Свързани термини:
- Цитохром P450
- Глюкоза
- Ензими
- Аденозин трифосфат
- Митохондрия
- Канцерогени
- Окислително фосфорилиране
- Протеин
- Електронен транспорт
- Неспецифична монооксигеназа
Изтеглете като PDF
За тази страница
Том II
Нитрофеноли
2,4-динитрофенолът повишава BMR, понижава серумната концентрация на Т4, ускорява периферния метаболизъм на Т4 и потиска RAIU и секрецията на щитовидната жлеза. 391 392 Действията му вероятно са сложни. Подобно на Т4, лекарството стимулира метаболизма чрез разединяване на окислителното фосфорилиране в митохондриите. Част от ефекта на динитрофенола може да бъде да имитира действието на тиреоидния хормон върху центровете за контрол на хипоталамуса или хипофизата; този ефект би обяснил намалената активност на щитовидната жлеза. Динитрофенолът също измества тиреоидния хормон от Т4-свързващи серумни протеини; това действие може да понижи общата хормонална концентрация в серума, но не би трябвало да има постоянен ефект върху функцията на щитовидната жлеза. Динитрофенолът увеличава отделянето на Т4 с жлъчката и фекалиите и това действие до голяма степен отчита бързото отстраняване на хормона от циркулацията. Дейодирането на Т4 също се увеличава. 2,4-динитрофенолът не споделя някои от най-важните свойства на Т4. Той не може да инициира метаморфоза на поповите глави или да осигури заместителна терапия при микседем.
Исторически лекарствени терапии при затлъстяване
Ayat Bashir MBBS, Jolanta U. Weaver MRCP, FRCP, PhD, CTLHE, в Практическо ръководство по медицина на затлъстяването, 2018
Динитрофенол
Хербициди и фунгициди
Динитрофенолни съединения
Динитрофенолните хербициди включват DNP (2,4-динитрофенол), DNOC, динозеб и динотерб. Динитро съединенията са слабо разтворими във вода, силно опасни за животните и могат да причинят токсичност за развитието. Известно е, че Dinoseb причинява тератогенни ефекти при няколко вида. Съединението, когато се дава чрез сонда на плъхове в токсични за майката дози, намалява телесното тегло на плода и увеличава честотата на допълнителни ребра. При зайци след дермално излагане са докладвани очни дефекти и невронни малформации, придружени от токсичност за майката. Със съединенията на динитро са докладвани аборти при свине майки (Lorgue et al., 1996). Химикалът е забранен за употреба в Съединените щати. Динотерб индуцира скелетни малформации чрез орално и дермално приложение при плъхове и скелетни, челюстни, главни и висцерални малформации при зайци (Schardein, 2000).
Антигени
Синтетични антигени
Landsteiner първо показа, че малките молекули (напр. 2,4-динитрофенол), когато се инжектират в животни, не предизвикват образуване на антиген. Обаче динитрофениловите протеини, при които динитрофенил е прикрепен към макромолекулен носител, предизвикват образуването на антитела, реагиращи специфично с динитрофениловата група. Такива малки молекули бяха наречени хаптени. По този начин на антиген може да се присади нова антигенна специфичност. От друга страна, ограниченото обогатяване на желатина с тирозин повишава неговата имуногенност, без да променя значително неговата специфичност. По този начин чрез химическа модификация е възможно да се променят както имуногенността, така и антигенната специфичност. Повишаването на имуногенността с помощта на подходящи адюванти се е развило значително поради синтетичните адюванти, които също могат да бъдат прикрепени ковалентно към антигена.
Синтетичните полипептиди (полимери на аминокиселини), линейни и разклонени, се използват широко в имунологичните изследвания, тъй като техните структури са едновременно прости и добре познати. Това позволи изграждането на буквално стотици антигени с цел изясняване на молекулярната основа на антигенността, а по-късно и на молекулярната основа на множество имунологични явления.
Познаването на химията на съполимерите позволи да се стигне до заключения относно ролята на различни структурни характеристики в тяхната антигенна функция. Въпреки това е важно да се подчертае, че имуногенността на дадено химично вещество зависи не само от неговата структура, но и от биологичния фон на имунизираното животно, включително неговите генетични характеристики. По този начин беше научено, че имуногенно важната област на молекулата трябва да бъде лесно достъпна за В клетката и не може да бъде скрита във вътрешността на молекулата. Чрез химическа модификация антигенните материали могат да бъдат превърнати в неантигени (например чрез свързване на поли (етилен гликол) или чрез поли (dl-аланилиране)), докато неантигенните материали могат да станат имуногенни.
