Þakka þér fyrir að heimsækja nature.com. Vafraútgáfan sem þú notar hefur takmarkaðan CSS-stuðning. Til að fá sem bestu upplifun mælum við með að þú notir nýjustu útgáfuna af vafranum (eða slökkvir á samhæfingarstillingu í Internet Explorer). Til að tryggja áframhaldandi stuðning mun þessi síða ekki innihalda stíla eða JavaScript.
Vetnissúlfíð (H2S) hefur margvísleg lífeðlisfræðileg og meinafræðileg áhrif á mannslíkamann. Natríumhýdrósúlfíð (NaHS) er mikið notað sem lyfjafræðilegt tæki til að meta áhrif H2S í líffræðilegum tilraunum. Þó að tap H2S úr NaHS lausnum taki aðeins nokkrar mínútur, hafa NaHS lausnir verið notaðar sem gjafaefni fyrir H2S í drykkjarvatni í sumum dýrarannsóknum. Í þessari rannsókn var kannað hvort drykkjarvatn með NaHS styrk upp á 30 μM, útbúið í rottu-/músaflöskum, gæti haldist stöðugt í að minnsta kosti 12–24 klukkustundir, eins og sumir höfundar hafa lagt til. Útbúið lausn af NaHS (30 μM) í drykkjarvatni og hellið henni strax í rottu-/músaflöskur. Sýni voru tekin af stút og innanverðu vatnsflöskunnar eftir 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 12 og 24 klukkustundir til að mæla súlfíðinnihald með metýlenbláu aðferðinni. Að auki var karlkyns og kvenkyns rottum sprautað með NaHS (30 μM) í tvær vikur og sermisþéttni súlfíðs var mæld annan hvern dag fyrstu vikuna og í lok annarrar vikunnar. NaHS lausnin í sýninu sem tekið var úr stút vatnsflöskunnar var óstöðug; hún lækkaði um 72% og 75% eftir 12 og 24 klukkustundir, talið í sömu röð. Í sýnum sem tekin voru innan úr vatnsflöskunum var lækkun á NaHS ekki marktæk innan 2 klukkustunda; hins vegar lækkaði hún um 47% og 72% eftir 12 og 24 klukkustundir, talið í sömu röð. NaHS innspýting hafði ekki áhrif á sermisþéttni súlfíðs hjá karlkyns og kvenkyns rottum. Að lokum ætti ekki að nota NaHS lausnir sem búnar eru til úr drykkjarvatni til H2S gjafar þar sem lausnin er óstöðug. Þessi aðferð við lyfjagjöf mun útsetja dýrin fyrir óreglulegu og minna magni af NaHS en búist var við.
Vetnissúlfíð (H2S) hefur verið notað sem eiturefni frá árinu 1700; Hins vegar lýstu Abe og Kimura hugsanlegu hlutverki þess sem innræns líffræðilegs merkjasameindar árið 1996. Á síðustu þremur áratugum hafa fjölmargar aðgerðir H2S í ýmsum kerfum manna verið skýrðar, sem hefur leitt til þess að menn hafa komist að þeirri niðurstöðu að H2S gjafasameindir geta haft klíníska notkun í meðferð eða meðhöndlun ákveðinna sjúkdóma; sjá nýlega yfirlitsgrein eftir Chirino o.fl.
Natríumhýdrósúlfíð (NaHS) hefur verið mikið notað sem lyfjafræðilegt tæki til að meta áhrif H2S í mörgum frumuræktunar- og dýrarannsóknum5,6,7,8. Hins vegar er NaHS ekki kjörinn H2S-gjafi þar sem það umbreytist hratt í H2S/HS- í lausn, mengast auðveldlega af pólýsúlfíðum og oxast og gufar auðveldlega upp4,9. Í mörgum líffræðilegum tilraunum er NaHS leyst upp í vatni, sem leiðir til óvirkrar gufumyndunar og taps á H2S10,11,12, sjálfkrafa oxunar á H2S11,12,13 og ljósrofs14. Súlfíð í upprunalegu lausninni tapast mjög hratt vegna gufumyndunar H2S11. Í opnu íláti er helmingunartími (t1/2) H2S um 5 mínútur og styrkur þess minnkar um 13% á mínútu10. Þó að tap á vetnissúlfíði úr NaHS-lausnum taki aðeins nokkrar mínútur, hafa sumar dýrarannsóknir notað NaHS-lausnir sem uppsprettu vetnissúlfíðs í drykkjarvatni í 1–21 viku og skipt út lausninni sem inniheldur NaHS á 12–24 klukkustunda fresti.15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26 Þessi framkvæmd er ekki í samræmi við meginreglur vísindarannsókna, þar sem lyfjaskammtar ættu að byggjast á notkun þeirra í öðrum tegundum, sérstaklega mönnum.27
Forklínískar rannsóknir í líflæknisfræði miða að því að bæta gæði sjúklingaþjónustu eða meðferðarárangur. Hins vegar hafa niðurstöður flestra dýrarannsókna ekki enn verið þýddar yfir á menn28,29,30. Ein af ástæðunum fyrir þessum þýðingarmistökum er skortur á athygli á aðferðafræðilegum gæðum dýrarannsókna30. Þess vegna var markmið þessarar rannsóknar að kanna hvort 30 μM NaHS lausnir, sem búnar voru til í vatnsflöskum úr rottum/músum, gætu haldist stöðugar í drykkjarvatni í 12–24 klst., eins og fullyrt er eða lagt er til í sumum rannsóknum.
