Dankie dat u nature.com besoek het. Die blaaierweergawe wat u gebruik, het beperkte CSS-ondersteuning. Vir die beste ervaring beveel ons aan dat u die nuutste blaaierweergawe gebruik (of versoenbaarheidsmodus in Internet Explorer afskakel). Daarbenewens, om voortgesette ondersteuning te verseker, sal hierdie webwerf nie style of JavaScript insluit nie.
Waterstofsulfied (H2S) het verskeie fisiologiese en patologiese effekte op die menslike liggaam. Natriumhidrosulfied (NaHS) word wyd gebruik as 'n farmakologiese instrument om die effekte van H2S in biologiese eksperimente te evalueer. Alhoewel die verlies van H2S uit NaHS-oplossings slegs 'n paar minute neem, is NaHS-oplossings in sommige dierstudies as skenkerverbindings vir H2S in drinkwater gebruik. Hierdie studie het ondersoek of drinkwater met 'n NaHS-konsentrasie van 30 μM wat in rot/muisbottels voorberei is, vir ten minste 12-24 uur stabiel kan bly, soos deur sommige outeurs voorgestel. Berei 'n oplossing van NaHS (30 μM) in drinkwater voor en gooi dit onmiddellik in rot/muiswaterbottels. Monsters is van die punt en die binnekant van die waterbottel na 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 12 en 24 uur versamel om die sulfiedinhoud te meet met behulp van die metileenblou-metode. Daarbenewens is manlike en vroulike rotte vir twee weke met NaHS (30 μM) ingespuit en serumsulfiedkonsentrasies is elke tweede dag gedurende die eerste week en aan die einde van die tweede week gemeet. Die NaHS-oplossing in die monster wat van die punt van die waterbottel verkry is, was onstabiel; dit het met 72% en 75% na onderskeidelik 12 en 24 uur afgeneem. In monsters wat van die binnekant van die waterbottels verkry is, was die afname in NaHS nie beduidend binne 2 uur nie; dit het egter met 47% en 72% na onderskeidelik 12 en 24 uur afgeneem. NaHS-inspuiting het nie die serumsulfiedvlak van manlike en vroulike rotte beïnvloed nie. Ten slotte, NaHS-oplossings wat uit drinkwater voorberei is, moet nie vir H2S-skenking gebruik word nie, omdat die oplossing onstabiel is. Hierdie toedieningsroete sal diere blootstel aan onreëlmatige en kleiner as verwagte hoeveelhede NaHS.
Waterstofsulfied (H2S) word sedert 1700 as 'n gifstof gebruik; die moontlike rol daarvan as 'n endogene bioseinmolekule is egter in 1996 deur Abe en Kimura beskryf. Oor die afgelope drie dekades is talle funksies van H2S in verskeie menslike stelsels toegelig, wat gelei het tot die besef dat H2S-skenkermolekules kliniese toepassings in die behandeling of bestuur van sekere siektes kan hê; sien Chirino et al. vir 'n onlangse oorsig.
Natriumhidrosulfied (NaHS) is wyd gebruik as 'n farmakologiese instrument om die effekte van H2S in baie selkultuur- en dierstudies te bepaal5,6,7,8. NaHS is egter nie 'n ideale H2S-skenker nie, want dit word vinnig omgeskakel na H2S/HS- in oplossing, word maklik besoedel met polisulfiede, en word maklik geoksideer en vervlugtig4,9. In baie biologiese eksperimente word NaHS in water opgelos, wat lei tot passiewe vervlugtiging en verlies van H2S10,11,12, spontane oksidasie van H2S11,12,13, en fotolise14. Sulfied in die oorspronklike oplossing gaan baie vinnig verlore as gevolg van vervlugtiging van H2S11. In 'n oop houer is die halfleeftyd (t1/2) van H2S ongeveer 5 minute, en die konsentrasie daarvan neem af met ongeveer 13% per minuut10. Alhoewel die verlies van waterstofsulfied uit NaHS-oplossings slegs 'n paar minute neem, het sommige dierstudies NaHS-oplossings as 'n bron van waterstofsulfied in drinkwater vir 1-21 weke gebruik, en die NaHS-bevattende oplossing elke 12-24 uur vervang.15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26 Hierdie praktyk is nie in ooreenstemming met die beginsels van wetenskaplike navorsing nie, aangesien geneesmiddeldosisse gebaseer moet wees op hul gebruik in ander spesies, veral mense.27
Prekliniese navorsing in biomedisyne het ten doel om die gehalte van pasiëntsorg of behandelingsuitkomste te verbeter. Die resultate van die meeste dierstudies is egter nog nie na mense vertaal nie28,29,30. Een van die redes vir hierdie translasionele mislukking is die gebrek aan aandag aan die metodologiese gehalte van dierstudies30. Daarom was die doel van hierdie studie om te ondersoek of 30 μM NaHS-oplossings wat in rot/muiswaterbottels voorberei is, vir 12-24 uur stabiel in drinkwater kan bly, soos in sommige studies beweer of voorgestel.
