Diolch am ymweld â nature.com. Mae gan y fersiwn porwr rydych chi'n ei ddefnyddio gefnogaeth CSS gyfyngedig. I gael y profiad gorau, rydym yn argymell defnyddio'r fersiwn porwr diweddaraf (neu ddiffodd y modd cydnawsedd yn Internet Explorer). Yn ogystal, er mwyn sicrhau cefnogaeth barhaus, ni fydd y wefan hon yn cynnwys arddulliau na JavaScript.
Mae gan hydrogen sylffid (H2S) nifer o effeithiau ffisiolegol a phatholegol ar y corff dynol. Defnyddir sodiwm hydrosylffid (NaHS) yn helaeth fel offeryn ffarmacolegol i werthuso effeithiau H2S mewn arbrofion biolegol. Er mai dim ond ychydig funudau y mae colli H2S o doddiannau NaHS yn eu cymryd, mae toddiannau NaHS wedi cael eu defnyddio fel cyfansoddion rhoddwr ar gyfer H2S mewn dŵr yfed mewn rhai astudiaethau anifeiliaid. Ymchwiliodd yr astudiaeth hon i weld a allai dŵr yfed gyda chrynodiad NaHS o 30 μM a baratowyd mewn poteli llygod mawr/llygoden aros yn sefydlog am o leiaf 12–24 awr, fel yr awgrymwyd gan rai awduron. Paratowch doddiant o NaHS (30 μM) mewn dŵr yfed a'i dywallt ar unwaith i boteli dŵr llygod mawr/llygoden. Casglwyd samplau o flaen a thu mewn y botel ddŵr ar 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 12 a 24 awr i fesur y cynnwys sylffid gan ddefnyddio'r dull glas methylen. Yn ogystal, chwistrellwyd llygod mawr gwrywaidd a benywaidd â NaHS (30 μM) am bythefnos a mesurwyd crynodiadau sylffid serwm bob yn ail ddiwrnod yn ystod yr wythnos gyntaf ac ar ddiwedd yr ail wythnos. Roedd yr hydoddiant NaHS yn y sampl a gafwyd o flaen y botel ddŵr yn ansefydlog; gostyngodd 72% a 75% ar ôl 12 a 24 awr, yn y drefn honno. Mewn samplau a gafwyd o du mewn y poteli dŵr, nid oedd y gostyngiad yn NaHS yn arwyddocaol o fewn 2 awr; fodd bynnag, gostyngodd 47% a 72% ar ôl 12 a 24 awr, yn y drefn honno. Ni effeithiodd chwistrelliad NaHS ar lefel sylffid serwm llygod mawr gwrywaidd a benywaidd. I gloi, ni ddylid defnyddio hydoddiannau NaHS a baratowyd o ddŵr yfed ar gyfer rhoi H2S oherwydd bod yr hydoddiant yn ansefydlog. Bydd y llwybr gweinyddu hwn yn amlygu anifeiliaid i symiau afreolaidd a llai na'r disgwyl o NaHS.
Mae hydrogen sylffid (H2S) wedi cael ei ddefnyddio fel tocsin ers 1700; fodd bynnag, disgrifiwyd ei rôl bosibl fel moleciwl biosignalau endogenaidd gan Abe a Kimura ym 1996. Dros y tair degawd diwethaf, mae nifer o swyddogaethau H2S mewn amrywiol systemau dynol wedi'u hegluro, gan arwain at y sylweddoliad y gallai moleciwlau rhoddwr H2S fod â chymwysiadau clinigol wrth drin neu reoli rhai afiechydon; gweler Chirino et al. am adolygiad diweddar.
Defnyddiwyd sodiwm hydrosylffid (NaHS) yn helaeth fel offeryn ffarmacolegol i asesu effeithiau H2S mewn llawer o astudiaethau diwylliant celloedd ac anifeiliaid5,6,7,8. Fodd bynnag, nid yw NaHS yn rhoddwr H2S delfrydol oherwydd ei fod yn cael ei drawsnewid yn gyflym i H2S/HS- mewn toddiant, yn cael ei halogi'n hawdd â pholysylffidau, ac yn cael ei ocsideiddio a'i anweddu'n hawdd4,9. Mewn llawer o arbrofion biolegol, mae NaHS yn cael ei doddi mewn dŵr, gan arwain at anweddu goddefol a cholli H2S10,11,12, ocsideiddio digymell H2S11,12,13, a ffotolysis14. Collir sylffid yn y toddiant gwreiddiol yn gyflym iawn oherwydd anweddu H2S11. Mewn cynhwysydd agored, mae hanner oes (t1/2) H2S tua 5 munud, ac mae ei grynodiad yn lleihau tua 13% y funud10. Er mai dim ond ychydig funudau y mae colli hydrogen sylffid o doddiannau NaHS yn eu cymryd, mae rhai astudiaethau anifeiliaid wedi defnyddio toddiannau NaHS fel ffynhonnell hydrogen sylffid mewn dŵr yfed am 1–21 wythnos, gan ddisodli'r toddiant sy'n cynnwys NaHS bob 12–24 awr.15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26 Nid yw'r arfer hwn yn gyson ag egwyddorion ymchwil wyddonol, gan y dylai dosau cyffuriau fod yn seiliedig ar eu defnydd mewn rhywogaethau eraill, yn enwedig bodau dynol.27
Nod ymchwil cyn-glinigol mewn biofeddygaeth yw gwella ansawdd gofal cleifion neu ganlyniadau triniaeth. Fodd bynnag, nid yw canlyniadau'r rhan fwyaf o astudiaethau anifeiliaid wedi'u cyfieithu i fodau dynol eto28,29,30. Un o'r rhesymau dros y methiant cyfieithu hwn yw'r diffyg sylw i ansawdd methodolegol astudiaethau anifeiliaid30. Felly, nod yr astudiaeth hon oedd ymchwilio i a allai toddiannau NaHS 30 μM a baratowyd mewn poteli dŵr llygod mawr/llygoden aros yn sefydlog mewn dŵr yfed am 12–24 awr, fel yr honnwyd neu a awgrymwyd mewn rhai astudiaethau.
