сулыш алуны башкара алмый, шуңа күрә бу митохондриаль кәкре түгел. Әмма ул концентрация күтәрелгәндә буяуның оксидлашу-кайтарылу химиясе характерын үзгәртүен күрсәтә — митохондрияләр турындагы аңлатма өчен нәкъ шул кирәк.

Дүрт кәкре, дүрт тәҗрибә шартлары җыелмасы

Түбәндәге рәсемдә дүрт мәгълүмат җыелмасы янәшә яңадан сурәтләнгән. Һәр панельдә үз күчәрләре һәм шартлары сакланган, чөнки аларны бер шкалага салу бу мәкаләнең беренче ялганы булыр иде. Рәсем схематик; төгәл кыйммәтләр һәм шартлар текстта бирелгән.

A панеле: күсе мие гомогенатындагы цитохромоксидаза. Иң ачык митохондриаль кәкре беренчел чыганактан түгел, ә күзәтү мәкаләсендә күсе мие гомогенаты мәгълүматлары буенча төзелгән графиктан алынган: 0.5 микромоляр концентрациядә активлык контрольнең якынча 138 процентына җитә, 5 микромоляр тирәсендә контрольгә кайта, 10 микромоляр тирәсендә башлангыч дәрәҗәдән түбән төшә. Авторлар фаразынча, соңгы концентрациядә буяу электроннарны чылбырның гадәти комплексларыннан тартып ала. Гомогенат, микромоляр концентрация, спектрофотометрик анализ. Бөтен контекст шушы җөмләгә сыя, һәм аннан тыш бу кәкре бернәрсә дә аңлатмый.

B панеле: күсе хәтере һәм тәгәрмәчтә йөгерү. Күселәрнең хәтерен тикшерүдә өйрәтүдән соң бер тапкыр ясалган инъекцияләрнең нәтиҗәләре 24 сәгатьтән соң бәяләнгән. Килограммына 1–10 миллиграмм дозаларда хәрәкәт активлыгы һәм туклану физиологик эремә алган төркемнекеннән аерылмаган. Ә килограммына 50–100 миллиграмм дозалар тәгәрмәчтә йөгерүне кискен киметкән (әйләнешләр саны медианасы 279 урынына 35), иң югары доза исә йоннарның үрә торуына, хәрәкәтләр координациясенең бозылуына һәм бер күсенең үлеменә китергән. Килограммына 4 миллиграмм доза ияләшүне һәм объектны тануны яхшырткан: препарат алган күселәр яңа объект янында якынча 10 секундка күбрәк вакыт үткәргән. Баш миенең кислород куллануы түбән микромоляр концентрациядәге кайтарылган буяу тәэсиренә дучар ителгән гомогенатта да, тере организмга килограммына 1 миллиграмм бирелгәннән 24 сәгать узгач алынган миләрдә дә арткан. Аерымлыкка игътибар итегез: тәртипне тикшерүдә өйрәтүдән соң системалы дозалар кулланылган, кислород куллануны тикшерүдә исә гомогенаттагы концентрацияләр һәм тере организмдагы бер доза кулланылган. Болар — бер кәкре түгел, ике тәҗрибә.

C панеле: данио балыкларының T-лабиринты. Данио балыкларын тикшерүдә өйрәтелгән балыкларны өйрәтүдән соң 12 сәгатькә номиналь концентрацияләре 0.1, 0.5, 5.0 яки 10.0 микромоляр булган эремәләргә чумдырганнар; контрольдә зәңгәр азык буявы кулланылган. 0.5 микромоляр төркем иң яхшы нәтиҗә күрсәткән, 5.0 төркеме контрольгә туры килгән, ә 10.0 төркеменең нәтиҗәсе түбәнрәк дозалы төркемнәрнекеннән начаррак булган. Бу панельгә ике искәрмә кирәк. Ваннадагы микромоляр концентрация кан яки баш миендәге микромоляр концентрация түгел: аквариум суы белән тукыма арасында бүленү һәм туплану процесслары бар. Статистик дәлилләр дә формага караганда көчсезрәк: югары доза түбәнрәк дозалы төркемнәрдән аерылган, әмма төркемнәр арасында башка статистик әһәмиятле аермалар хәбәр ителмәгән. Кәкре реаль, ләкин якынча гына.

D панеле: эритроцит шунты. Метц һәм хезмәттәшләре кеше эритроцитларында 1 микромоляр һәм 0.1 миллимоляр концентрацияләрне һава, углерод монооксиды һәм кислородның физиологик басымында гемоглобинны диярлек тулысынча карбоксигемоглобинга әйләндерә торган катнашма шартларында чагыштырган. Оксигемоглобин булмаганда түбән дозадагы стимуллаштыру кискен кимегән; югары дозадагы стимуллаштыру моңа диярлек җавап бирмәгән. Пероксид югары дозада гына барлыкка килгән. Бу панель башкалар янында химия үрнәге буларак урын ала, ниндидер гомуми кәкренең дүртенче ноктасы буларак түгел: митохондрияләр юк, концентрацияләр арасында йөз тапкыр аерма бар, газ катнашмалары махсус үзгәртелгән.