Alle eksperimente in hierdie studie is uitgevoer in ooreenstemming met die gepubliseerde riglyne vir die versorging en gebruik van laboratoriumdiere in Iran31. Alle eksperimentele verslae in hierdie studie het ook die ARRIVE-riglyne32 gevolg. Die Etiekkomitee van die Instituut vir Endokriene Wetenskappe, Shahid Beheshti Universiteit van Mediese Wetenskappe, het alle eksperimentele prosedures in hierdie studie goedgekeur.
Sinkasetaatdihidraat (CAS: 5970-45-6) en anhidriese ysterchloried (CAS: 7705-08-0) is aangekoop van Biochem, Chemopahrama (Cosne-sur-Loire, Frankryk). Natriumhidrosulfiedhidraat (CAS: 207683-19-0) en N,N-dimetiel-p-fenieleendiamien (DMPD) (CAS: 535-47-0) is aangekoop van Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, VSA). Isofluraan is aangekoop van Piramal (Bethlehem, PA, VSA). Soutsuur (HCl) is aangekoop van Merck (Darmstadt, Duitsland).
Berei 'n oplossing van NaHS (30 μM) in drinkwater voor en gooi dit onmiddellik in die rot/muis-waterbottels. Hierdie konsentrasie is gekies op grond van talle publikasies wat NaHS as 'n bron van H2S gebruik; sien die Besprekingsafdeling. NaHS is 'n gehidreerde molekule wat verskillende hoeveelhede hidrasiewater kan bevat (d.w.s. NaHS•xH2O); volgens die vervaardiger was die persentasie NaHS wat in ons studie gebruik is 70.7% (d.w.s. NaHS•1.3 H2O), en ons het hierdie waarde in ag geneem in ons berekeninge, waar ons 'n molekulêre gewig van 56.06 g/mol gebruik het, wat die molekulêre gewig van anhidriese NaHS is. Hidrasiewater (ook genoem kristalwater) is die watermolekules wat die kristallyne struktuur33 uitmaak. Hidrate het verskillende fisiese en termodinamiese eienskappe in vergelyking met anhidrate34.
Voordat NaHS by die drinkwater gevoeg word, meet die pH en temperatuur van die oplosmiddel. Gooi die NaHS-oplossing onmiddellik in die rot/muis-waterbottel in die dierehok. Monsters is van die punt en van die binnekant van die waterbottel versamel na 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 12 en 24 uur om die sulfiedinhoud te meet. Sulfiedmetings is onmiddellik na elke monsterneming geneem. Ons het monsters van die punt van die buis verkry omdat sommige studies getoon het dat die klein poriegrootte van die waterbuis H2S-verdamping kan verminder15,19. Hierdie probleem blyk ook op die oplossing in die bottel van toepassing te wees. Dit was egter nie die geval vir die oplossing in die nek van die waterbottel nie, wat 'n hoër verdampingstempo gehad het en outo-oksideerend was; trouens, die diere het hierdie water eerste gedrink.
Manlike en vroulike Wistar-rotte is in die studie gebruik. Die rotte is in polipropileenhokke (2-3 rotte per hok) gehuisves onder standaardtoestande (temperatuur 21-26 °C, humiditeit 32-40%) met 12 uur lig (7 vm. tot 7 nm.) en 12 uur donkerte (7 nm. tot 7 vm.). Die rotte het vrye toegang tot kraanwater gehad en is gevoer met standaardkos (Khorak Dam Pars Company, Teheran, Iran). Ouderdomsgepaarde (6 maande) vroulike (n=10, liggaamsgewig: 190-230 g) en manlike (n=10, liggaamsgewig: 320-370 g) Wistar-rotte is ewekansig verdeel in kontrole- en NaHS (30 μM) behandelde groepe (n=5 per groep). Om die steekproefgrootte te bepaal, het ons die KISS (Keep It Simple, Stupid) benadering gebruik, wat vorige ervaring en kragontleding kombineer35. Ons het eers 'n loodsstudie op 3 rotte uitgevoer en die gemiddelde serum totale sulfiedvlak en standaardafwyking (8.1 ± 0.81 μM) bepaal. Daarna, met inagneming van 80% krag en die aanname van 'n tweesydige 5% betekenisvlak, het ons 'n voorlopige steekproefgrootte (n = 5 gebaseer op vorige literatuur) bepaal wat ooreenstem met 'n gestandaardiseerde effekgrootte van 2.02 met die voorafbepaalde waarde wat deur Festing voorgestel is vir die berekening van die steekproefgrootte van eksperimentele diere35. Nadat hierdie waarde met die SD (2.02 × 0.81) vermenigvuldig is, was die voorspelde waarneembare effekgrootte (1.6 μM) 20%, wat aanvaarbaar is. Dit beteken dat n = 5/groep voldoende is om 'n gemiddelde verandering van 20% tussen groepe op te spoor. Rotte is ewekansig verdeel in kontrole- en NaSH-behandelde groepe met behulp van die ewekansige funksie van Excel-sagteware 36 (Aanvullende Fig. 1). Blinding is op die uitkomsvlak uitgevoer, en die ondersoekers wat die biochemiese metings uitgevoer het, was nie bewus van die groeptoewysings nie.