Cynhaliwyd yr holl arbrawf yn yr astudiaeth hon yn unol â'r canllawiau cyhoeddedig ar gyfer gofalu am anifeiliaid labordy a'u defnyddio yn Iran31. Dilynodd yr holl adroddiadau arbrofol yn yr astudiaeth hon ganllawiau ARRIVE32 hefyd. Cymeradwyodd Pwyllgor Moeseg Sefydliad y Gwyddorau Endocrin, Prifysgol Gwyddorau Meddygol Shahid Beheshti, yr holl weithdrefnau arbrofol yn yr astudiaeth hon.
Prynwyd sinc asetad dihydrad (CAS: 5970-45-6) a fferrig clorid anhydrus (CAS: 7705-08-0) gan Biochem, Chemopahrama (Cosne-sur-Loire, Ffrainc). Prynwyd sodiwm hydrosylffid hydrad (CAS: 207683-19-0) ac N,N-dimethyl-p-phenylenediamine (DMPD) (CAS: 535-47-0) gan Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, UDA). Prynwyd isoflurane gan Piramal (Bethlehem, PA, UDA). Prynwyd asid hydroclorig (HCl) gan Merck (Darmstadt, yr Almaen).
Paratowch doddiant o NaHS (30 μM) mewn dŵr yfed a'i dywallt ar unwaith i boteli dŵr y llygoden fawr/llygoden fawr. Dewiswyd y crynodiad hwn yn seiliedig ar nifer o gyhoeddiadau sy'n defnyddio NaHS fel ffynhonnell H2S; gweler yr adran Drafod. Mae NaHS yn foleciwl hydradol a all gynnwys symiau amrywiol o ddŵr hydradol (h.y., NaHS•xH2O); yn ôl y gwneuthurwr, canran y NaHS a ddefnyddiwyd yn ein hastudiaeth oedd 70.7% (h.y., NaHS•1.3 H2O), ac fe wnaethom ystyried y gwerth hwn yn ein cyfrifiadau, lle gwnaethom ddefnyddio pwysau moleciwlaidd o 56.06 g/mol, sef pwysau moleciwlaidd NaHS anhydrus. Dŵr hydradol (a elwir hefyd yn ddŵr crisialu) yw'r moleciwlau dŵr sy'n ffurfio'r strwythur crisialog33. Mae gan hydradau briodweddau ffisegol a thermodynamig gwahanol o'i gymharu ag anhydradau34.
Cyn ychwanegu NaHS at y dŵr yfed, mesurwch pH a thymheredd y toddydd. Arllwyswch yr hydoddiant NaHS ar unwaith i'r botel ddŵr llygoden fawr/llygoden yng nghawell yr anifeiliaid. Casglwyd samplau o flaen y tiwb ac o du mewn y botel ddŵr ar 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 12, a 24 awr i fesur cynnwys sylffid. Cymerwyd mesuriadau sylffid yn syth ar ôl pob samplu. Cawsom samplau o flaen y tiwb oherwydd bod rhai astudiaethau wedi dangos y gall maint mandwll bach y tiwb dŵr leihau anweddiad H2S15,19. Mae'n ymddangos bod y broblem hon yn berthnasol i'r hydoddiant yn y botel hefyd. Fodd bynnag, nid oedd hyn yn wir am yr hydoddiant yng ngwddf y botel ddŵr, a oedd â chyfradd anweddu uwch ac yn hunan-ocsideiddio; mewn gwirionedd, yr anifeiliaid a yfodd y dŵr hwn yn gyntaf.
Defnyddiwyd llygod mawr Wistar gwrywaidd a benywaidd yn yr astudiaeth. Cafodd y llygod mawr eu lletya mewn cewyll polypropylen (2–3 llygoden fawr fesul cawell) o dan amodau safonol (tymheredd 21–26 °C, lleithder 32–40%) gyda 12 awr o olau (7 am i 7 pm) a 12 awr o dywyllwch (7 pm i 7 am). Roedd gan y llygod mawr fynediad rhydd at ddŵr tap ac fe'u bwydwyd â bwyd safonol (Khorak Dam Pars Company, Tehran, Iran). Rhannwyd llygod mawr Wistar benywaidd (n=10, pwysau corff: 190–230 g) a gwrywaidd (n=10, pwysau corff: 320–370 g) o'r un oedran (6 mis) ar hap yn grwpiau rheoli a grwpiau a gafodd driniaeth NaHS (30 μM) (n=5 fesul grŵp). I bennu maint y sampl, defnyddiwyd y dull KISS (Keep It Simple, Stupid), sy'n cyfuno profiad blaenorol a dadansoddiad pŵer35. Yn gyntaf, cynhaliwyd astudiaeth beilot ar 3 llygoden fawr a phennwyd lefel gymedrig cyfanswm sylffid serwm a'r gwyriad safonol (8.1 ± 0.81 μM). Yna, gan ystyried pŵer 80% a thybio lefel arwyddocâd dwy ochr o 5%, pennwyd maint sampl rhagarweiniol (n = 5 yn seiliedig ar lenyddiaeth flaenorol) a oedd yn cyfateb i faint effaith safonol o 2.02 gyda'r gwerth wedi'i ragdiffinio a awgrymwyd gan Festing ar gyfer cyfrifo maint sampl anifeiliaid arbrofol35. Ar ôl lluosi'r gwerth hwn â'r SD (2.02 × 0.81), roedd y maint effaith canfyddadwy a ragfynegwyd (1.6 μM) yn 20%, sy'n dderbyniol. Mae hyn yn golygu bod n = 5/grŵp yn ddigonol i ganfod newid cymedrig o 20% rhwng grwpiau. Rhannwyd llygod mawr ar hap yn grwpiau rheoli a grwpiau wedi'u trin â NaSH gan ddefnyddio swyddogaeth ar hap meddalwedd Excel 36 (Ffig. Atodol 1). Perfformiwyd dallu ar lefel y canlyniad, ac nid oedd yr ymchwilwyr a oedd yn cyflawni'r mesuriadau biocemegol yn ymwybodol o'r aseiniadau grŵp.