Allar tilraunir í þessari rannsókn voru framkvæmdar í samræmi við birtar leiðbeiningar um umhirðu og notkun tilraunadýra í Íran31. Allar tilraunaskýrslur í þessari rannsókn fylgdu einnig ARRIVE leiðbeiningunum32. Siðanefnd Innkirtlastofnunar Shahid Beheshti læknaháskólans samþykkti allar tilraunaaðferðir í þessari rannsókn.
Sinkasetat tvíhýdrat (CAS: 5970-45-6) og vatnsfrítt járnklóríð (CAS: 7705-08-0) voru keypt frá Biochem, Chemopahrama (Cosne-sur-Loire, Frakklandi). Natríumhýdrósúlfíðhýdrat (CAS: 207683-19-0) og N,N-dímetýl-p-fenýlendíamín (DMPD) (CAS: 535-47-0) voru keypt frá Sigma-Aldrich (St. Louis, Missouri, Bandaríkjunum). Ísóflúran var keypt frá Piramal (Bethlehem, Pennsylvaníu, Bandaríkjunum). Saltsýra (HCl) var keypt frá Merck (Darmstadt, Þýskalandi).
Útbúið lausn af NaHS (30 μM) í drykkjarvatni og hellið henni strax í vatnsflöskur fyrir rottur/mús. Þessi styrkur var valinn út frá fjölmörgum ritum þar sem NaHS er notað sem uppspretta H2S; sjá umræðukaflann. NaHS er vatnsbundið sameind sem getur innihaldið mismunandi magn af vatnsleysanlegu vatni (þ.e. NaHS•xH2O); samkvæmt framleiðanda var hlutfall NaHS sem notað var í rannsókn okkar 70,7% (þ.e. NaHS•1,3 H2O) og við tókum þetta gildi með í reikninginn í útreikningum okkar, þar sem við notuðum mólþunga upp á 56,06 g/mól, sem er mólþungi vatnsfrís NaHS. Vatnsleysanlegt vatn (einnig kallað kristöllunarvatn) eru vatnssameindirnar sem mynda kristallabygginguna33. Hýdröt hafa aðra eðlisfræðilega og varmafræðilega eiginleika samanborið við anhýdröt34.
Áður en NaHS er bætt út í drykkjarvatnið skal mæla pH og hitastig leysiefnisins. Hellið NaHS lausninni strax í rottu-/músarvatnsflöskuna í dýrabúrinu. Sýni voru tekin úr stútnum og innan úr vatnsflöskunni eftir 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 12 og 24 klst. til að mæla súlfíðinnihald. Súlfíðmælingar voru teknar strax eftir hverja sýnatöku. Við fengum sýni úr stútnum á rörinu því sumar rannsóknir hafa sýnt að lítil porustærð vatnsrörsins getur lágmarkað uppgufun H2S15,19. Þetta vandamál virðist einnig eiga við um lausnina í flöskunni. Þetta var þó ekki raunin fyrir lausnina í hálsi vatnsflöskunnar, sem hafði hærri uppgufunarhraða og sjálfoxaði; í raun drukku dýrin þetta vatn fyrst.
Karlkyns og kvenkyns Wistar rottur voru notaðar í rannsókninni. Rotturnar voru hýstar í pólýprópýlen búrum (2–3 rottur í hverju búri) við staðlaðar aðstæður (hitastig 21–26°C, rakastig 32–40%) með 12 klst. af ljósi (kl. 7 til 19) og 12 klst. af myrkri (kl. 19 til 7). Rotturnar höfðu frjálsan aðgang að kranavatni og voru fóðraðar með venjulegu fóðuri (Khorak Dam Pars Company, Teheran, Íran). Aldurssamsvarandi (6 mánaða) kvenkyns (n=10, líkamsþyngd: 190–230 g) og karlkyns (n=10, líkamsþyngd: 320–370 g) Wistar rottur voru skipt af handahófi í samanburðarhópa og hópa sem fengu NaHS (30 μM) (n=5 í hverjum hópi). Til að ákvarða úrtaksstærðina notuðum við KISS (Keep It Simple, Stupid) aðferðina, sem sameinar fyrri reynslu og aflsgreiningu35. Við framkvæmdum fyrst tilraunarannsókn á þremur rottum og ákvörðuðum meðalgildi heildarsúlfíðs í sermi og staðalfrávik (8,1 ± 0,81 μM). Síðan, með 80% afli og tvíhliða 5% marktæknistigi, ákvörðuðum við bráðabirgðaúrtaksstærð (n = 5 byggt á fyrri rannsóknum) sem samsvaraði stöðluðu áhrifastærð upp á 2,02 með fyrirfram skilgreindu gildi sem Festing lagði til til að reikna út úrtaksstærð tilraunadýra35. Eftir að hafa margfaldað þetta gildi með staðalfráviki (2,02 × 0,81) var spáð greinanleg áhrifastærð (1,6 μM) 20%, sem er ásættanlegt. Þetta þýðir að n = 5/hópur er nægilegt til að greina 20% meðalbreytingu milli hópa. Rottum var skipt af handahófi í samanburðarhópa og NaSH-meðhöndlaða hópa með því að nota handahófsaðgerð Excel hugbúnaðarins 36 (viðbótarmynd 1). Blindun var framkvæmd á útkomustigi og rannsakendurnir sem framkvæmdu lífefnafræðilegu mælingarnar voru ekki meðvitaðir um hópskiptingarnar.
