Merci fir Äre Besuch op nature.com. D'Browserversioun, déi Dir benotzt, huet limitéiert CSS-Ënnerstëtzung. Fir déi bescht Erfahrung empfeelen mir Iech déi lescht Browserversioun ze benotzen (oder de Kompatibilitéitsmodus am Internet Explorer auszeschalten). Zousätzlech, fir weider Ënnerstëtzung ze garantéieren, enthält dës Säit keng Stiler oder JavaScript.
Schwefelwaasserstoff (H2S) huet verschidde physiologesch an pathologesch Auswierkungen op de mënschleche Kierper. Natriumhydrosulfid (NaHS) gëtt wäit verbreet als pharmakologescht Instrument benotzt fir d'Auswierkunge vun H2S a biologeschen Experimenter ze evaluéieren. Och wann de Verloscht vun H2S aus NaHS-Léisungen nëmmen e puer Minutten dauert, goufen NaHS-Léisungen a verschiddenen Déierstudien als Donorverbindunge fir H2S am Drénkwaasser benotzt. Dës Studie huet ënnersicht, ob Drénkwaasser mat enger NaHS-Konzentratioun vun 30 μM, dat a Ratten-/Mausfläsche preparéiert gouf, fir op d'mannst 12-24 Stonnen stabil bleiwe kann, wéi vun e puer Autoren virgeschloen. Preparéiert eng Léisung vun NaHS (30 μM) am Drénkwaasser a gitt se direkt a Ratten-/Maus-Waasserfläsche. Prouwe goufen vun der Spëtzt an der Innensäit vun der Waasserfläsch no 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 12 an 24 Stonnen gesammelt, fir de Sulfidgehalt mat der Methylenblo-Method ze moossen. Zousätzlech goufen männlech a weiblech Ratten zwou Wochen laang mat NaHS (30 μM) injizéiert an d'Serumsulfidkonzentratioune goufen all zweeten Dag an der éischter Woch an um Enn vun der zweeter Woch gemooss. D'NaHS-Léisung an der Prouf, déi vun der Spëtzt vun der Waasserfläsch kritt gouf, war onstabil; si ass no 12 respektiv 24 Stonnen ëm 72% an 75% erofgaang. A Proufen, déi aus dem Innere vun de Waasserfläsche kritt goufen, war den NaHS-Reduktioun bannent 2 Stonnen net signifikant; awer no 12 respektiv 24 Stonnen ass en ëm 47% an 72% erofgaang. D'NaHS-Injektioun huet de Serumsulfidniveau vu männlechen a weibleche Ratten net beaflosst. Zesummefaassend sollten NaHS-Léisungen, déi aus Drénkwaasser hiergestallt ginn, net fir H2S-Spende benotzt ginn, well d'Léisung onstabil ass. Dës Administratiounsmethod wäert d'Déieren onregelméissegen a méi klenge wéi erwaarten Quantitéiten un NaHS aussetzen.
Waasserstoffsulfid (H2S) gëtt zënter 1700 als Toxin benotzt; seng méiglech Roll als endogent Biosignalmolekül gouf awer vum Abe a Kimura am Joer 1996 beschriwwen. An de leschten dräi Joerzéngte goufen eng Rei Funktioune vum H2S a verschiddene mënschleche Systemer opgekläert, wat zu der Erkenntnis gefouert huet, datt H2S-Donormoleküle klinesch Uwendungen an der Behandlung oder der Gestioun vu bestëmmte Krankheeten hunn kënnen; kuckt Chirino et al. fir eng rezent Iwwerpréiwung.