Ни өчен иң югары нокталар туры килми һәм килергә тиеш тә түгел

Дүрт иң югары нокта гомогенатта 0.5 микромоляр концентрациягә, өйрәтүдән соң инъекция белән бирелгән килограммына 4 миллиграмм дозага, аквариум суында 0.5 микромоляр концентрациягә һәм эритроцитларда бер-берсеннән йөз тапкыр аерылган түбән-югары концентрацияләр парына туры килә. Аларның теләсә кайсы икесен бер үк сан дип карау — төрле категорияләрне бутау. Һәр нәтиҗә күрсәткеченең үз кәкресе бар: хәтер өчен оптимум оксидаза активлыгы, кислород куллану, хәрәкәт активлыгы яки пероксид барлыкка килү оптимумы белән туры килергә тиеш түгел. Һәр концентрация берәмлеге башка нәрсәне аңлата: гомогенаттагы микромоляр концентрация, ваннадагы номиналь микромоляр концентрация, килограммына миллиграммнарда бирелгән системалы доза, плазмадагы, баш миендәге һәм митохондрияләрдәге концентрацияләр — төрле зурлыклар. Метилен зәңгәренең митохондрияләрдә һәм баш миендә тупланырга омтылышы бу аермаларны саклый. Һәр модель үз фармакокинетикасын өсти: биологик төр, кертү юлы һәм вакыты кайсы тукыманың күпме буяу белән күпме вакыт очрашуын билгели.

Метилен зәңгәренең иминлегендә доза һәм кертү юлының роле дә нәкъ монда әһәмиятле. Чөнки бу мәкаләләрдәге югары доза тәэсирләре — хәрәкәт активлыгының бастырылуы, хәрәкәтләр координациясенең бозылуы, бер күсенең үлеме, пероксид барлыкка килү — үз тәҗрибә шартларында токсиклык билгеләре, башка берәү өчен иминлек чикләре түгел. Ә күседәге килограммына 4 миллиграммны кешегә куллану схемасына әйләндерергә теләгән һәркем башта хайваннарда алынган нәтиҗәләрнең кешеләргә кагылышлы дәлилләр белән ничек бәйләнүе турында укырга тиеш: төрләр арасында килограммына миллиграммнарны гади генә күчереп исәпләү җитәрлек түгел.

Юл куярга ярамаган хата

Кире U формасы кызыктыра, чөнки ул иң уңай ноктасы билгеләнгән доза көйләгеченә охшаган. Әмма ул андый түгел. Гормезис бер тәҗрибә шартларында бер нәтиҗә күрсәткече белән нәрсә булганын тасвирлый. Мондый дүрт тасвирламаны бергә җыйсагыз, дүрт берәмлек системасында дүрт иң югары нокта килеп чыга — бу көйләгечнең капма-каршысы. Бу кәкреләрне дөрес куллану чагыштыруга һәм саклыкка нигезләнә: концентрация үзгәргәндә тәэсирләрнең кире борылуын көтегез, һәр нәтиҗә күрсәткеченең үз ноктасында кире борылуын көтегез һәм бер тәҗрибәнең иң югары ноктасын башка биологик төр, кертү юлы, тукыма яки максат өчен дозаны акларга кулланган теләсә нинди раслауга шикләнеп карагыз. Тәҗрибәдәге күренешләр белән шәхси доза турындагы карарлар арасындагы аерма — бөтен мәкаләнең төп фикере; игътибардан читтә калмасын өчен ул тагын бер тапкыр әйтелде.

Дозага җавап турында киләсе мәкаләне ничек укырга

Метилен зәңгәре буенча очрый торган кәкреләрнең барысына диярлек дүрт сорау туры килә. Вертикаль күчәрдә нинди нәтиҗә күрсәткече тора, һәм аның кире борылышы U яки J рәвешен бирер идеме. Горизонталь күчәр чынлыкта нинди концентрацияне күрсәтә: ваннадагы номиналь концентрациянеме, гомогенаттагысынмы, плазмадагысынмы, баш миендәге исәпләнгән концентрациянеме, әллә организмга кертелгән системалы дозанымы. Нинди модель һәм вакыт шартлары бу нәтиҗәне биргән: гомогенатмы, яктыда яки караңгыда тотылган күзәнәк культурасымы, препарат өйрәтү алдыннан яки аннан соң бирелгән хайваннармы, һәм алар кайчан тикшерелгән. Контроль нәрсә булган: физиологик эремәме, зәңгәр азык буявымы, препаратны кертү мохитеме; мәкаләдәге статистика һәр парлы чагыштыру турындагы раслауны хуплыймы, әллә гомуми форманы гынамы. Дүртесенә дә җавап биргән мәкалә вакытыгызга лаек. Ә аларсыз иң югары ноктаны гына хәбәр иткән мәкалә сезгә адрессыз сан биргән.