Die NaHS-groepe van beide geslagte is vir 2 weke behandel met 'n 30 μM NaHS-oplossing wat in drinkwater voorberei is; Vars oplossing is elke 24 uur verskaf, waartydens liggaamsgewig gemeet is. Bloedmonsters is elke tweede dag aan die einde van die eerste en tweede weke onder isofluraan-narkose van die stertpunte van alle rotte versamel. Bloedmonsters is vir 10 minute by 3000 g gesentrifugeer, serum is geskei en by –80°C gestoor vir daaropvolgende meting van serumureum, kreatinien (Cr) en totale sulfied. Serumureum is bepaal deur die ensiematiese urease-metode, en serumkreatinien is bepaal deur die fotometriese Jaffe-metode met behulp van kommersieel beskikbare stelle (Man Company, Teheran, Iran) en 'n outomatiese ontledingsinstrument (Selectra E, reeksnommer 0-2124, Nederland). Die intra- en intertoets-variasiekoëffisiënte vir ureum en Cr was minder as 2.5%.
Die metileenblou (MB) metode word gebruik om totale sulfied in drinkwater en serum wat NaHS bevat, te meet; MB is die mees gebruikte metode vir die meting van sulfied in grootmaatoplossings en biologiese monsters11,37. Die MB-metode kan gebruik word om die totale sulfiedpoel38 te skat en anorganiese sulfiede in die vorm van H2S, HS- en S2 in die waterige fase39 te meet. In hierdie metode word swael as sinksulfied (ZnS) in die teenwoordigheid van sinkasetaat11,38 neergeslaan. Sinkasetaatpresipitasie is die mees gebruikte metode vir die skeiding van sulfiede van ander chromofore11. ZnS is heropgelos met behulp van HCl11 onder sterk suur toestande. Die sulfied reageer met DMPD in 'n stoïgiometriese verhouding van 1:2 in 'n reaksie wat gekataliseer word deur ysterchloried (Fe3+ tree op as 'n oksideermiddel) om die kleurstof MB te vorm, wat spektrofotometries by 670 nm40,41 opgespoor word. Die deteksielimiet van die MB-metode is ongeveer 1 μM11.
In hierdie studie is 100 μL van elke monster (oplossing of serum) by 'n buis gevoeg; daarna is 200 μL sinkasetaat (1% g/v in gedistilleerde water), 100 μL DMPD (20 mM in 7.2 M HCl) en 133 μL FeCl3 (30 mM in 1.2 M HCl) bygevoeg. Die mengsel is vir 30 minute by 37°C in die donker geïnkubeer. Die oplossing is vir 10 minute by 10 000 g gesentrifugeer, en die absorbansie van die supernatant is by 670 nm gelees met behulp van 'n mikroplaatleser (BioTek, MQX2000R2, Winooski, VT, VSA). Sulfiedkonsentrasies is bepaal met behulp van 'n kalibrasiekurwe van NaHS (0–100 μM) in ddH2O (Aanvullende Fig. 2). Alle oplossings wat vir die metings gebruik is, is vars voorberei. Die intra- en intertoets-variasiekoëffisiënte vir sulfiedmetings was onderskeidelik 2,8% en 3,4%. Ons het ook die totale sulfied wat herwin is uit natriumtiosulfaatbevattende drinkwater- en serummonsters bepaal deur die versterkte monstermetode42 te gebruik. Die herwinnings vir natriumtiosulfaatbevattende drinkwater- en serummonsters was onderskeidelik 91 ± 1,1% (n = 6) en 93 ± 2,4% (n = 6).
Statistiese analise is uitgevoer met behulp van GraphPad Prism sagteware weergawe 8.0.2 vir Windows (GraphPad Software, San Diego, CA, VSA, www.graphpad.com). 'n Gepaarde t-toets is gebruik om die temperatuur en pH van drinkwater voor en na NaHS-byvoeging te vergelyk. Die verlies van H2S in die NaHS-bevattende oplossing is bereken as 'n persentasie afname vanaf basislynopname, en om te bepaal of die verlies statisties beduidend was, het ons 'n eenrigting-herhaalde-metings ANOVA uitgevoer, gevolg deur Dunnett se meervoudige vergelykingstoets. Liggaamsgewig, serumureum, serumkreatinien en totale serumsulfied oor tyd is vergelyk tussen kontrole- en NaHS-behandelde rotte van verskillende geslagte met behulp van 'n tweerigting-gemengde (tussen-binne) ANOVA gevolg deur 'n Bonferroni post hoc-toets. Tweesydige P-waardes < 0.05 is as statisties beduidend beskou.