Natriumhydrosulfid (NaHS) gouf wäit verbreet als pharmakologescht Instrument benotzt fir d'Effekter vun H2S a ville Zellkulturen an Déierstudien ze evaluéieren5,6,7,8. Wéi och ëmmer, NaHS ass keen idealen H2S-Spender, well et séier an H2S/HS- an der Léisung ëmgewandelt gëtt, liicht mat Polysulfiden kontaminéiert gëtt a liicht oxidéiert a verflüchtegt gëtt4,9. A ville biologeschen Experimenter gëtt NaHS a Waasser opgeléist, wat zu passiver Verflüchtegung a Verloscht vun H2S10,11,12, spontaner Oxidatioun vun H2S11,12,13 a Photolyse14 féiert. Sulfid an der ursprénglecher Léisung geet ganz séier verluer wéinst der Verflüchtegung vun H2S11. An engem oppene Behälter ass d'Hallefzäit (t1/2) vun H2S ongeféier 5 Minutten, a seng Konzentratioun hëlt ëm ongeféier 13% pro Minutt10 of. Obwuel de Verloscht vu Schwefelwaasserstoff aus NaHS-Léisungen nëmmen e puer Minutten dauert, hunn e puer Déierstudien NaHS-Léisungen als Quell vu Schwefelwaasserstoff am Drénkwaasser fir 1–21 Wochen benotzt, andeems d'NaHS-halteg Léisung all 12–24 Stonnen ersat gouf.15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26 Dës Praxis ass net am Aklang mat de Prinzipie vun der wëssenschaftlecher Fuerschung, well d'Doséierung vu Medikamenter op hirem Gebrauch bei anere Spezies, besonnesch beim Mënsch, baséiere soll.27
Präklinesch Fuerschung an der Biomedizin zielt drop of, d'Qualitéit vun der Patientenversuergung oder d'Behandlungsergebnisse ze verbesseren. D'Resultater vun de meeschte Studien un Déierer sinn awer nach net op d'Mënsche iwwersat ginn28,29,30. Ee vun de Grënn fir dësen Iwwersetzungsversoen ass de Manktem u Opmierksamkeet op déi methodologesch Qualitéit vun den Studien un Déierer30. Dofir war d'Zil vun dëser Studie z'ënnersichen, ob 30 μM NaHS-Léisungen, déi a Ratten-/Maus-Waasserfläsche preparéiert goufen, 12–24 Stonnen am Drénkwaasser stabil bleiwe kënnen, wéi a verschiddene Studien behaapt oder virgeschloen.
All Experimenter an dëser Studie goufen am Aklang mat de publizéierte Richtlinne fir d'Versuergung an d'Benotzung vu Labordéieren am Iran31 duerchgefouert. All Experimentberichter an dëser Studie hunn och d'ARRIVE-Richtlinne32 gefollegt. Den Ethikkomitee vum Institut fir endokrine Wëssenschaften vun der Shahid Beheshti Universitéit fir Medizinesch Wëssenschaften huet all experimentell Prozeduren an dëser Studie guttgeheescht.
Zinkacetatdihydrat (CAS: 5970-45-6) an wasserfrei Eisen(III)chlorid (CAS: 7705-08-0) goufe vu Biochem, Chemopahrama (Cosne-sur-Loire, Frankräich) kaaft. Natriumhydrosulfidhydrat (CAS: 207683-19-0) an N,N-Dimethyl-p-phenylendiamin (DMPD) (CAS: 535-47-0) goufe vu Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) kaaft. Isofluran gouf vu Piramal (Bethlehem, PA, USA) kaaft. Salzsäure (HCl) gouf vu Merck (Darmstadt, Däitschland) kaaft.
Preparéiert eng Léisung vun NaHS (30 μM) an Drénkwaasser a gitt se direkt an d'Ratten-/Mauswaasserfläsche. Dës Konzentratioun gouf op Basis vu ville Publikatiounen gewielt, déi NaHS als Quell vun H2S benotzen; kuckt d'Diskussiounssektioun. NaHS ass en hydratiséiert Molekül, dat ënnerschiddlech Quantitéiten un Hydratatiounswaasser (dh NaHS•xH2O) enthalen kann; laut dem Hiersteller war de Prozentsaz vun NaHS, deen an eiser Studie benotzt gouf, 70,7% (dh NaHS•1,3 H2O), an dëse Wäert hu mir an eise Berechnungen berécksiichtegt, wou mir e Molekulargewiicht vu 56,06 g/mol benotzt hunn, wat d'Molekulargewiicht vun wasserfreiem NaHS ass. Hydratatiounswaasser (och Kristallisatiounswaasser genannt) sinn d'Waassermoleküle, déi d'kristallin Struktur33 ausmaachen. Hydrater hunn aner physikalesch an thermodynamesch Eegeschaften am Verglach zu Anhydrater34.