Цялостната форма на молекулата изглежда не е решаващ фактор за имуногенността, докато размерът изглежда важен: много малко молекули с по-малко от 2000 Da са имуногенни и имуногенността нараства постоянно с размера на молекулата. Наличието на електрически заряди върху макромолекула не е минимално изискване тя да бъде имуногенна.
Подходящо конструираните полимери на d-аминокиселините могат да бъдат имуногенни по подобен начин на полимерите на естествените l-аминокиселини, но за да се открие тази антигенност, е необходимо да се имунизират животните с много ниски дози, както в дозовия диапазон, необходим за доказване имуногенността на 1-аминокиселинните полимери, d-полимерите индуцират имунологичен толеранс, наричан още парализа. Това вероятно се дължи на това, че много бавно, ако изобщо се метаболизират. Чрез проучвания на структурно свързани имуногени беше възможно да се установи, че тези антигени, като пневмококови полизахариди, липополизахариди на Escherichia coli или d-аминокиселинни полимери, които притежават повтарящи се антигенни детерминанти и бавно се метаболизират, са Т независими, т.е. те не се нуждаят сътрудничеството на помощните Т клетки с В клетки, чието потомство произвежда антитела, за ефективен имунен отговор. За разлика от тях, повечето антигени - включително съполимери на 1-аминокиселина - са Т-зависими. Чисто клетъчният имунен отговор е ограничен до популацията на Т-клетките, от които вече са известни няколко субпопулации и вероятно включва сътрудничеството на помощни Т-клетки с ефекторни Т-клетки.
Антигени, водещи до имунен отговор по същество с всяка желана специфичност, могат да бъдат получени синтетично и това включва производството на антитела срещу пептиди, олигозахариди, олигонуклеотиди, тРНК, липиди, както и хаптени като пеницилин, простагландин, динитрофенол, пиридоксал или фероцен. По същия начин са получени антитела срещу много биологично активни пептиди като ангиотензин, брадикинин или вазопресин. Нещо повече, през последните години напълно синтетични имуногени, включително пептидни сегменти от вирусни протеини на обвивката, напр. Произведени са бактериофаги MS2, вирус на хепатит или бактериални токсини (дифтерия, холера) и те са довели до производството на антитела, способни да неутрализират вируса или да предизвикат у експериментални животни защита срещу дифтерия и холера.
Пространственото сгъване на протеини играе решаваща роля за определяне на тяхната антигенна специфичност. Със синтетични модели е възможно да се изграждат със същите пептиди, имуногени, които притежават или изключително последователни, или конформационно зависими антигенни детерминанти. В глобуларните протеини повечето антигенни детерминанти са конформационни, както е видно от загубата на реакция с техните антитела след денатурация. Следователно антителата са добри сонди за конформационното състояние на протеините и има много съобщени случаи, в които антителата са били използвани за откриване на различни конформации в протеините. Работейки от тези съображения, ние показахме, че пептид, аналогичен на участък от лизозимната последователност на кокоши яйчен бял, може да бъде синтезиран, затворен в „контур“ от дисулфиден мост и прикрепен към синтетичен разклонен полимер. Получената макромолекула води до производство на антитела, които ефективно реагират кръстосано с уникален зависим от конформацията регион на естествен протеин. В концептуален план това отвори пътя към синтетичните ваксини в бъдещето, тъй като посочи възможността за синтетично приготвяне на съответните детерминанти, които биха могли да доведат до защита срещу болести.
За да се даде само един от многото примери, когато синтетичните антигени са били от решаващо значение при откриването или изясняването на определен имунологичен феномен, трябва да се спомене генетичният контрол на имунния отговор. Днес е ясно, че способността да се реагира добре или лошо на определен антигенен стимул е под строг генетичен контрол. Това наблюдение е направено главно благодарение на синтетични антигени (прости химически) и инбредни щамове на животни (прости генетично). Използвайки дефинирани разклонени синтетични полипептиди, които се различават само ограничено в техните антигенни детерминанти, беше възможно да се докаже категорично, че генетичният контрол на имунния отговор е специфичен за детерминанта. Макдевит показа по-късно, че имунният отговор на тези синтетични антигени е свързан с MHC локуса на вида. Новооткритите гени на имунния отговор (Ir) и техните продукти (Ia) са изключително важни, за да ни позволят да разберем явленията на имунитета и устойчивостта към болести. Геновите продукти Ir (Ia антигени) присъстват на клетъчната повърхност и са важни за контролирането на взаимодействията между клетките на имунната система.