Cafodd grwpiau NaHS o'r ddau ryw eu trin â thoddiant NaHS 30 μM a baratowyd mewn dŵr yfed am 2 wythnos; Cyflenwyd toddiant ffres bob 24 awr, ac yn ystod yr amser hwnnw mesurwyd pwysau'r corff. Casglwyd samplau gwaed o flaenau cynffon yr holl lygod mawr o dan anesthesia isofluran bob yn ail ddiwrnod ar ddiwedd yr wythnos gyntaf a'r ail wythnos. Cafodd samplau gwaed eu centrifugio ar 3000 g am 10 munud, gwahanwyd serwm a'i storio ar –80°C ar gyfer mesur serwm wrea, creatinin (Cr), a chyfanswm sylffid wedi hynny. Penderfynwyd serwm wrea gan ddefnyddio'r dull wreas ensymatig, a phenderfynwyd serwm creatinin gan ddefnyddio'r dull ffotometrig Jaffe gan ddefnyddio citiau sydd ar gael yn fasnachol (Man Company, Tehran, Iran) a dadansoddwr awtomatig (Selectra E, rhif cyfresol 0-2124, Yr Iseldiroedd). Roedd y cyfernodau amrywiad intra-asay a interasay ar gyfer wrea a Cr yn llai na 2.5%.
Defnyddir y dull glas methylen (MB) i fesur cyfanswm sylffid mewn dŵr yfed a serwm sy'n cynnwys NaHS; MB yw'r dull a ddefnyddir amlaf ar gyfer mesur sylffid mewn toddiannau swmp a samplau biolegol11,37. Gellir defnyddio'r dull MB i amcangyfrif cyfanswm y gronfa sylffid38 a mesur sylffidau anorganig ar ffurf H2S, HS- ac S2 yn y cyfnod dyfrllyd39. Yn y dull hwn, caiff sylffwr ei waddodi fel sylffid sinc (ZnS) ym mhresenoldeb asetad sinc11,38. Gwaddodi asetad sinc yw'r dull a ddefnyddir amlaf ar gyfer gwahanu sylffidau oddi wrth gromoforau eraill11. Ail-ddiddymwyd ZnS gan ddefnyddio HCl11 o dan amodau asidig cryf. Mae'r sylffid yn adweithio â DMPD mewn cymhareb stoichiometreg o 1:2 mewn adwaith a gatalyddir gan glorid fferrig (mae Fe3+ yn gweithredu fel asiant ocsideiddio) i ffurfio'r llifyn MB, a ganfyddir yn sbectroffotometregol ar 670 nm40,41. Mae terfyn canfod y dull MB tua 1 μM11.
Yn yr astudiaeth hon, ychwanegwyd 100 μL o bob sampl (hydoddiant neu serwm) at diwb; yna ychwanegwyd 200 μL o asetad sinc (1% w/v mewn dŵr distyll), 100 μL o DMPD (20 mM mewn 7.2 M HCl), a 133 μL o FeCl3 (30 mM mewn 1.2 M HCl). Deorwyd y cymysgedd ar 37°C yn y tywyllwch am 30 munud. Cafodd yr hydoddiant ei allgyrchu ar 10,000 g am 10 munud, a darllenwyd amsugnedd yr uwchnofiant ar 670 nm gan ddefnyddio darllenydd microplat (BioTek, MQX2000R2, Winooski, VT, UDA). Penderfynwyd crynodiadau sylffid gan ddefnyddio cromlin calibradu o NaHS (0–100 μM) mewn ddH2O (Ffig. Atodol 2). Paratowyd yr holl hydoddiannau a ddefnyddiwyd ar gyfer y mesuriadau yn ffres. Roedd y cyfernodau amrywiad mewn-asai a rhyng-asai ar gyfer mesuriadau sylffid yn 2.8% a 3.4%, yn y drefn honno. Fe wnaethom hefyd bennu cyfanswm y sylffid a adferwyd o samplau dŵr yfed a serwm sy'n cynnwys sodiwm thiosylffad gan ddefnyddio'r dull sampl wedi'i atgyfnerthu42. Roedd yr adferiadau ar gyfer samplau dŵr yfed a serwm sy'n cynnwys sodiwm thiosylffad yn 91 ± 1.1% (n = 6) a 93 ± 2.4% (n = 6), yn y drefn honno.