NaHS hóparnir af báðum kynjum voru meðhöndlaðir með 30 μM NaHS lausn sem útbúin var í drykkjarvatni í 2 vikur; fersk lausn var gefin á 24 klst. fresti og á meðan var líkamsþyngd mæld. Blóðsýni voru tekin úr halaoddum allra rottna undir ísóflúransvæfingu annan hvern dag í lok fyrstu og annarrar viku. Blóðsýni voru skiljuð við 3000 g í 10 mínútur, sermi var aðskilið og geymt við –80°C til síðari mælinga á þvagefni í sermi, kreatíníni (Cr) og heildarsúlfíði. Þvagefni í sermi var ákvarðað með ensímúreasaaðferð og kreatínín í sermi var ákvarðað með ljósfræðilegri Jaffe aðferð með því að nota fáanleg búnað (Man Company, Teheran, Íran) og sjálfvirkan greiningarbúnað (Selectra E, raðnúmer 0-2124, Holland). Breytileikastuðlarnir fyrir þvagefni og Cr innan og milli mælinga voru minni en 2,5%.
Metýlenbláa aðferðin (MB) er notuð til að mæla heildarsúlfíð í drykkjarvatni og sermi sem inniheldur NaHS; MB er algengasta aðferðin til að mæla súlfíð í lausalausnum og líffræðilegum sýnum11,37. MB aðferðina er hægt að nota til að meta heildarsúlfíðforða38 og mæla ólífræn súlfíð í formi H2S, HS- og S2 í vatnsfasanum39. Í þessari aðferð er brennisteinn fellur út sem sinksúlfíð (ZnS) í viðurvist sinkasetats11,38. Sinkasetatútfelling er algengasta aðferðin til að aðskilja súlfíð frá öðrum litningum11. ZnS var endurleyst með HCl11 við mjög súrar aðstæður. Súlfíðið hvarfast við DMPD í steikíómetrísku hlutfalli 1:2 í hvarfi sem hvatað er af járnklóríði (Fe3+ virkar sem oxunarefni) til að mynda litarefnið MB, sem er greint litrófsmælt við 670 nm40,41. Greiningarmörk MB aðferðarinnar eru um það bil 1 μM11.
Í þessari rannsókn voru 100 μL af hverju sýni (lausn eða sermi) sett í rör; síðan voru 200 μL af sinkasetati (1% w/v í eimuðu vatni), 100 μL af DMPD (20 mM í 7,2 M HCl) og 133 μL af FeCl3 (30 mM í 1,2 M HCl) bætt við. Blandan var ræktuð við 37°C í myrkri í 30 mínútur. Lausnin var skilvind við 10.000 g í 10 mínútur og gleypni ofanfljótandi vökvans var lesin við 670 nm með örplötulesara (BioTek, MQX2000R2, Winooski, VT, Bandaríkin). Súlfíðþéttni var ákvörðuð með kvörðunarferli fyrir NaHS (0–100 μM) í ddH2O (viðbótarmynd 2). Allar lausnir sem notaðar voru við mælingarnar voru nýlagaðar. Breytileikastuðlarnir fyrir súlfíðmælingar innan og milli prófana voru 2,8% og 3,4%, talið í sömu röð. Við ákvörðuðum einnig heildarmagn súlfíðs sem endurheimtist úr drykkjarvatni og sermisýnum sem innihéldu natríumþíósúlfat með því að nota styrktarsýnaaðferðina42. Endurheimtirnar fyrir drykkjarvatn og sermisýni sem innihéldu natríumþíósúlfat voru 91 ± 1,1% (n = 6) og 93 ± 2,4% (n = 6), talið í sömu röð.
Tölfræðileg greining var framkvæmd með GraphPad Prism hugbúnaði útgáfu 8.0.2 fyrir Windows (GraphPad Software, San Diego, CA, Bandaríkin, www.graphpad.com). Parað t-próf ​​var notað til að bera saman hitastig og sýrustig drykkjarvatns fyrir og eftir viðbót NaHS. Tap H2S í NaHS-innihaldandi lausninni var reiknað sem prósentulækkun frá upphafsgildi upptöku og til að meta hvort tapið væri tölfræðilega marktækt framkvæmdum við einhliða endurteknar mælingar ANOVA og síðan Dunnett fjölþátta samanburðarpróf. Líkamsþyngd, þvagefni í sermi, kreatínín í sermi og heildarsúlfíð í sermi með tímanum voru borin saman á milli samanburðarrotta og NaHS-meðhöndlaðra rotta af mismunandi kynjum með því að nota tvíhliða blandaða (milli-innan) ANOVA og síðan Bonferroni post hoc próf. Tvíhliða P-gildi < 0,05 voru talin tölfræðilega marktæk.