Ier Dir NaHS an d'Drénkwaasser bäigëtt, moosst de pH-Wäert an d'Temperatur vum Léisungsmëttel. Gidd d'NaHS-Léisung direkt an d'Ratt-/Maus-Waasserfläsch am Déierekäfeg. Prouwe goufen vun der Spëtzt an aus der Innensäit vun der Waasserfläsch no 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 12 an 24 Stonnen gesammelt, fir de Sulfidinhalt ze moossen. Sulfidmiessunge goufen direkt no all Proufnahme gemaach. Mir hunn Prouwe vun der Spëtzt vum Rouer geholl, well verschidde Studien gewisen hunn, datt déi kleng Poregréisst vum Waasserrouer d'H2S-Verdampfung miniméiere kann15,19. Dëst Problem schéngt och fir d'Léisung an der Fläsch ze gëllen. Dëst war awer net de Fall fir d'Léisung am Hals vun der Waasserfläsch, déi eng méi héich Verdampfungsquote hat an autooxidéiert huet; tatsächlech hunn d'Déieren dëst Waasser als éischt gedronk.
Männlech a weiblech Wistar-Ratten goufen an der Studie benotzt. D'Ratten goufen a Polypropylen-Käfeg (2-3 Ratten pro Käfeg) ënner Standardbedingungen (Temperatur 21-26 °C, Fiichtegkeet 32-40%) mat 12 Stonne Liicht (7 Auer bis 19 Auer) an 12 Stonne Däischtert (19 Auer bis 7 Auer) ënnerbruecht. D'Ratten haten fräien Zougang zu Leitungswasser a goufe mat Standardfudder gefiddert (Khorak Dam Pars Company, Teheran, Iran). Altersgerecht (6 Méint) weiblech (n=10, Kierpergewiicht: 190-230 g) a männlech (n=10, Kierpergewiicht: 320-370 g) Wistar-Ratten goufen zoufälleg a Kontroll- a mat NaHS (30 μM) behandelte Gruppen opgedeelt (n=5 pro Grupp). Fir d'Proufgréisst ze bestëmmen, hu mir de KISS (Keep It Simple, Stupid) Usaz benotzt, deen fréier Erfahrungen a Poweranalyse kombinéiert35. Mir hunn als éischt eng Pilotstudie mat 3 Ratten duerchgefouert an den duerchschnëttleche Serum-Gesamtsulfidniveau an d'Standardofwäichung (8,1 ± 0,81 μM) bestëmmt. Duerno, mat enger Power vun 80% an engem zweesäitegen Signifikanzniveau vun 5%, hu mir eng virleefeg Proufgréisst (n = 5 baséiert op der fréierer Literatur) bestëmmt, déi enger standardiséierter Effektgréisst vun 2,02 mam virdefinéierte Wäert entsprécht, dee vum Festing fir d'Berechnung vun der Proufgréisst vun den Experimentdéieren35 virgeschloe gouf. Nodeems dëse Wäert mat der SD (2,02 × 0,81) multiplizéiert gouf, war déi virausgesot noweisbar Effektgréisst (1,6 μM) 20%, wat akzeptabel ass. Dëst bedeit, datt n = 5/Grupp ausreecht, fir eng duerchschnëttlech Ännerung vun 20% tëscht de Gruppen nozeweisen. D'Ratten goufen zoufälleg a Kontroll- a NaSH-behandelt Gruppen opgedeelt mat der Zoufallsfunktioun vun der Excel Software 36 (Ergänzungsfigur 1). D'Blinding gouf um Resultatniveau duerchgefouert, an d'Fuerscher, déi d'biochemesch Miessunge gemaach hunn, ware sech net vun den Gruppenzouweisungen bewosst.