Perfformiwyd dadansoddiad ystadegol gan ddefnyddio meddalwedd GraphPad Prism fersiwn 8.0.2 ar gyfer Windows (GraphPad Software, San Diego, CA, UDA, www.graphpad.com). Defnyddiwyd prawf-t pâr i gymharu tymheredd a pH dŵr yfed cyn ac ar ôl ychwanegu NaHS. Cyfrifwyd y golled o H2S yn y toddiant sy'n cynnwys NaHS fel gostyngiad canrannol o'r cymeriant llinell sylfaen, ac i asesu a oedd y golled yn ystadegol arwyddocaol, gwnaethom ANOVA unffordd ailadroddus o fesurau ac yna prawf cymhariaeth lluosog Dunnett. Cymharwyd pwysau'r corff, wrea serwm, creatinin serwm, a chyfanswm sylffid serwm dros amser rhwng llygod mawr rheoli a llygod mawr o wahanol rywiau a gafodd eu trin â NaHS gan ddefnyddio ANOVA cymysg dwyffordd (rhwng-o fewn) ac yna prawf Bonferroni post hoc. Ystyriwyd bod gwerthoedd P dwygynffon < 0.05 yn ystadegol arwyddocaol.
Roedd pH dŵr yfed yn 7.60 ± 0.01 cyn ychwanegu NaHS ac yn 7.71 ± 0.03 ar ôl ychwanegu NaHS (n = 13, p = 0.0029). Roedd tymheredd dŵr yfed yn 26.5 ± 0.2 ac fe ostyngodd i 26.2 ± 0.2 ar ôl ychwanegu NaHS (n = 13, p = 0.0128). Paratowch doddiant NaHS 30 μM mewn dŵr yfed a'i storio mewn potel ddŵr. Mae toddiant NaHS yn ansefydlog ac mae ei grynodiad yn lleihau dros amser. Wrth samplu o wddf y botel ddŵr, gwelwyd gostyngiad sylweddol (68.0%) o fewn yr awr gyntaf, a gostyngodd cynnwys NaHS yn y toddiant 72% a 75% ar ôl 12 a 24 awr, yn y drefn honno. Mewn samplau a gafwyd o boteli dŵr, nid oedd y gostyngiad mewn NaHS yn arwyddocaol hyd at 2 awr, ond ar ôl 12 a 24 awr roedd wedi gostwng 47% a 72%, yn y drefn honno. Mae'r data hyn yn dangos bod canran y NaHS mewn toddiant 30 μM a baratowyd mewn dŵr yfed wedi gostwng i tua chwarter o'r gwerth cychwynnol ar ôl 24 awr, waeth beth fo lleoliad y samplu (Ffigur 1).
Sefydlogrwydd hydoddiant NaHS (30 μM) mewn dŵr yfed mewn poteli llygod mawr/llygod. Ar ôl paratoi'r hydoddiant, cymerwyd samplau o'r domen a thu mewn y botel ddŵr. Cyflwynir data fel cymedr ± SD (n = 6/grŵp). * a #, P < 0.05 o'i gymharu ag amser 0. Mae'r ffotograff o'r botel ddŵr yn dangos y domen (gyda'r agoriad) a chorff y botel. Mae cyfaint y domen tua 740 μL.
Roedd crynodiad NaHS yn y toddiant 30 μM newydd ei baratoi yn 30.3 ± 0.4 μM (amrediad: 28.7–31.9 μM, n = 12). Fodd bynnag, ar ôl 24 awr, gostyngodd crynodiad NaHS i werth is (cymedr: 3.0 ± 0.6 μM). Fel y dangosir yn Ffigur 2, nid oedd crynodiadau NaHS y daeth y llygod mawr i gysylltiad â nhw yn gyson yn ystod y cyfnod astudio.
Cynyddodd pwysau corff llygod benywaidd yn sylweddol dros amser (o 205.2 ± 5.2 g i 213.8 ± 7.0 g yn y grŵp rheoli ac o 204.0 ± 8.6 g i 211.8 ± 7.5 g yn y grŵp a gafodd driniaeth NaHS); fodd bynnag, nid oedd gan driniaeth NaHS unrhyw effaith ar bwysau'r corff (Ffig. 3). Cynyddodd pwysau corff llygod gwrywaidd yn sylweddol dros amser (o 338.6 ± 8.3 g i 352.4 ± 6.0 g yn y grŵp rheoli ac o 352.4 ± 5.9 g i 363.2 ± 4.3 g yn y grŵp a gafodd driniaeth NaHS); fodd bynnag, nid oedd gan driniaeth NaHS unrhyw effaith ar bwysau'r corff (Ffig. 3).
Newidiadau ym mhwysau'r corff mewn llygod benywaidd a gwrywaidd ar ôl rhoi NaHS (30 μM). Cyflwynir data fel cymedr ± SEM a chawsant eu cymharu gan ddefnyddio dadansoddiad amrywiant cymysg dwy ffordd (o fewn-rhwng) gyda phrawf ôl-hoc Bonferroni. n = 5 o bob rhyw ym mhob grŵp.
Roedd crynodiadau serwm wrea a chreatin ffosffad yn gymharol mewn llygod mawr dan reolaeth a llygod mawr dan driniaeth NaSH drwy gydol yr astudiaeth. Ar ben hynny, ni effeithiodd triniaeth NaSH ar grynodiadau serwm wrea a chreatinicrom (Tabl 1).
Roedd crynodiadau sylffid cyfanswm serwm sylfaenol yn gymharol rhwng y rheolydd a'r llygod gwrywaidd (8.1 ± 0.5 μM vs. 9.3 ± 0.2 μM) a benywaidd (9.1 ± 1.0 μM vs. 6.1 ± 1.1 μM) a gafodd driniaeth NaHS. Ni chafodd rhoi NaHS am 14 diwrnod unrhyw effaith ar lefelau sylffid cyfanswm serwm mewn llygod gwrywaidd na benywaidd (Ffig. 4).
Newidiadau yng nghrynodiadau cyfanswm sylffid serwm mewn llygod mawr gwrywaidd a benywaidd ar ôl rhoi NaHS (30 μM). Cyflwynir data fel cymedr ± SEM a chawsant eu cymharu gan ddefnyddio dadansoddiad amrywiant cymysg dwy ffordd (o fewn-o fewn) gyda phrawf ôl-hoc Bonferroni. Pob rhyw, n = 5/grŵp.