Динитрофеноли
Резюме
Динитрофенолите (DNP) се срещат като шест различни изомера: 2,3-DNP, 2,4-DNP, 2,5-DNP, 2,6-DNP, 3,4-DNP и 3,5-DNP, с 2, 4-DNP е най-важният търговски изомер. DNP се използват главно като фунгициди, хербициди и инсектициди. Тези съединения са изключително токсични за хората и други организми. Механизмът на действие включва нарушаване на окислителното фосфорилиране чрез разединяване на електрохимичния градиент през митохондриалната мембрана.
Методи за биология на мастните тъкани, част Б
Цинхуей Сю,. Дейвид А. Бернлор, в Методи в ензимологията, 2014
4. Дискусия
В съответствие с предишната работа, в която методът на биотин хидразид е използван за откриване на протеиново карбонилиране (Curtis et al., 2010), е установено повишено протеиново карбонилиране в GSTA4 нокдаун адипоцити и третирани с TNF-α 3T3-L1 адипоцити, използващи анти-HNE антитяло . Намаленото изобилие на GSTA4, което катализира конюгирането на силно реактивните алдехиди (с най-голяма специфичност за 4-HNE) с глутатион, води до повишени нива на реактивни алдехиди в адипоцитите (Engle et al., 2004). Доказано е, че лечението с TNF-α води до намален митохондриален мембранен потенциал и намалено производство на вътреклетъчен АТФ, както и натрупване на значителни количества ROS, което допълнително допринася за повишено протеиново карбонилиране (Chen et al., 2010).
Като цяло двата метода предоставят допълнителна информация и могат да се използват за анализ на протеиновото карбонилиране в отговор на произволен брой клетъчни или генетични фактори. Докато методите, описани тук, са фокусирани върху мастната тъкан, подобни процедури се използват успешно за анализ на протеиново карбонилиране в редица други клетъчни/тъканни проби. Методите са относително бързи и евтини и предоставят на изследователя експериментални възможности за изследване на ролята на протеиновото карбонилиране в клетъчния контрол.
Експериментални техники за изследване на образуването на мозъчен оток In Vivo
Николаус Плеснила, в Оток на мозъка, 2017
Откриване на цитотоксичен мозъчен оток
Инхибирането на мозъчния метаболизъм или недостигът на мозъчно снабдяване с енергия, например чрез разединяване на митохондриалното дишане с помощта на 2,4-динитрофенол или по време на сърдечен арест, инсулт и мозъчна травма води главно до подуване на астроцитите и някои невронални процеси и последващо свиване на мозъка извънклетъчно пространство (ECS). 5,23 Въз основа на тези съображения подуването на астроцитите и свиването на ECS на мозъка са подходящите параметри за определяне на цитотоксичния оток.
Най-прекият начин за определяне на обема на астроцитите и ECS на мозъка е фиксирането на тъканите и визуализирането на тези параметри чрез електронна микроскопия (EM). За съжаление повечето, ако не и всички процедури за фиксиране, причиняват известна степен на тъканна исхемия и следователно могат да причинят артефактични промени в астроцитния и ECS обема. 24 Единственият разумен технически подход изглежда е заместването чрез замразяване, техника, която ни позволява да изследваме горните 10–15 µm на мозъчната кора без значителни артефакти. 25 Въпреки това, дори когато се използва тази техника, само определянето на ECS може да бъде възможно чрез EM, тъй като се смята, че дори масивното подуване на мозъка променя диаметъра на астроцитите с по-малко от 6%, стойност, която не може да бъде определена количествено от EM. 26 Чрез използване на техниката на замразяване на замразяване беше възможно най-малкото да се изчисли, че ECS на мозъка е около 20% от общия мозъчен обем, че основните клетъчни компоненти, засегнати от подуване, са астроцити и че ECS се свива значително при условия на асфиксия или глобална церебрална исхемия. 25,26
Тъй като описаните по-горе електроди използват сравнително големи метални електроди, те успяват да измерват само цитотоксичния оток в големи обеми на тъканите, т.е. измерванията на клетъчно ниво не са възможни. Това ограничение беше преодоляно в края на 90-те години с помощта на многоцевни стъклени микроелектроди за измерване на импеданса. 36 Допълнителното предимство на тази техника е, че импедансът може да бъде измерен едновременно с локалното инжектиране на фармакологично активни вещества през отворен канал на стъклената пипета. По този начин може да се изследва локално подуване на клетките, например при условия на висок извънклетъчен глутамат или калий.