Die pH van drinkwater was 7.60 ± 0.01 voor NaHS-byvoeging en 7.71 ± 0.03 na NaHS-byvoeging (n = 13, p = 0.0029). Die temperatuur van drinkwater was 26.5 ± 0.2 en het gedaal tot 26.2 ± 0.2 na NaHS-byvoeging (n = 13, p = 0.0128). Berei 30 μM NaHS-oplossing in drinkwater voor en bêre dit in 'n waterbottel. Die NaHS-oplossing is onstabiel en die konsentrasie daarvan neem mettertyd af. Met monsterneming vanaf die nek van die waterbottel is 'n beduidende afname (68.0%) binne die eerste uur waargeneem, en die NaHS-inhoud in die oplossing het met 72% en 75% na onderskeidelik 12 en 24 uur afgeneem. In monsters verkry uit waterbottels was die afname in NaHS nie beduidend tot 2 uur nie, maar na 12 en 24 uur het dit met onderskeidelik 47% en 72% afgeneem. Hierdie data dui daarop dat die persentasie NaHS in 'n 30 μM oplossing wat in drinkwater voorberei is, na 24 uur tot ongeveer 'n kwart van die aanvanklike waarde afgeneem het, ongeag die monsternemingsligging (Figuur 1).
Stabiliteit van NaHS-oplossing (30 μM) in drinkwater in rot-/muisbottels. Na oplossingvoorbereiding is monsters van die punt en die binnekant van die waterbottel geneem. Data word aangebied as gemiddeld ± SD (n = 6/groep). * en #, P < 0.05 in vergelyking met tyd 0. Die foto van die waterbottel toon die punt (met opening) en die liggaam van die bottel. Die puntvolume is ongeveer 740 μL.
Die konsentrasie NaHS in die vars voorbereide 30 μM-oplossing was 30.3 ± 0.4 μM (reeks: 28.7–31.9 μM, n = 12). Na 24 uur het die konsentrasie NaHS egter tot 'n laer waarde afgeneem (gemiddeld: 3.0 ± 0.6 μM). Soos getoon in Figuur 2, was die konsentrasies NaHS waaraan die rotte blootgestel is, nie konstant gedurende die studietydperk nie.
Die liggaamsgewig van vroulike rotte het oor tyd beduidend toegeneem (van 205.2 ± 5.2 g tot 213.8 ± 7.0 g in die kontrolegroep en van 204.0 ± 8.6 g tot 211.8 ± 7.5 g in die NaHS-behandelde groep); NaHS-behandeling het egter geen effek op liggaamsgewig gehad nie (Fig. 3). Die liggaamsgewig van manlike rotte het oor tyd beduidend toegeneem (van 338.6 ± 8.3 g tot 352.4 ± 6.0 g in die kontrolegroep en van 352.4 ± 5.9 g tot 363.2 ± 4.3 g in die NaHS-behandelde groep); NaHS-behandeling het egter geen effek op liggaamsgewig gehad nie (Fig. 3).
Veranderinge in liggaamsgewig in vroulike en manlike rotte na toediening van NaHS (30 μM). Data word aangebied as gemiddeld ± SEM en is vergelyk met behulp van tweerigting-gemengde (binne-tussen) variansie-analise met Bonferroni post hoc-toets. n = 5 van elke geslag in elke groep.
Serumureum- en kreatienfosfaatkonsentrasies was vergelykbaar in kontrole- en NaSH-behandelde rotte dwarsdeur die studie. Verder het NaSH-behandeling nie serumureum- en kreatienchroomkonsentrasies beïnvloed nie (Tabel 1).
Basislyn serum totale sulfiedkonsentrasies was vergelykbaar tussen kontrole en NaHS-behandelde manlike (8.1 ± 0.5 μM vs. 9.3 ± 0.2 μM) en vroulike (9.1 ± 1.0 μM vs. 6.1 ± 1.1 μM) rotte. NaHS-toediening vir 14 dae het geen effek op serum totale sulfiedvlakke in manlike of vroulike rotte gehad nie (Fig. 4).
Veranderinge in serum totale sulfiedkonsentrasies in manlike en vroulike rotte na toediening van NaHS (30 μM). Data word aangebied as gemiddeld ± SEM en is vergelyk met behulp van 'n tweerigting gemengde (binne-binne) variansie-analise met Bonferroni post hoc-toets. Elke geslag, n = 5/groep.
Die hoofgevolgtrekking van hierdie studie is dat drinkwater wat NaHS bevat onstabiel is: slegs ongeveer 'n kwart van die aanvanklike totale sulfiedinhoud kan 24 uur na monsterneming vanaf die punt en binnekant van rot/muis-waterbottels opgespoor word. Verder is rotte blootgestel aan onstabiele NaHS-konsentrasies as gevolg van die verlies van H2S in die NaHS-oplossing, en die byvoeging van NaHS tot drinkwater het nie liggaamsgewig, serumureum en kreatienchroom, of totale serumsulfied beïnvloed nie.