Prif gasgliad yr astudiaeth hon yw bod dŵr yfed sy'n cynnwys NaHS yn ansefydlog: dim ond tua chwarter o'r cyfanswm cynnwys sylffid cychwynnol y gellir ei ganfod 24 awr ar ôl samplu o domen a thu mewn poteli dŵr llygod mawr/llygod. Ar ben hynny, roedd llygod mawr yn agored i grynodiadau NaHS ansefydlog oherwydd colli H2S yn yr hydoddiant NaHS, ac ni effeithiodd ychwanegu NaHS at ddŵr yfed ar bwysau'r corff, wrea serwm a chromiwm creatinin, na chyfanswm sylffid serwm.
Yn yr astudiaeth hon, roedd cyfradd colli H2S o doddiannau NaHS 30 μM a baratowyd mewn dŵr yfed tua 3% yr awr. Mewn toddiant wedi'i glustogi (100 μM sodiwm sylffid mewn 10 mM PBS, pH 7.4), adroddwyd bod crynodiad y sylffid wedi gostwng 7% dros amser dros 8 awr11. Rydym wedi amddiffyn gweinyddiaeth fewngyhyrol o NaHS yn flaenorol trwy adrodd bod cyfradd colli sylffid o doddiant NaHS 54 μM mewn dŵr yfed tua 2.3% yr awr (4%/awr yn y 12 awr gyntaf ac 1.4%/awr yn y 12 awr olaf ar ôl paratoi)8. Canfu astudiaethau cynharach43 golled gyson o H2S o doddiannau NaHS, yn bennaf oherwydd anweddu ac ocsideiddio. Hyd yn oed heb ychwanegu swigod, mae sylffid yn y toddiant stoc yn cael ei golli'n gyflym oherwydd anweddu H2S11. Mae astudiaethau wedi dangos, yn ystod y broses wanhau, sy'n cymryd tua 30–60 eiliad, bod tua 5–10% o H2S yn cael ei golli oherwydd anweddiad6. Er mwyn atal anweddiad H2S o'r toddiant, mae ymchwilwyr wedi cymryd sawl mesur, gan gynnwys cymysgu'r toddiant yn ysgafn12, gorchuddio'r toddiant stoc â ffilm blastig6, a lleihau amlygiad yr toddiant i aer, gan fod cyfradd anweddiad H2S yn dibynnu ar y rhyngwyneb aer-hylif.13 Mae ocsideiddio digymell H2S yn digwydd yn bennaf oherwydd ïonau metel trawsnewidiol, yn enwedig haearn fferrig, sy'n amhureddau mewn dŵr.13 Mae ocsideiddio H2S yn arwain at ffurfio polysylffidau (atomau sylffwr wedi'u cysylltu gan fondiau cofalent)11. Er mwyn osgoi ei ocsideiddio, paratoir toddiannau sy'n cynnwys H2S mewn toddyddion heb ocsigen44,45 ac yna cânt eu puro ag argon neu nitrogen am 20–30 munud i sicrhau dadocsigeniad.11,12,37,44,45,46 Mae asid diethylenetriaminepentaacetic (DTPA) yn chelator metel (10–4 M) sy'n atal awto-ocsideiddio HS- mewn toddiannau aerobig. Yn absenoldeb DTPA, mae cyfradd awto-ocsideiddio HS- tua 50% dros tua 3 awr ar 25°C37,47. Ar ben hynny, gan fod ocsideiddio 1e-sylffid yn cael ei gatalyddu gan olau uwchfioled, dylid storio'r toddiant ar rew a'i amddiffyn rhag golau11.
Fel y dangosir yn Ffigur 5, mae NaHS yn daduno i Na+ a HS-6 pan gaiff ei doddi mewn dŵr; mae'r daduniad hwn yn cael ei bennu gan pK1 yr adwaith, sy'n ddibynnol ar dymheredd: pK1 = 3.122 + 1132/T, lle mae T yn amrywio o 5 i 30°C ac yn cael ei fesur mewn graddau Kelvin (K), K = °C + 273.1548. Mae gan HS- pK2 uchel (pK2 = 19), felly ar pH < 96.49, nid yw S2- yn cael ei ffurfio neu mae'n cael ei ffurfio mewn symiau bach iawn. Mewn cyferbyniad, mae HS- yn gweithredu fel sylfaen ac yn derbyn H+ o foleciwl H2O, ac mae H2O yn gweithredu fel asid ac yn cael ei drawsnewid yn H2S ac OH-.
Ffurfiant nwy H2S toddedig mewn hydoddiant NaHS (30 µM). aq, hydoddiant dyfrllyd; g, nwy; l, hylif. Mae'r holl gyfrifiadau'n tybio bod pH dŵr = 7.0 a thymheredd dŵr = 20 °C. Wedi'i greu gyda BioRender.com.