D'NaHS-Gruppen vu béide Geschlechter goufen 2 Wochen laang mat enger 30 μM NaHS-Léisung behandelt, déi a Drénkwaasser preparéiert gouf; all 24 Stonnen gouf eng frësch Léisung geliwwert, an där Zäit gouf d'Kierpergewiicht gemooss. Bluttproben goufen all zweeten Dag um Enn vun der éischter an der zweeter Woch ënner Isoflurananästhesie vun de Schwanzspëtze vun alle Ratten gesammelt. Bluttproben goufen 10 Minutte laang bei 3000 g zentrifugéiert, d'Serum gouf getrennt a bei –80 °C gelagert fir déi spéider Miessung vu Serumurea, Kreatinin (Cr) a Gesamtsulfid. D'Serumurea gouf mat der enzymatescher Urease-Method bestëmmt, an d'Serumkreatinin gouf mat der photometrescher Jaffe-Method mat kommerziell verfügbare Kits (Man Company, Teheran, Iran) an engem automateschen Analysator (Selectra E, Seriennummer 0-2124, Holland) bestëmmt. D'Intra- an Interassay-Variatiounskoeffizienten fir Harnstoff a Cr ware manner wéi 2,5%.
D'Methylenblo-Method (MB) gëtt benotzt fir de Gesamtsulfidgehalt an Drénkwaasser a Serum mat NaHS ze moossen; MB ass déi meescht verbreet Method fir de Sulfid a Bulkléisungen a biologesche Proben ze moossen11,37. D'MB-Method kann benotzt ginn fir de Gesamtsulfidpool38 ze schätzen an anorganesch Sulfiden a Form vun H2S, HS- an S2 an der wässerlecher Phas39 ze moossen. Bei dëser Method gëtt Schwefel als Zinksulfid (ZnS) a Präsenz vun Zinkacetat11,38 ausgefällt. D'Zinkacetat-Ausfällung ass déi meescht verbreet Method fir Sulfiden vun anere Chromophoren11 ze trennen. ZnS gouf mat HCl11 ënner staark sauren Konditiounen nei opgeléist. De Sulfid reagéiert mat DMPD an engem stöchiometresche Verhältnis vun 1:2 an enger Reaktioun, déi duerch Eisen(III)chlorid (Fe3+) katalyséiert gëtt, fir de Faarfstoff MB ze bilden, deen spektrophotometresch bei 670 nm40,41 nogewise gëtt. D'Detektiounsgrenz vun der MB-Method ass ongeféier 1 μM11.
An dëser Studie goufen 100 μL vun all Prouf (Léisung oder Serum) an e Réier bäigefüügt; duerno goufen 200 μL Zinkacetat (1% w/v an destilléiertem Waasser), 100 μL DMPD (20 mM an 7,2 M HCl) an 133 μL FeCl3 (30 mM an 1,2 M HCl) bäigefüügt. D'Mëschung gouf 30 Minutte laang bei 37°C am Däischteren inkubéiert. D'Léisung gouf 10 Minutte laang bei 10.000 g zentrifugéiert, an d'Absorptioun vum Iwwerstand gouf bei 670 nm mat engem Mikroplackelieser (BioTek, MQX2000R2, Winooski, VT, USA) gelies. D'Sulfidkonzentratioune goufen mat enger Kalibrierungskurve vun NaHS (0–100 μM) an ddH2O bestëmmt (Ergänzungsfigur 2). All Léisungen, déi fir d'Miessunge benotzt goufen, goufe frësch preparéiert. D'Variatiounskoeffizienten an den intra- an interassay-Assayen fir Sulfidmiessunge louchen bei 2,8% respektiv 3,4%. Mir hunn och de gesamte Sulfid, deen aus Natriumthiosulfat-haltege Drénkwaasser- a Serumprouwen gewonnen gouf, mat Hëllef vun der verstäerkter Proufmethod42 bestëmmt. D'Gewinnwäerter fir Natriumthiosulfat-haltege Drénkwaasser- a Serumprouwen louchen bei 91 ± 1,1% (n = 6) respektiv 93 ± 2,4% (n = 6).