In hierdie studie was die tempo van H2S-verlies uit 30 μM NaHS-oplossings wat in drinkwater voorberei is, ongeveer 3% per uur. In 'n gebufferde oplossing (100 μM natriumsulfied in 10 mM PBS, pH 7.4), is berig dat die sulfiedkonsentrasie met 7% oor tyd oor 8 uur afgeneem het. Ons het voorheen intraperitoneale toediening van NaHS verdedig deur te berig dat die tempo van sulfiedverlies uit 'n 54 μM NaHS-oplossing in drinkwater ongeveer 2.3% per uur was (4%/uur in die eerste 12 uur en 1.4%/uur in die laaste 12 uur na voorbereiding)8. Vroeëre studies43 het 'n konstante verlies van H2S uit NaHS-oplossings gevind, hoofsaaklik as gevolg van vervlugtiging en oksidasie. Selfs sonder die byvoeging van borrels, gaan sulfied in die voorraadoplossing vinnig verlore as gevolg van H2S-vervlugtiging11. Studies het getoon dat tydens die verdunningsproses, wat ongeveer 30–60 sekondes duur, ongeveer 5–10% van H2S verlore gaan as gevolg van verdamping6. Om verdamping van H2S uit die oplossing te voorkom, het navorsers verskeie maatreëls getref, insluitend die sagte roering van die oplossing12, die bedekking van die voorraadoplossing met plastiekfilm6, en die minimalisering van blootstelling van die oplossing aan lug, aangesien die tempo van H2S-verdamping afhang van die lug-vloeistof-grensvlak.13 Spontane oksidasie van H2S vind hoofsaaklik plaas as gevolg van oorgangsmetaalione, veral yster, wat onsuiwerhede in water is.13 Oksidasie van H2S lei tot die vorming van polisulfiede (swaelatome gekoppel deur kovalente bindings)11. Om die oksidasie daarvan te vermy, word oplossings wat H2S bevat, in gedeoksigeneerde oplosmiddels44,45 voorberei en dan vir 20-30 minute met argon of stikstof gesuiwer om deoksigenasie te verseker.11,12,37,44,45,46 Diëtileentriamienpentaasynsuur (DTPA) is 'n metaalchelator (10-4 M) wat HS--outoksidasie in aërobiese oplossings voorkom. In die afwesigheid van DTPA is die outoksidasietempo van HS- ongeveer 50% oor ongeveer 3 uur by 25°C37,47. Verder, aangesien die oksidasie van 1e-sulfied deur ultravioletlig gekataliseer word, moet die oplossing op ys gestoor word en teen lig beskerm word11.
Soos getoon in Figuur 5, dissosieer NaHS in Na+ en HS-6 wanneer dit in water opgelos word; hierdie dissosiasie word bepaal deur die pK1 van die reaksie, wat temperatuurafhanklik is: pK1 = 3.122 + 1132/T, waar T wissel van 5 tot 30°C en gemeet word in grade Kelvin (K), K = °C + 273.1548. HS- het 'n hoë pK2 (pK2 = 19), dus by pH < 96.49 word S2- nie gevorm nie of word dit in baie klein hoeveelhede gevorm. In teenstelling hiermee tree HS- op as 'n basis en aanvaar H+ van 'n H2O-molekule, en H2O tree op as 'n suur en word omgeskakel na H2S en OH-.
Vorming van opgeloste H2S-gas in NaHS-oplossing (30 µM). aq, waterige oplossing; g, gas; l, vloeistof. Alle berekeninge neem aan dat water pH = 7.0 en watertemperatuur = 20 °C. Geskep met BioRender.com.
Ten spyte van bewyse dat NaHS-oplossings onstabiel is, het verskeie dierstudies NaHS-oplossings in drinkwater as 'n H2S-skenkerverbinding gebruik15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26 met intervensieduurte wat wissel van 1 tot 21 weke (Tabel 2). Tydens hierdie studies is die NaHS-oplossing elke 12 uur, 15, 17, 18, 24, 25 uur of 24 uur, 19, 20, 21, 22, 23 uur hernu. Ons resultate het getoon dat rotte blootgestel is aan onstabiele geneesmiddelkonsentrasies as gevolg van die verlies van H2S uit die NaHS-oplossing, en die NaHS-inhoud in rotte se drinkwater het aansienlik oor 12 of 24 uur gefluktueer (sien Figuur 2). Twee van hierdie studies het berig dat H2S-vlakke in water stabiel gebly het oor 24 uur22 of dat slegs 2-3% H2S-verliese oor 12 uur15 waargeneem is, maar hulle het geen ondersteunende data of metingsbesonderhede verskaf nie. Twee studies het getoon dat die klein deursnee van waterbottels H2S-verdamping kan verminder15,19. Ons resultate het egter getoon dat dit die H2S-verlies uit 'n waterbottel slegs met 2 uur eerder as 12-24 uur kan vertraag. Beide studies merk op dat ons aanvaar dat die NaHS-vlak in die drinkwater nie verander het nie, omdat ons nie 'n kleurverandering in die water waargeneem het nie; daarom was oksidasie van H2S deur lug nie beduidend nie19,20. Verbasend genoeg assesseer hierdie subjektiewe metode die stabiliteit van NaHS in water eerder as om die verandering in die konsentrasie daarvan oor tyd te meet.