Er gwaethaf tystiolaeth bod toddiannau NaHS yn ansefydlog, mae sawl astudiaeth anifeiliaid wedi defnyddio toddiannau NaHS mewn dŵr yfed fel cyfansoddyn rhoddwr H2S15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26 gyda hyd ymyriadau yn amrywio o 1 i 21 wythnos (Tabl 2). Yn ystod yr astudiaethau hyn, adnewyddwyd y toddiant NaHS bob 12 awr, 15, 17, 18, 24, 25 awr neu 24 awr, 19, 20, 21, 22, 23 awr. Dangosodd ein canlyniadau fod llygod mawr wedi'u hamlygu i grynodiadau cyffuriau ansefydlog oherwydd colli H2S o'r toddiant NaHS, ac roedd cynnwys NaHS mewn dŵr yfed llygod mawr yn amrywio'n sylweddol dros 12 neu 24 awr (gweler Ffigur 2). Adroddodd dwy o'r astudiaethau hyn fod lefelau H2S mewn dŵr wedi aros yn sefydlog dros 24 awr22 neu mai dim ond 2–3% o golledion H2S a welwyd dros 12 awr15, ond ni wnaethant ddarparu data ategol na manylion mesur. Mae dwy astudiaeth wedi dangos y gall diamedr bach poteli dŵr leihau anweddiad H2S15,19. Fodd bynnag, dangosodd ein canlyniadau y gallai hyn ohirio colli H2S o botel ddŵr am 2 awr yn hytrach na 12–24 awr yn unig. Mae'r ddwy astudiaeth yn nodi ein bod yn tybio nad oedd lefel y NaHS yn y dŵr yfed wedi newid oherwydd na welsom newid lliw yn y dŵr; felly, nid oedd ocsideiddio H2S gan aer yn arwyddocaol19,20. Yn syndod, mae'r dull goddrychol hwn yn asesu sefydlogrwydd NaHS mewn dŵr yn hytrach na mesur y newid yn ei grynodiad dros amser.
Mae colli H2S mewn toddiant NaHS yn gysylltiedig â pH a thymheredd. Fel y nodwyd yn ein hastudiaeth ni, mae diddymu NaHS mewn dŵr yn arwain at ffurfio toddiant alcalïaidd50. Pan gaiff NaHS ei ddiddymu mewn dŵr, mae ffurfio nwy H2S wedi'i ddiddymu yn dibynnu ar y gwerth pH6. Po isaf yw pH y toddiant, y mwyaf yw cyfran y NaHS sy'n bresennol fel moleciwlau nwy H2S a'r mwyaf o sylffid sy'n cael ei golli o'r toddiant dyfrllyd11. Ni adroddodd yr un o'r astudiaethau hyn am pH dŵr yfed a ddefnyddir fel toddydd ar gyfer NaHS. Yn ôl argymhellion WHO, a fabwysiadir gan y rhan fwyaf o wledydd, dylai pH dŵr yfed fod yn yr ystod 6.5–8.551. Yn yr ystod pH hon, mae cyfradd ocsideiddio digymell H2S yn cynyddu tua deg gwaith13. Bydd diddymu NaHS mewn dŵr yn yr ystod pH hon yn arwain at grynodiad nwy H2S wedi'i ddiddymu o 1 i 22.5 μM, sy'n pwysleisio pwysigrwydd monitro pH y dŵr cyn diddymu NaHS. Yn ogystal, byddai'r ystod tymheredd a adroddwyd yn yr astudiaeth uchod (18–26 °C) yn arwain at newid o tua 10% yng nghrynodiad y nwy H2S toddedig yn y toddiant, gan fod newidiadau tymheredd yn newid pK1, a gall newidiadau bach yn pK1 gael effaith sylweddol ar grynodiad y nwy H2S toddedig48. Yn ogystal, mae hyd hir rhai astudiaethau (5 mis)22, lle disgwylir amrywiad tymheredd mawr, hefyd yn gwaethygu'r broblem hon.
Defnyddiodd pob astudiaeth ac eithrio un21 doddiant NaHS 30 μM mewn dŵr yfed. I egluro'r dos a ddefnyddiwyd (h.y. 30 μM), nododd rhai awduron fod NaHS yn y cyfnod dyfrllyd yn cynhyrchu'r un crynodiad yn union o nwy H2S a bod yr ystod ffisiolegol o H2S rhwng 10 a 100 μM, felly mae'r dos hwn o fewn yr ystod ffisiolegol15,16. Esboniodd eraill y gall 30 μM o NaHS gynnal lefel H2S yn y plasma o fewn yr ystod ffisiolegol, h.y. 5–300 μM19,20. Rydym yn ystyried crynodiad NaHS mewn dŵr o 30 μM (pH = 7.0, T = 20 °C), a ddefnyddiwyd mewn rhai astudiaethau i astudio effeithiau H2S. Gallwn gyfrifo bod crynodiad y nwy H2S toddedig yn 14.7 μM, sydd tua 50% o'r crynodiad NaHS cychwynnol. Mae'r gwerth hwn yn debyg i'r gwerth a gyfrifwyd gan awduron eraill o dan yr un amodau13,48.
Yn ein hastudiaeth ni, ni newidiodd gweinyddu NaHS bwysau'r corff; mae'r canlyniad hwn yn gyson â chanlyniadau astudiaethau eraill mewn llygod gwrywaidd22,23 a llygod mawr gwrywaidd18; Fodd bynnag, adroddodd dwy astudiaeth fod NaSH wedi adfer y pwysau corff is mewn llygod mawr a gafodd neffrectomeiddio24,26, tra nad oedd astudiaethau eraill yn adrodd am effaith gweinyddu NaSH ar bwysau'r corff15,16,17,19,20,21,25. Ar ben hynny, yn ein hastudiaeth ni, ni effeithiodd gweinyddu NaSH ar lefelau wrea serwm a chromiwm creatinin, sy'n gyson â chanlyniadau adroddiad arall25.