Sýrustig drykkjarvatnsins var 7,60 ± 0,01 fyrir viðbót NaHS og 7,71 ± 0,03 eftir viðbót NaHS (n = 13, p = 0,0029). Hitastig drykkjarvatnsins var 26,5 ± 0,2 og lækkaði í 26,2 ± 0,2 eftir viðbót NaHS (n = 13, p = 0,0128). Útbúið 30 μM NaHS lausn í drykkjarvatni og geymið hana í vatnsflösku. NaHS lausnin er óstöðug og styrkur hennar minnkar með tímanum. Þegar sýni var tekið úr hálsi vatnsflöskunnar sást marktæk lækkun (68,0%) innan fyrstu klukkustundarinnar og NaHS innihald lausnarinnar lækkaði um 72% og 75% eftir 12 og 24 klukkustundir, talið í sömu röð. Í sýnum sem fengust úr vatnsflöskum var lækkun á NaHS ekki marktæk eftir allt að 2 klukkustundir, en eftir 12 og 24 klukkustundir hafði það lækkað um 47% og 72%, talið í sömu röð. Þessi gögn benda til þess að hlutfall NaHS í 30 μM lausn sem útbúin var í drykkjarvatni hafi lækkað niður í um það bil fjórðung af upphafsgildinu eftir 24 klukkustundir, óháð staðsetningu sýnatöku (Mynd 1).
Stöðugleiki NaHS lausnar (30 μM) í drykkjarvatni í rottu-/músaflöskum. Eftir að lausnin var útbúin voru sýni tekin af stútnum og innanverðu vatnsflöskunnar. Gögn eru kynnt sem meðaltal ± staðalfrávik (n = 6/hópur). * og #, P < 0,05 samanborið við tíma 0. Myndin af vatnsflöskunni sýnir stútinn (með opnun) og flöskubolinn. Rúmmál stútsins er um það bil 740 μL.
Styrkur NaHS í nýútbúinni 30 μM lausn var 30,3 ± 0,4 μM (bil: 28,7–31,9 μM, n = 12). Hins vegar, eftir 24 klst., lækkaði styrkur NaHS niður í lægra gildi (meðaltal: 3,0 ± 0,6 μM). Eins og sést á mynd 2 var styrkur NaHS sem rotturnar voru útsettar fyrir ekki stöðugur á rannsóknartímabilinu.
Líkamsþyngd kvenkyns rotta jókst marktækt með tímanum (úr 205,2 ± 5,2 g í 213,8 ​​± 7,0 g í samanburðarhópnum og úr 204,0 ± 8,6 g í 211,8 ± 7,5 g í hópnum sem fékk NaHS); Hins vegar hafði NaHS meðferð engin áhrif á líkamsþyngd (Mynd 3). Líkamsþyngd karlkyns rotta jókst marktækt með tímanum (úr 338,6 ± 8,3 g í 352,4 ± 6,0 g í samanburðarhópnum og úr 352,4 ± 5,9 g í 363,2 ± 4,3 g í hópnum sem fékk NaHS); Hins vegar hafði NaHS meðferð engin áhrif á líkamsþyngd (Mynd 3).
Breytingar á líkamsþyngd kvenkyns og karlkyns rotta eftir gjöf NaHS (30 μM). Gögnin eru kynnt sem meðaltal ± staðalfrávik og voru borin saman með tvíhliða blandaðri (innan-á-milli) dreifigreiningu með Bonferroni eftiráprófi. n = 5 af hvoru kyni í hverjum hópi.
Þéttni þvagefnis og kreatínfosfats í sermi var sambærileg hjá rottum í samanburðarhópi og rottum sem fengu NaSH í rannsókninni. Þar að auki hafði NaSH meðferð ekki áhrif á þéttni þvagefnis og kreatínkróms í sermi (Tafla 1).
Grunngildi heildarþéttni súlfíðs í sermi voru sambærileg milli samanburðarhóps og NaHS-meðhöndlaðra karlrotta (8,1 ± 0,5 μM á móti 9,3 ± 0,2 μM) og kvenrotta (9,1 ± 1,0 μM á móti 6,1 ± 1,1 μM). NaHS gjöf í 14 daga hafði engin áhrif á heildarþéttni súlfíðs í sermi, hvorki hjá karl- né kvenrottum (Mynd 4).
Breytingar á heildarþéttni súlfíðs í sermi hjá karlkyns og kvenkyns rottum eftir gjöf NaHS (30 μM). Gögnin eru kynnt sem meðaltal ± staðalfrávik (SEM) og voru borin saman með tvíhliða blandaðri (innan-innan) dreifigreiningu með Bonferroni post hoc prófi. Hvort kyn fyrir sig, n = 5/hópur.