D'statistesch Analyse gouf mat der GraphPad Prism Software Versioun 8.0.2 fir Windows (GraphPad Software, San Diego, CA, USA, www.graphpad.com) duerchgefouert. En gepaarten t-Test gouf benotzt fir d'Temperatur an de pH-Wäert vum Drénkwaasser virun an nom NaHS-Zousaz ze vergläichen. De Verloscht vun H2S an der NaHS-halteger Léisung gouf als Prozentsazreduktioun vun der Baseline-Opnahm berechent, a fir ze bewäerten, ob de Verloscht statesch signifikant war, hu mir eng One-Way-Wiederholungs-ANOVA duerchgefouert, gefollegt vum Dunnett-Multiple-Comparison-Test. Kierpergewiicht, Serumurea, Serumkreatinin a Gesamtserumsulfid iwwer Zäit goufen tëscht Kontroll- a NaHS-behandelte Ratten vu verschiddene Geschlechter verglach mat enger zweesäiteger gemëschter (between-within) ANOVA, gefollegt vun engem Bonferroni Post-hoc-Test. Zweesäiteg P-Wäerter < 0,05 goufen als statesch signifikant ugesinn.
De pH-Wäert vum Drénkwaasser louch bei 7,60 ± 0,01 virun der Zousetzung vum NaHS an bei 7,71 ± 0,03 no der Zousetzung vum NaHS (n = 13, p = 0,0029). D'Temperatur vum Drénkwaasser louch bei 26,5 ± 0,2 an ass no der Zousetzung vum NaHS op 26,2 ± 0,2 gefall (n = 13, p = 0,0128). Preparéiert eng 30 μM NaHS-Léisung am Drénkwaasser a späichert se an enger Waasserfläsch. D'NaHS-Léisung ass onstabil an hir Konzentratioun hëlt mat der Zäit of. Bei der Prouf vum Hals vun der Waasserfläsch gouf bannent der éischter Stonn e bedeitende Réckgang (68,0%) observéiert, an den NaHS-Gehalt an der Léisung ass no 12 respektiv 24 Stonnen ëm 72% an 75% gefall. A Prouwe vu Waasserfläsche war d'Reduktioun vum NaHS bis zu 2 Stonnen net bedeitend, awer no 12 respektiv 24 Stonnen war se ëm 47% respektiv 72% gefall. Dës Donnéeë weisen drop hin, datt de Prozentsaz vun NaHS an enger 30 μM Léisung, déi am Drénkwaasser preparéiert gouf, no 24 Stonnen op ongeféier e Véirel vum Ufankswäert gefall ass, onofhängeg vun der Proufplaz (Figur 1).
Stabilitéit vun der NaHS-Léisung (30 μM) am Drénkwaasser a Ratten-/Mausfläschen. Nom Virbereeden vun der Léisung goufen Prouwe vun der Spëtzt an dem Innere vun der Waasserfläsch geholl. D'Donnéeë ginn als Moyenne ± SD (n = 6/Grupp) presentéiert. * an #, P < 0,05 am Verglach mat der Zäit 0. D'Foto vun der Waasserfläsch weist d'Spëtzt (mat der Ouverture) an de Kierper vun der Fläsch. De Volume vun der Spëtzt ass ongeféier 740 μL.
D'Konzentratioun vun NaHS an der frësch preparéierter 30 μM Léisung war 30,3 ± 0,4 μM (Beräich: 28,7–31,9 μM, n = 12). No 24 Stonnen ass d'Konzentratioun vun NaHS awer op e méi niddrege Wäert gefall (Moyenne: 3,0 ± 0,6 μM). Wéi an der Figur 2 gewisen, waren d'Konzentratioune vun NaHS, deenen d'Ratten ausgesat waren, während dem Studienzäitraum net konstant.