Canfu'r astudiaeth nad oedd ychwanegu NaHS at ddŵr yfed am 2 wythnos yn effeithio ar gyfanswm crynodiadau sylffid serwm mewn llygod gwrywaidd a benywaidd. Mae'r canfyddiad hwn yn gyson â chanlyniadau Sen et al. (16): ni wnaeth 8 wythnos o driniaeth gyda 30 μM NaHS mewn dŵr yfed effeithio ar lefelau sylffid plasma mewn llygod rheoli; fodd bynnag, adroddasant fod yr ymyrraeth hon wedi adfer y lefelau H2S is mewn plasma llygod a gafodd neffrectomeiddio. Adroddodd Li et al. (22) hefyd fod triniaeth gyda 30 μM NaHS mewn dŵr yfed am 5 mis wedi cynyddu lefelau sylffid rhydd plasma mewn llygod oedrannus tua 26%. Nid yw astudiaethau eraill wedi adrodd am newidiadau mewn sylffid sy'n cylchredeg ar ôl ychwanegu NaHS at ddŵr yfed.
Adroddodd saith astudiaeth gan ddefnyddio Sigma NaHS15,16,19,20,21,22,23 ond ni wnaethant ddarparu rhagor o fanylion am ddŵr hydradiad, ac ni soniodd pum astudiaeth am ffynhonnell y NaHS a ddefnyddiwyd yn eu dulliau paratoi17,18,24,25,26. Mae NaHS yn foleciwl hydradol a gall ei gynnwys dŵr hydradiad amrywio, sy'n effeithio ar faint o NaHS sydd ei angen i baratoi toddiant o folaredd penodol. Er enghraifft, y cynnwys NaHS yn ein hastudiaeth ni oedd NaHS•1.3 H2O. Felly, gall y crynodiadau NaHS gwirioneddol yn yr astudiaethau hyn fod yn is na'r rhai a adroddwyd.
“Sut gall cyfansoddyn mor fyrhoedlog gael effaith mor hirhoedlog?” Gofynnodd Pozgay et al.21 y cwestiwn hwn wrth werthuso effeithiau NaHS ar golitis mewn llygod. Maent yn gobeithio y bydd astudiaethau yn y dyfodol yn gallu ateb y cwestiwn hwn a dyfalu y gallai toddiannau NaHS gynnwys polysylffidau mwy sefydlog yn ogystal â’r H2S a’r disulfidau sy’n cyfryngu effaith NaHS21. Posibilrwydd arall yw y gallai crynodiadau isel iawn o NaHS sy’n weddill mewn toddiant hefyd gael effaith fuddiol. Mewn gwirionedd, darparodd Olson et al. dystiolaeth nad yw lefelau micromolar o H2S yn y gwaed yn ffisiolegol a dylent fod yn yr ystod nanomolar neu’n absennol yn gyfan gwbl13. Gall H2S weithredu trwy sylffeiddio protein, addasiad ôl-gyfieithiadol gwrthdroadwy sy’n effeithio ar swyddogaeth, sefydlogrwydd a lleoliad llawer o broteinau52,53,54. Mewn gwirionedd, o dan amodau ffisiolegol, mae tua 10% i 25% o lawer o broteinau’r afu wedi’u sylffeiddio53. Mae'r ddwy astudiaeth yn cydnabod dinistrio cyflym NaHS19,23 ond yn syndod maent yn datgan “ein bod wedi rheoli crynodiad NaHS mewn dŵr yfed trwy ei ddisodli bob dydd.”23 Nododd un astudiaeth ar ddamwain fod “NaHS yn rhoddwr H2S safonol ac yn cael ei ddefnyddio'n gyffredin mewn ymarfer clinigol i ddisodli H2S ei hun.”18
Mae'r drafodaeth uchod yn dangos bod NaHS yn cael ei golli o'r toddiant trwy anweddu, ocsideiddio a ffotolysis, ac felly gwneir rhai awgrymiadau i leihau colli H2S o'r toddiant. Yn gyntaf, mae anweddiad H2S yn dibynnu ar y rhyngwyneb nwy-hylif13 a pH y toddiant11; felly, er mwyn lleihau'r golled anweddu, gellir gwneud gwddf y botel ddŵr mor fach â phosibl fel y disgrifiwyd yn flaenorol15,19, a gellir addasu pH y dŵr i derfyn uchaf derbyniol (h.y., 6.5–8.551) i leihau'r golled anweddu11. Yn ail, mae ocsideiddio digymell H2S yn digwydd oherwydd effeithiau ocsigen a phresenoldeb ïonau metelau trawsnewidiol mewn dŵr yfed13, felly gall dad-ocsigenu dŵr yfed gydag argon neu nitrogen44,45 a defnyddio chelatoriaid metel37,47 leihau ocsideiddio sylffidau. Yn drydydd, er mwyn atal dadelfennu H2S trwy ffoto, gellir lapio poteli dŵr â ffoil alwminiwm; Mae'r arfer hwn hefyd yn berthnasol i ddeunyddiau sy'n sensitif i olau fel streptozotocin55. Yn olaf, gellir rhoi halwynau sylffid anorganig (NaHS, Na2S, a CaS) drwy roi drwy fwyd trwy ...