Meginniðurstaða þessarar rannsóknar er sú að drykkjarvatn sem inniheldur NaHS er óstöðugt: aðeins um fjórðungur af upphaflegu heildarsúlfíðinnihaldi er hægt að greina 24 klukkustundum eftir sýnatöku úr stút og inni í vatnsflöskum úr rottum/músum. Ennfremur voru rottur útsettar fyrir óstöðugum NaHS-þéttni vegna taps á H2S í NaHS-lausninni og viðbót NaHS í drykkjarvatn hafði ekki áhrif á líkamsþyngd, þvagefnisgildi í sermi og kreatínkróm, eða heildarsúlfíð í sermi.
Í þessari rannsókn var tap á H2S úr 30 μM NaHS lausnum sem búnar voru til í drykkjarvatni um það bil 3% á klukkustund. Í lausn með stuðpúða (100 μM natríumsúlfíð í 10 mM PBS, pH 7,4) var greint frá því að súlfíðþéttnin hefði minnkað um 7% með tímanum á 8 klst.11. Við höfum áður varið gjöf NaHS í kviðarhol með því að greina frá því að tap á súlfíð úr 54 μM NaHS lausn í drykkjarvatni var um það bil 2,3% á klukkustund (4%/klst. fyrstu 12 klst. og 1,4%/klst. síðustu 12 klst. eftir undirbúning)8. Fyrri rannsóknir43 fundu stöðugt tap á H2S úr NaHS lausnum, aðallega vegna uppgufunar og oxunar. Jafnvel án þess að bæta við loftbólum tapast súlfíð í stofnlausninni hratt vegna uppgufunar H2S11. Rannsóknir hafa sýnt að við þynningarferlið, sem tekur um 30–60 sekúndur, tapast um 5–10% af H2S vegna uppgufunar6. Til að koma í veg fyrir uppgufun H2S úr lausninni hafa vísindamenn gripið til nokkurra ráðstafana, þar á meðal að hræra varlega í lausninni12, hylja stofnlausnina með plastfilmu6 og lágmarka útsetningu lausnarinnar fyrir lofti, þar sem hraði H2S uppgufunar fer eftir loft-vökvaviðmótinu.13 Sjálfsprottin oxun H2S á sér aðallega stað vegna jóna úr umbreytingarmálmum, sérstaklega járni, sem eru óhreinindi í vatni.13 Oxun H2S leiðir til myndunar pólýsúlfíða (brennisteinsatóm tengd með samgildum tengjum)11. Til að koma í veg fyrir oxun þess eru lausnir sem innihalda H2S útbúnar í súrefnissnauðum leysum44,45 og síðan hreinsaðar með argoni eða köfnunarefni í 20–30 mínútur til að tryggja súrefnisskort.11,12,37,44,45,46 Díetýlentríamínpentaediksýra (DTPA) er málmkelator (10–4 M) sem kemur í veg fyrir sjálfoxun HS- í loftháðum lausnum. Í fjarveru DTPA er sjálfoxunarhraði HS- um það bil 50% á um það bil 3 klst. við 25°C37,47. Þar að auki, þar sem oxun 1e-súlfíðs er hvötuð af útfjólubláu ljósi, ætti að geyma lausnina á ís og verja hana fyrir ljósi11.
Eins og sést á mynd 5 klofnar NaHS í Na+ og HS-6 þegar það er leyst upp í vatni; þessi klofning er ákvörðuð af pK1 hvarfsins, sem er háð hitastigi: pK1 = 3,122 + 1132/T, þar sem T er á bilinu 5 til 30°C og er mælt í Kelvin-gráðum (K), K = °C + 273,1548. HS- hefur hátt pK2 (pK2 = 19), þannig að við pH < 96,49 myndast S2- ekki eða myndast í mjög litlu magni. Aftur á móti virkar HS- sem basi og tekur við H+ frá H2O sameind, og H2O virkar sem sýra og umbreytist í H2S og OH-.
Myndun uppleysts H2S gass í NaHS lausn (30 µM). aq, vatnslausn; g, gas; l, vökvi. Allar útreikningar gera ráð fyrir að sýrustig vatnsins sé 7,0 og hitastig vatnsins sé 20 °C. Búið til með BioRender.com.
Þrátt fyrir vísbendingar um að NaHS lausnir séu óstöðugar, hafa nokkrar dýrarannsóknir notað NaHS lausnir í drykkjarvatni sem H2S gjafaefni15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26 með íhlutunartíma frá 1 til 21 viku (Tafla 2). Í þessum rannsóknum var NaHS lausninni endurnýjuð á 12 klst., 15, 17, 18, 24, 25 klst. eða 24 klst., 19, 20, 21, 22, 23 klst. fresti. Niðurstöður okkar sýndu að rottur voru útsettar fyrir óstöðugum lyfjaþéttni vegna taps á H2S úr NaHS lausninni og NaHS innihald í drykkjarvatni rottna sveiflaðist verulega yfir 12 eða 24 klst. (sjá mynd 2). Tvær af þessum rannsóknum sýndu að H2S-gildi í vatni héldust stöðug í 24 klst. eða að aðeins 2–3% H2S tap sást á 12 klst. og 15 klst., en þær veittu engin gögn eða mælingarupplýsingar til stuðnings. Tvær rannsóknir hafa sýnt að lítill þvermál vatnsflösku getur lágmarkað H2S uppgufun15,19. Niðurstöður okkar sýndu þó að þetta gæti aðeins seinkað H2S tapi úr vatnsflösku um 2 klst. frekar en 12–24 klst. Báðar rannsóknirnar taka fram að við gerum ráð fyrir að NaHS-gildi í drykkjarvatninu hafi ekki breyst þar sem við sáum enga litabreytingu í vatninu; því var oxun H2S í lofti ekki marktæk19,20. Það kemur á óvart að þessi huglæga aðferð metur stöðugleika NaHS í vatni frekar en að mæla breytingu á styrk þess með tímanum.