Съвсем наскоро бяха използвани и оптични методи за определяне на дифузията на веществата в рамките на ECS in vivo и в реално време чрез използване на флуоресцентни индикатори. Един подход, наречен интегративно оптично изобразяване (IOI), инжектира с високо молекулно тегло маркери като FITC декстрани в ECS на мозъка и измерва пространствения дифузионен профил на трасерите с CCD камера. 44,45 По-скорошен подход използва неинвазивен трансдурален подход за зареждане на багрило, за да натовари целия корен ECS с флуоресцеин изотиоцианат (FITC) декстрани с различни молекулни тегла, избелва флуоресценцията в част от кората с лазер и наблюдава връщането на флуоресцентния сигнал с помощта на фотоумножител, техника, известна също като възстановяване на флуоресценцията след фото избелване (FRAP). 46 Използвайки тази елегантна, неинвазивна техника, авторите биха могли да демонстрират добре възпрепятствана дифузия след прилагане на глутамат и епилептични припадъци, предполагащи свиване на ECS по време на тези условия. 46
Взети заедно, настоящите методи за измерване на цитотоксичен оток in vivo не измерват директно подуването на клетките, тъй като промените в обема на отделните клетки са твърде малки, за да бъдат надеждно открити. Вместо това всички методи определят обема на ECS като косвен параметър за образуване на цитотоксичен оток, тъй като всички налични данни, генерирани през последните четири десетилетия, показват, че промените в ECS при патологични условия отразяват цитотоксичното подуване на клетките. Налични са разнообразни електрофизиологични и оптични методи за измерване на ECS или директно (електрически импеданс и метод TMA +), или индиректно (IOI и FRAP) и очакват заявление за многобройния отворен въпрос в областта на изследванията на цитотоксичния мозъчен оток.
ОТ сигнализация в сърдечните клетки
OT увеличава усвояването на глюкоза в кардиомиоцитите чрез фосфоинозитид-3-киназа (PI3 K) и усилва ефекта на усвояване на глюкозата на 2,4-динитрофенол, разединител на окислителното фосфорилиране, насочено към митохондриите. 5 PI3 K пътеки се считат за полезни по време на нараняване на миокарда. Калциево-калмодулинкиназната киназа (Ca-CAMKK) и AMP-активираната протеинкиназа (AMPK) също участват в усвояването на глюкоза, медиирано от ОТ, в кардиомиоцитите. 5 АМРК активиране в сърцето след исхемия и реперфузия е признато за кардиопротективно, тъй като ограничава както апоптозата, така и увреждането на клетките.
Проучвания, проведени in vitro, разкриват, че ОТ модулира процеси, които са от решаващо значение за ранното образуване на лезии в съдовите и имунните тъкани. 35 По-конкретно, OT има антиоксидантно въздействие върху съдовите гладкомускулни клетки, аортните ендотелни клетки и макрофагите чрез отслабване на NADPH-оксидазно-зависимото производство на супероксид. 10,15,19 In vivo, периферното приложение на ОТ инхибира атеросклеротичните лезии в гръдната аорта. В допълнение, OT насърчава миграцията на човешки кожни ендотелни клетки (EC), получени от гърдите EC и човешки EC пъпна вена (HUVEC). Емиграционният ефект на OT изисква OTR активиране на пътя PI3 K/AKT/eNOS. Нещо повече, OT увеличава пролиферацията на EC и променя генната експресия на адхезионните молекули и матричните металопротеинази, допринасяйки за подобрена клетъчна подвижност и растеж. Ангиогенен и антиапоптотичен ОТ ефект се показва от повишен сърдечен CD31 + микросъдове. По този начин ОТ може да контролира притока на кръв към сърцето.
Водороден прекис и клетъчна сигнализация, част А
Гай Ландау,. Randal J. Kaufman, в Методи в ензимологията, 2013