Un cyfyngiad yw ein bod wedi mesur sylffid mewn toddiant dyfrllyd a serwm gan ddefnyddio'r dull MB. Mae'r dulliau ar gyfer mesur sylffid yn cynnwys titradiad ïodin, sbectroffotometreg, dull electrocemegol (potentiometreg, amperometreg, dull coulometrig a dull amperometrig) a chromatograffaeth (cromatograffaeth nwy a chromatograffaeth hylif perfformiad uchel), ac ymhlith y dulliau a ddefnyddir amlaf yw'r dull sbectroffotometreg MB62. Un cyfyngiad ar y dull MB ar gyfer mesur H2S mewn samplau biolegol yw ei fod yn mesur yr holl gyfansoddion sy'n cynnwys sylffwr ac nid H2S rhydd63 oherwydd ei fod yn cael ei berfformio o dan amodau asidig, sy'n arwain at echdynnu sylffwr o'r ffynhonnell fiolegol64. Fodd bynnag, yn ôl Cymdeithas Iechyd Cyhoeddus America, MB yw'r dull safonol ar gyfer mesur sylffid mewn dŵr65. Felly, nid yw'r cyfyngiad hwn yn effeithio ar ein prif ganlyniadau ar ansefydlogrwydd toddiannau sy'n cynnwys NaHS. Ar ben hynny, yn ein hastudiaeth ni, roedd adferiad mesuriadau sylffid mewn samplau dŵr a serwm sy'n cynnwys NaHS yn 91% a 93%, yn y drefn honno. Mae'r gwerthoedd hyn yn unol ag ystodau a adroddwyd yn flaenorol (77–92)66, sy'n dynodi cywirdeb dadansoddol derbyniol42. Mae'n werth nodi ein bod wedi defnyddio llygod mawr gwrywaidd a benywaidd yn unol â chanllawiau'r Sefydliadau Iechyd Cenedlaethol (NIH) er mwyn osgoi gorddibynnu ar astudiaethau anifeiliaid gwrywaidd yn unig mewn astudiaethau cyn-glinigol67 ac i gynnwys llygod mawr gwrywaidd a benywaidd pryd bynnag y bo modd68. Mae'r pwynt hwn wedi'i bwysleisio gan eraill69,70,71.
I gloi, mae canlyniadau'r astudiaeth hon yn dangos na ellir defnyddio toddiannau NaHS a baratowyd o ddŵr yfed i gynhyrchu H2S oherwydd eu hansefydlogrwydd. Byddai'r llwybr gweinyddu hwn yn amlygu anifeiliaid i lefelau ansefydlog ac is na'r disgwyl o NaHS; felly, efallai na fydd y canfyddiadau'n berthnasol i fodau dynol.
Mae'r setiau data a ddefnyddiwyd a/neu a ddadansoddwyd yn ystod yr astudiaeth gyfredol ar gael gan yr awdur cyfatebol ar gais rhesymol.
Szabo, K. Amserlen ymchwil hydrogen sylffid (H2S): o docsin amgylcheddol i gyfryngwr biolegol. Biocemeg a Ffarmacoleg 149, 5–19. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2017.09.010 (2018).
Abe, K. a Kimura, H. Rôl bosibl hydrogen sylffid fel niwromodwlydd mewndarddol. Journal of Neuroscience, 16, 1066–1071. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.16-03-01066.1996 (1996).
Chirino, G., Szabo, C. a Papapetropoulos, A. Rôl ffisiolegol hydrogen sylffid mewn celloedd, meinweoedd ac organau mamaliaid. Adolygiadau mewn Ffisioleg a Bioleg Foleciwlaidd 103, 31–276. https://doi.org/10.1152/physrev.00028.2021 (2023).
Dillon, KM, Carrazzone, RJ, Matson, JB, a Kashfi, K. Addewid esblygol systemau dosbarthu cellog ar gyfer ocsid nitrig a hydrogen sylffid: oes newydd o feddygaeth bersonol. Biochemistry and Pharmacology 176, 113931. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2020.113931 (2020).
Sun, X., et al. Gall rhoi rhoddwr hydrogen sylffid rhyddhau araf yn y tymor hir atal anaf isgemia/ail-berfysu myocardaidd. Adroddiadau gwyddonol 7, 3541. https://doi.org/10.1038/s41598-017-03941-0 (2017).
Sitdikova, GF, Fuchs, R., Kainz, W., Weiger, TM a Hermann, A. Mae ffosfforyleiddiad sianel BK yn rheoleiddio sensitifrwydd hydrogen sylffid (H2S). Frontiers in Physiology 5, 431. https://doi.org/10.3389/fphys.2014.00431 (2014).
Sitdikova, GF, Weiger, TM a Hermann, A. Mae hydrogen sylffid yn gwella gweithgaredd sianel potasiwm wedi'i actifadu gan galsiwm (BK) mewn celloedd tiwmor pitwtaraidd llygod mawr. Archit. Pfluegers. 459, 389–397. https://doi.org/10.1007/s00424-009-0737-0 (2010).
Jeddy, S., et al. Mae hydrogen sylffid yn gwella effaith amddiffynnol nitraid yn erbyn anaf isgemia-ailberfysu myocardaidd mewn llygod mawr diabetig math 2. Ocsid Nitrig 124, 15–23. https://doi.org/10.1016/j.niox.2022.04.004 (2022).
Corvino, A., et al. Tueddiadau mewn cemeg rhoddwyr H2S a'i effaith ar glefyd cardiofasgwlaidd. Gwrthocsidyddion 10, 429. https://doi.org/10.3390/antiox10030429 (2021).
DeLeon, ER, Stoy, GF, ac Olson, KR (2012). Colledion goddefol hydrogen sylffid mewn arbrofion biolegol. Analytical Biochemistry 421, 203–207. https://doi.org/10.1016/j.ab.2011.10.016 (2012).
Nagy, P., et al. Agweddau cemegol mesuriadau hydrogen sylffid mewn samplau ffisiolegol. Biochimica et Biophysical Acta 1840, 876–891. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2013.05.037 (2014).
Kline, LL.D. Penderfyniad sbectroffotometrig o hydrogen sylffid mewn dyfroedd naturiol. Limnol. Oceanogr. 14, 454–458. https://doi.org/10.4319/lo.1969.14.3.0454 (1969).
Olson, KR (2012). Hyfforddiant ymarferol mewn cemeg a bioleg hydrogen sylffid. “Gwrthocsidyddion.” Redox Signaling. 17, 32–44. https://doi.org/10.1089/ars.2011.4401 (2012).