Die verlies van H2S in NaHS-oplossing hou verband met pH en temperatuur. Soos in ons studie opgemerk, lei die oplos van NaHS in water tot die vorming van 'n alkaliese oplossing50. Wanneer NaHS in water opgelos word, hang die vorming van opgeloste H2S-gas af van die pH-waarde6. Hoe laer die pH van die oplossing, hoe groter is die proporsie NaHS wat as H2S-gasmolekules teenwoordig is en hoe meer sulfied gaan verlore uit die waterige oplossing11. Geen van hierdie studies het die pH van drinkwater wat as oplosmiddel vir NaHS gebruik word, gerapporteer nie. Volgens die WGO-aanbevelings, wat deur die meeste lande aangeneem word, moet die pH van drinkwater in die reeks 6.5–8.551 wees. In hierdie pH-reeks neem die tempo van spontane oksidasie van H2S ongeveer tienvoudig toe13. Die oplos van NaHS in water in hierdie pH-reeks sal lei tot 'n opgeloste H2S-gaskonsentrasie van 1 tot 22.5 μM, wat die belangrikheid beklemtoon van die monitering van die pH van die water voordat NaHS opgelos word. Daarbenewens sal die temperatuurreeks wat in die bogenoemde studie gerapporteer is (18–26 °C) 'n verandering in die konsentrasie van opgeloste H2S-gas in die oplossing van ongeveer 10% tot gevolg hê, aangesien temperatuurveranderinge pK1 verander, en klein veranderinge in pK1 'n beduidende impak op die konsentrasie van opgeloste H2S-gas kan hê48. Daarbenewens vererger die lang duur van sommige studies (5 maande)22, waartydens groot temperatuurvariasie verwag word, ook hierdie probleem.
Alle studies behalwe een21 het 30 μM NaHS-oplossing in drinkwater gebruik. Om die dosis wat gebruik is (dws 30 μM) te verduidelik, het sommige outeurs daarop gewys dat NaHS in die waterige fase presies dieselfde konsentrasie H2S-gas produseer en dat die fisiologiese reeks van H2S 10 tot 100 μM is, dus is hierdie dosis binne die fisiologiese reeks15,16. Ander het verduidelik dat 30 μM NaHS die plasma H2S-vlak binne die fisiologiese reeks kan handhaaf, d.w.s. 5–300 μM19,20. Ons beskou die konsentrasie van NaHS in water van 30 μM (pH = 7.0, T = 20 °C), wat in sommige studies gebruik is om die effekte van H2S te bestudeer. Ons kan bereken dat die konsentrasie van opgeloste H2S-gas 14.7 μM is, wat ongeveer 50% van die aanvanklike NaHS-konsentrasie is. Hierdie waarde is soortgelyk aan die waarde wat deur ander outeurs onder dieselfde toestande bereken is13,48.
In ons studie het NaHS-toediening nie die liggaamsgewig verander nie; hierdie resultaat stem ooreen met die resultate van ander studies in manlike muise22,23 en manlike rotte18; Twee studies het egter berig dat NaSH die verminderde liggaamsgewig in nefrektomiseerde rotte herstel het24,26, terwyl ander studies nie die effek van NaSH-toediening op liggaamsgewig gerapporteer het nie15,16,17,19,20,21,25. Verder het NaSH-toediening in ons studie nie die serumureum- en kreatienchroomvlakke beïnvloed nie, wat ooreenstem met die resultate van 'n ander verslag25.
Die studie het bevind dat die byvoeging van NaHS tot drinkwater vir 2 weke nie die totale serumsulfiedkonsentrasies in manlike en vroulike rotte beïnvloed het nie. Hierdie bevinding stem ooreen met die resultate van Sen et al. (16): 8 weke se behandeling met 30 μM NaHS in drinkwater het nie die plasmasulfiedvlakke in kontrolerotte beïnvloed nie; hulle het egter berig dat hierdie intervensie die verlaagde H2S-vlakke in plasma van nefrektomiseerde muise herstel het. Li et al. (22) het ook berig dat behandeling met 30 μM NaHS in drinkwater vir 5 maande die plasmavrye sulfiedvlakke in bejaarde muise met ongeveer 26% verhoog het. Ander studies het nie veranderinge in sirkulerende sulfied na die byvoeging van NaHS tot drinkwater gerapporteer nie.