Tap á H2S í NaHS lausn tengist sýrustigi (pH) og hitastigi. Eins og fram kom í rannsókn okkar leiðir upplausn NaHS í vatni til myndunar basískrar lausnar50. Þegar NaHS er leyst upp í vatni fer myndun uppleysts H2S gass eftir sýrustigi6. Því lægra sem sýrustig lausnarinnar er, því meira hlutfall NaHS er til staðar sem H2S gassameindir og því meira súlfíð tapast úr vatnslausninni11. Engin þessara rannsókna greindi frá sýrustigi drykkjarvatns sem notað er sem leysir fyrir NaHS. Samkvæmt ráðleggingum Alþjóðaheilbrigðismálastofnunarinnar (WHO), sem flest lönd hafa tekið upp, ætti sýrustig drykkjarvatns að vera á bilinu 6,5–8,551. Á þessu sýrustigi eykst hraði sjálfsprottinnar oxunar H2S um það bil tífalt13. Upplausn NaHS í vatni á þessu sýrustigi mun leiða til styrks uppleysts H2S gass upp á 1 til 22,5 μM, sem undirstrikar mikilvægi þess að fylgjast með sýrustigi vatnsins áður en NaHS er leyst upp. Að auki myndi hitastigsbilið sem greint var frá í ofangreindri rannsókn (18–26 °C) leiða til breytinga á styrk uppleysts H2S gass í lausninni um það bil 10%, þar sem hitabreytingar breyta pK1 og litlar breytingar á pK1 geta haft veruleg áhrif á styrk uppleysts H2S gass48. Að auki eykur langur tímalengd sumra rannsókna (5 mánuðir)22, þar sem búist er við miklum hitabreytingum, einnig þetta vandamál.
Allar rannsóknir nema ein21 notuðu 30 μM NaHS lausn í drykkjarvatni. Til að útskýra skammtinn sem notaður var (þ.e. 30 μM) bentu sumir höfundar á að NaHS í vatnsfasanum framleiðir nákvæmlega sama styrk H2S gass og að lífeðlisfræðilegt bil H2S sé á bilinu 10 til 100 μM, þannig að þessi skammtur er innan lífeðlisfræðilegs bils15,16. Aðrir útskýrðu að 30 μM NaHS geti viðhaldið H2S magni í plasma innan lífeðlisfræðilegs bils, þ.e. 5–300 μM19,20. Við lítum á styrk NaHS í vatni upp á 30 μM (pH = 7,0, T = 20 °C), sem var notað í sumum rannsóknum til að kanna áhrif H2S. Við getum reiknað út að styrkur uppleysts H2S gass sé 14,7 μM, sem er um 50% af upphafsstyrk NaHS. Þetta gildi er svipað og gildið sem aðrir höfundar reiknuðu út við sömu aðstæður13,48.
Í okkar rannsókn breytti gjöf NaHS ekki líkamsþyngd; þessi niðurstaða er í samræmi við niðurstöður annarra rannsókna á karlkyns músum22,23 og karlkyns rottum18; Hins vegar sýndu tvær rannsóknir að NaSH endurheimti minnkaða líkamsþyngd hjá rottum sem höfðu gengist undir nýrnaaðgerð24,26, en aðrar rannsóknir greindu ekki frá áhrifum gjafar NaSH á líkamsþyngd15,16,17,19,20,21,25. Ennfremur, í okkar rannsókn, hafði gjöf NaSH ekki áhrif á þvagefnis- og kreatínkrómgildi í sermi, sem er í samræmi við niðurstöður annarrar skýrslu25.
Rannsóknin leiddi í ljós að viðbót NaHS í drykkjarvatn í tvær vikur hafði ekki áhrif á heildarþéttni súlfíðs í sermi hjá karlkyns og kvenkyns rottum. Þessi niðurstaða er í samræmi við niðurstöður Sen o.fl. (16): 8 vikna meðferð með 30 μM NaHS í drykkjarvatni hafði ekki áhrif á súlfíðmagn í plasma hjá samanburðarrottum; þó greindu þeir frá því að þessi íhlutun endurheimti lækkað H2S magn í plasma nýrnaaðgerða músa. Li o.fl. (22) greindu einnig frá því að meðferð með 30 μM NaHS í drykkjarvatni í fimm mánuði jók magn frís súlfíðs í plasma hjá öldruðum músum um 26%. Aðrar rannsóknir hafa ekki greint frá breytingum á súlfíði í blóðrás eftir að NaHS hefur verið bætt í drykkjarvatn.