Sewe studies het gerapporteer met behulp van Sigma NaHS15,16,19,20,21,22,23, maar het nie verdere besonderhede oor die hidrasiewater verskaf nie, en vyf studies het nie die bron van NaHS genoem wat in hul voorbereidingsmetodes gebruik is nie17,18,24,25,26. NaHS is 'n gehidreerde molekule en die hidrasiewaterinhoud daarvan kan wissel, wat die hoeveelheid NaHS beïnvloed wat benodig word om 'n oplossing van 'n gegewe molariteit voor te berei. Byvoorbeeld, die NaHS-inhoud in ons studie was NaHS•1.3 H2O. Dus kan die werklike NaHS-konsentrasies in hierdie studies laer wees as dié wat gerapporteer is.
“Hoe kan so ’n kortstondige verbinding so ’n langdurige effek hê?” Pozgay et al.21 het hierdie vraag gevra toe hulle die effekte van NaHS op kolitis in muise geëvalueer het. Hulle hoop dat toekomstige studies hierdie vraag sal kan beantwoord en spekuleer dat NaHS-oplossings meer stabiele polisulfiede kan bevat benewens die H2S en disulfiede wat die effek van NaHS21 bemiddel. Nog ’n moontlikheid is dat baie lae konsentrasies NaHS wat in oplossing oorbly, ook ’n voordelige effek kan hê. Trouens, Olson et al. het bewyse gelewer dat mikromolêre vlakke van H2S in die bloed nie fisiologies is nie en in die nanomolêre reeks of heeltemal afwesig moet wees13. H2S kan deur proteïensulfasie werk, ’n omkeerbare post-translasionele modifikasie wat die funksie, stabiliteit en lokalisering van baie proteïene52,53,54 beïnvloed. Trouens, onder fisiologiese toestande word ongeveer 10% tot 25% van baie lewerproteïene gesulfileer53. Beide studies erken die vinnige vernietiging van NaHS19,23 maar verklaar verrassend genoeg dat “ons die konsentrasie van NaHS in drinkwater beheer het deur dit daagliks te vervang.”23 Een studie het per ongeluk gesê dat “NaHS 'n standaard H2S-skenker is en algemeen in kliniese praktyk gebruik word om H2S self te vervang.”18
Die bogenoemde bespreking toon dat NaHS uit die oplossing verlore gaan deur vervlugtiging, oksidasie en fotolise, en daarom word 'n paar voorstelle gemaak om die verlies van H2S uit die oplossing te verminder. Eerstens hang die verdamping van H2S af van die gas-vloeistof-grensvlak13 en die pH van die oplossing11; daarom, om die verdampingsverlies te minimaliseer, kan die nek van die waterbottel so klein as moontlik gemaak word soos voorheen beskryf15,19, en die pH van die water kan aangepas word tot 'n aanvaarbare boonste grens (d.w.s. 6.5–8.551) om die verdampingsverlies11 te minimaliseer. Tweedens vind spontane oksidasie van H2S plaas as gevolg van die effekte van suurstof en die teenwoordigheid van oorgangsmetaalione in drinkwater13, dus kan deoksigenering van drinkwater met argon of stikstof44,45 en die gebruik van metaalchelators37,47 die oksidasie van sulfiede verminder. Derdens, om die foto-ontbinding van H2S te voorkom, kan waterbottels met aluminiumfoelie toegedraai word; Hierdie praktyk geld ook vir ligsensitiewe materiale soos streptosotosien55. Laastens kan anorganiese sulfiesoute (NaHS, Na2S en CaS) via sondevoeding toegedien word eerder as om dit in drinkwater opgelos te kry soos voorheen berig56,57,58; studies het getoon dat radioaktiewe natriumsulfied wat via sondevoeding aan rotte toegedien word, goed geabsorbeer en na feitlik alle weefsels versprei word59. Tot op hede het die meeste studies anorganiese sulfiesoute intraperitoneaal toegedien; hierdie roete word egter selde in kliniese omgewings gebruik60. Aan die ander kant is die orale roete die mees algemene en voorkeurroete van toediening by mense61. Daarom beveel ons aan om die effekte van H2S-skenkers by knaagdiere deur orale sondevoeding te evalueer.
'n Beperking is dat ons sulfied in waterige oplossing en serum gemeet het met behulp van die MB-metode. Die metodes vir die meting van sulfied sluit in jodiumtitrasie, spektrofotometrie, elektrochemiese metode (potensiometrie, amperometrie, coulometriese metode en amperometriese metode) en chromatografie (gaschromatografie en hoëprestasievloeistofchromatografie), waaronder die mees gebruikte metode die MB-spektrofotometriese metode is. 'n Beperking van die MB-metode vir die meting van H2S in biologiese monsters is dat dit alle swaelbevattende verbindings meet en nie vrye H2S nie, omdat dit onder suur toestande uitgevoer word, wat lei tot die ekstraksie van swael uit die biologiese bron. Volgens die Amerikaanse Openbare Gesondheidsvereniging is MB egter die standaardmetode vir die meting van sulfied in water. Daarom beïnvloed hierdie beperking nie ons hoofresultate oor die onstabiliteit van oplossings wat NaHS bevat nie. Verder was die herwinning van sulfiedmetings in water- en serummonsters wat NaHS bevat, in ons studie onderskeidelik 91% en 93%. Hierdie waardes is in lyn met voorheen gerapporteerde reekse (77–92)66, wat aanvaarbare analitiese presisie42 aandui. Dit is opmerklik dat ons beide manlike en vroulike rotte gebruik het in ooreenstemming met die riglyne van die Nasionale Instituut van Gesondheid (NIH) om oormatige afhanklikheid van slegs manlike dierestudies in prekliniese studies67 te vermy en om beide manlike en vroulike rotte in te sluit waar moontlik68. Hierdie punt is deur ander69,70,71 beklemtoon.
Ten slotte dui die resultate van hierdie studie daarop dat NaHS-oplossings wat uit drinkwater voorberei is, nie gebruik kan word om H2S te genereer nie as gevolg van hul onstabiliteit. Hierdie toedieningsroete sal diere blootstel aan onstabiele en laer as verwagte vlakke van NaHS; daarom is die bevindinge moontlik nie op mense van toepassing nie.
Die datastelle wat tydens die huidige studie gebruik en/of geanaliseer is, is op redelike versoek by die ooreenstemmende outeur beskikbaar.
Szabo, K. Tydlyn van waterstofsulfied (H2S) navorsing: van omgewingstoksien tot biologiese mediator. Biochemie en Farmakologie 149, 5–19. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2017.09.010 (2018).
Abe, K. en Kimura, H. Moontlike rol van waterstofsulfied as 'n endogene neuromodulator. Journal of Neuroscience, 16, 1066–1071. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.16-03-01066.1996 (1996).
Chirino, G., Szabo, C. en Papapetropoulos, A. Fisiologiese rol van waterstofsulfied in soogdierselle, weefsels en organe. Resensies in Fisiologie en Molekulêre Biologie 103, 31–276. https://doi.org/10.1152/physrev.00028.2021 (2023).
Dillon, KM, Carrazzone, RJ, Matson, JB, en Kashfi, K. Ontwikkelende belofte van sellulêre afleweringstelsels vir stikstofoksied en waterstofsulfied: 'n nuwe era van gepersonaliseerde medisyne. Biochemie en Farmakologie 176, 113931. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2020.113931 (2020).
Sun, X., et al. Langtermyn toediening van 'n stadig-vrystellende waterstofsulfied-skenker kan miokardiale iskemie/reperfusiebesering voorkom. Wetenskaplike verslae 7, 3541. https://doi.org/10.1038/s41598-017-03941-0 (2017).
Sitdikova, GF, Fuchs, R., Kainz, W., Weiger, TM en Hermann, A. BK-kanaalfosforilering reguleer waterstofsulfied (H2S) sensitiwiteit. Frontiers in Physiology 5, 431. https://doi.org/10.3389/fphys.2014.00431 (2014).
Sitdikova, GF, Weiger, TM en Hermann, A. Waterstofsulfied versterk kalsium-geaktiveerde kalium (BK) kanaalaktiwiteit in rot pituïtêre tumorselle. Argitek. Pfluegers. 459, 389–397. https://doi.org/10.1007/s00424-009-0737-0 (2010).
Jeddy, S., et al. Waterstofsulfied versterk die beskermende effek van nitriet teen miokardiale iskemie-reperfusiebesering in tipe 2-diabetiese rotte. Stikstofoksied 124, 15–23. https://doi.org/10.1016/j.niox.2022.04.004 (2022).
Corvino, A., et al. Tendense in H2S-skenkerchemie en die impak daarvan op kardiovaskulêre siektes. Antioksidante 10, 429. https://doi.org/10.3390/antiox10030429 (2021).
DeLeon, ER, Stoy, GF, en Olson, KR (2012). Passiewe verliese van waterstofsulfied in biologiese eksperimente. Analitiese Biochemie 421, 203–207. https://doi.org/10.1016/j.ab.2011.10.016 (2012).
Nagy, P., et al. Chemiese aspekte van waterstofsulfiedmetings in fisiologiese monsters. Biochimica et Biophysical Acta 1840, 876–891. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2013.05.037 (2014).
Kline, LL.D. Spektrofotometriese bepaling van waterstofsulfied in natuurlike waters. Limnol. Oceanogr. 14, 454–458. https://doi.org/10.4319/lo.1969.14.3.0454 (1969).
Olson, KR (2012). Praktiese opleiding in die chemie en biologie van waterstofsulfied. “Antioksidante.” Redoks Seintransduksie. 17, 32–44. https://doi.org/10.1089/ars.2011.4401 (2012).