Sjö rannsóknir greindu frá því að nota Sigma NaHS15,16,19,20,21,22,23 en gáfu ekki frekari upplýsingar um vatnsleysanlegt efni, og fimm rannsóknir nefndu ekki uppruna NaHS sem notað var í undirbúningsaðferðum þeirra17,18,24,25,26. NaHS er vatnsleysanlegt sameind og vatnsleysanlegt efni þess getur verið breytilegt, sem hefur áhrif á magn NaHS sem þarf til að útbúa lausn með tiltekinni mólstyrkleika. Til dæmis var NaHS-innihaldið í okkar rannsókn NaHS•1,3 H2O. Því gæti raunverulegur NaHS-styrkur í þessum rannsóknum verið lægri en sá sem greint var frá.
„Hvernig getur svona skammlíft efnasamband haft svona langvarandi áhrif?“ Pozgay o.fl.21 spurðu þessarar spurningar þegar þeir matu áhrif NaHS á ristilbólgu í músum. Þeir vonast til að framtíðarrannsóknir geti svarað þessari spurningu og velt því fyrir sér hvort NaHS lausnir gætu innihaldið stöðugri pólýsúlfíð auk H2S og tvísúlfíða sem miðla áhrifum NaHS21. Annar möguleiki er að mjög lágur styrkur af NaHS sem eftir er í lausn geti einnig haft jákvæð áhrif. Reyndar lögðu Olson o.fl. fram vísbendingar um að míkrómólmagn H2S í blóði sé ekki lífeðlisfræðilegt og ætti að vera á nanómólsviðinu eða alveg fjarverandi13. H2S getur virkað með próteinsúlfötun, sem er afturkræf breyting eftir þýðingu sem hefur áhrif á virkni, stöðugleika og staðsetningu margra próteina52,53,54. Reyndar, við lífeðlisfræðilegar aðstæður, eru um það bil 10% til 25% af mörgum lifrarpróteinum súlfýleruð53. Báðar rannsóknirnar viðurkenna hraða niðurbrot NaHS19,23 en fullyrða óvænt að „við stjórnuðum styrk NaHS í drykkjarvatni með því að skipta því út daglega.“23 Í einni rannsókn kom óvart fram að „NaHS er staðlaður H2S-gjafi og er almennt notaður í klínískri starfsemi til að koma í stað H2S sjálfs.“18
Ofangreind umræða sýnir að NaHS tapast úr lausn með uppgufun, oxun og ljósrof, og því eru gerðar nokkrar tillögur til að draga úr tapi H2S úr lausn. Í fyrsta lagi er uppgufun H2S háð tengifleti gass og vökva13 og pH-gildi lausnarinnar11; því, til að lágmarka uppgufunartapið, er hægt að gera háls vatnsflöskunnar eins lítinn og mögulegt er eins og áður hefur verið lýst15,19, og stilla pH-gildi vatnsins á viðunandi efri mörk (þ.e. 6,5–8,551) til að lágmarka uppgufunartapið11. Í öðru lagi á sér stað sjálfkrafa oxun H2S vegna áhrifa súrefnis og nærveru umbreytingarmálmjóna í drykkjarvatni13, þannig að súrefniseyðing drykkjarvatns með argoni eða köfnunarefni44,45 og notkun málmklóra37,47 getur dregið úr oxun súlfíða. Í þriðja lagi, til að koma í veg fyrir ljósniðurbrot H2S, er hægt að vefja vatnsflöskum inn í álpappír; Þessi aðferð á einnig við um ljósnæm efni eins og streptósotósín55. Að lokum er hægt að gefa ólífræn súlfíðsölt (NaHS, Na2S og CaS) með magaslöngu frekar en að leysa þau upp í drykkjarvatni eins og áður hefur verið greint frá56,57,58; rannsóknir hafa sýnt að geislavirkt natríumsúlfíð sem gefið er rottum með magaslöngu frásogast vel og dreifist í nánast alla vefi59. Hingað til hafa flestar rannsóknir gefið ólífræn súlfíðsölt í kviðarhol; þó er þessi leið sjaldan notuð í klínískum aðstæðum60. Hins vegar er munnleg leið algengasta og æskilegasta leiðin til lyfjagjafar hjá mönnum61. Þess vegna mælum við með að meta áhrif H2S-gjafa á nagdýr með magaslöngu.
Takmörkun er sú að við mældum súlfíð í vatnslausn og sermi með MB aðferðinni. Aðferðirnar til að mæla súlfíð eru meðal annars joðtítrun, litrófsmælingar, rafefnafræðileg aðferð (spennumælingar, straummælingar, kúlómetrískar aðferðir og straummælingar) og litskiljun (gasskiljun og háafköstavökvaskiljun), þar sem algengasta aðferðin er MB litrófsmælingin62. Takmörkun MB aðferðarinnar til að mæla H2S í líffræðilegum sýnum er sú að hún mælir öll brennisteinhaltandi efnasambönd en ekki frítt H2S63 þar sem hún er framkvæmd við súrar aðstæður, sem leiðir til útdráttar brennisteins úr líffræðilegum uppsprettu64. Samkvæmt bandarísku lýðheilsusamtökunum er MB þó staðlaða aðferðin til að mæla súlfíð í vatni65. Þess vegna hefur þessi takmörkun ekki áhrif á meginniðurstöður okkar um óstöðugleika lausna sem innihalda NaHS. Ennfremur, í rannsókn okkar, var endurheimt súlfíðmælinga í vatns- og sermisýnum sem innihéldu NaHS 91% og 93%, talið í sömu röð. Þessi gildi eru í samræmi við áður birt gildi (77–92)66, sem bendir til ásættanlegrar greiningarnákvæmni42. Vert er að taka fram að við notuðum bæði karlkyns og kvenkyns rottur í samræmi við leiðbeiningar bandarísku heilbrigðisstofnunarinnar (NIH) til að forðast að reiða sig of mikið á rannsóknir eingöngu á karlkyns dýrum í forklínískum rannsóknum67 og til að taka með bæði karlkyns og kvenkyns rottur þegar mögulegt er68. Þetta atriði hefur verið áréttað af öðrum69,70,71.
Að lokum benda niðurstöður þessarar rannsóknar til þess að ekki sé hægt að nota NaHS-lausnir úr drykkjarvatni til að mynda H2S vegna óstöðugleika þeirra. Þessi aðferð myndi útsetja dýr fyrir óstöðugu og lægra magni af NaHS en búist var við; því gætu niðurstöðurnar ekki átt við um menn.
Gagnasöfnin sem notuð voru og/eða greind í þessari rannsókn eru aðgengileg frá viðkomandi höfundi ef óskað er eftir þeim á sanngjarnan hátt.
Szabo, K. Tímalína rannsókna á vetnissúlfíð (H2S): frá umhverfiseiturefni til líffræðilegs miðlara. Lífefnafræði og lyfjafræði 149, 5–19. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2017.09.010 (2018).
Abe, K. og Kimura, H. Hugsanlegt hlutverk vetnissúlfíðs sem innræns taugastýringarefnis. Journal of Neuroscience, 16, 1066–1071. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.16-03-01066.1996 (1996).
Chirino, G., Szabo, C. og Papapetropoulos, A. Lífeðlisfræðilegt hlutverk vetnissúlfíðs í frumum, vefjum og líffærum spendýra. Reviews in Physiology and Molecular Biology 103, 31–276. https://doi.org/10.1152/physrev.00028.2021 (2023).
Dillon, KM, Carrazzone, RJ, Matson, JB, og Kashfi, K. Þróun loforða um frumuflutningskerfi fyrir nituroxíð og vetnissúlfíð: ný tímabil persónulegrar læknisfræði. Biochemistry and Pharmacology 176, 113931. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2020.113931 (2020).
Sun, X., o.fl. Langtíma gjöf hæglosandi vetnissúlfíðgjafa getur komið í veg fyrir blóðþurrð/endurblóðflæðisskaða í hjartavöðva. Scientific reports 7, 3541. https://doi.org/10.1038/s41598-017-03941-0 (2017).
Sitdikova, GF, Fuchs, R., Kainz, W., Weiger, TM og Hermann, A. Fosfórun BK-ganga stjórnar næmi vetnissúlfíðs (H2S). Frontiers in Physiology 5, 431. https://doi.org/10.3389/fphys.2014.00431 (2014).
Sitdikova, GF, Weiger, TM og Hermann, A. Vetnissúlfíð eykur virkni kalsíumvirkjaðra (BK) ganga í heiladingulsæxlisfrumum í rottum. Archit. Pfluegers. 459, 389–397. https://doi.org/10.1007/s00424-009-0737-0 (2010).
Jeddy, S., o.fl. Vetnissúlfíð eykur verndandi áhrif nítríts gegn blóðþurrðarskaða í hjartavöðva hjá rottum með sykursýki af tegund 2. Nitric Oxide 124, 15–23. https://doi.org/10.1016/j.niox.2022.04.004 (2022).
Corvino, A., o.fl. Þróun í efnafræði H2S gjafa og áhrif hennar á hjarta- og æðasjúkdóma. Andoxunarefni 10, 429. https://doi.org/10.3390/antiox10030429 (2021).
DeLeon, ER, Stoy, GF, og Olson, KR (2012). Óvirkt tap vetnissúlfíðs í líffræðilegum tilraunum. Analytical Biochemistry 421, 203–207. https://doi.org/10.1016/j.ab.2011.10.016 (2012).
Nagy, P., o.fl. Efnafræðilegir þættir mælinga á vetnissúlfíði í lífeðlisfræðilegum sýnum. Biochimica et Biophysical Acta 1840, 876–891. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2013.05.037 (2014).
Kline, LL.D. Litrófsmæling á vetnissúlfíði í náttúrulegu vatni. Limnol. Oceanogr. 14, 454–458. https://doi.org/10.4319/lo.1969.14.3.0454 (1969).
Olson, KR (2012). Verkleg þjálfun í efnafræði og líffræði vetnissúlfíðs. „Andoxunarefni.“ Redox Signaling. 17, 32–44. https://doi.org/10.1089/ars.2011.4401 (2012).