D'Kierpergewiicht vun de weibleche Ratten ass mat der Zäit däitlech eropgaang (vun 205,2 ± 5,2 g op 213,8 ​​± 7,0 g an der Kontrollgrupp a vun 204,0 ± 8,6 g op 211,8 ± 7,5 g an der mat NaHS behandelter Grupp); d'NaHS-Behandlung hat awer keen Afloss op d'Kierpergewiicht (Fig. 3). D'Kierpergewiicht vun de männleche Ratten ass mat der Zäit däitlech eropgaang (vun 338,6 ± 8,3 g op 352,4 ± 6,0 g an der Kontrollgrupp a vun 352,4 ± 5,9 g op 363,2 ± 4,3 g an der mat NaHS behandelter Grupp); d'NaHS-Behandlung hat awer keen Afloss op d'Kierpergewiicht (Fig. 3).
Ännerungen am Kierpergewiicht bei weibleche a männleche Ratten no der Administratioun vun NaHS (30 μM). D'Donnéeë ginn als Moyenne ± SEM presentéiert a goufe mat enger gemëschter (within-between) Varianzanalyse mam Bonferroni Post-hoc-Test verglach. n = 5 vun all Geschlecht an all Grupp.
D'Serumurea- a Kreatinphosphatkonzentratioune ware wärend der ganzer Studie bei der Kontroll- a mat NaSH-behandelte Ratten vergläichbar. Ausserdeem huet d'NaSH-Behandlung d'Serumurea- a Kreatinchromkonzentratioune net beaflosst (Tabell 1).
D'Basiskonzentratioune vum Gesamtsulfid am Serum waren tëscht der Kontrollgrupp an de mat NaHS behandelte männleche (8,1 ± 0,5 μM vs. 9,3 ± 0,2 μM) a weibleche (9,1 ± 1,0 μM vs. 6,1 ± 1,1 μM) Ratten vergläichbar. D'NaHS-Administratioun iwwer 14 Deeg hat keen Effekt op d'Gesamtsulfidniveauen am Serum, weder bei männleche nach bei weibleche Ratten (Fig. 4).
Ännerungen an de Serum-Gesamtsulfidkonzentratioune bei männlechen a weibleche Ratten no der Administratioun vun NaHS (30 μM). D'Donnéeë ginn als Moyenne ± SEM presentéiert a goufe mat enger gemëschter (within-within) Varianzanalyse mam Bonferroni Post-hoc-Test verglach. All Geschlecht, n = 5/Grupp.
Déi wichtegst Conclusioun vun dëser Studie ass, datt Drénkwaasser mat NaHS onstabil ass: nëmmen ongeféier e Véirel vum urspréngleche Gesamtsulfidgehalt kann 24 Stonnen no der Proufnam vun der Spëtzt an an der Innere vu Ratten-/Maus-Waasserfläsche festgestallt ginn. Ausserdeem goufen d'Ratten onstabilen NaHS-Konzentratioune wéinst dem Verloscht vun H2S an der NaHS-Léisung ausgesat, an d'Zousätz vun NaHS zum Drénkwaasser huet weder d'Kierpergewiicht, d'Serumurea a Kreatin-Chrom nach den Gesamtserumsulfid beaflosst.
An dëser Studie louch d'Verloschtquote vun H2S aus 30 μM NaHS-Léisungen, déi am Drénkwaasser preparéiert goufen, bei ongeféier 3% pro Stonn. An enger gepufferter Léisung (100 μM Natriumsulfid an 10 mM PBS, pH 7,4) gouf bericht, datt d'Sulfidkonzentratioun am Laf vun 8 Stonnen ëm 7% erofgaangen ass. Mir hunn virdru schonn d'intraperitoneal Verabreichung vun NaHS verdeedegt, andeems mir bericht hunn, datt d'Verloschtquote vun Sulfid aus enger 54 μM NaHS-Léisung am Drénkwaasser ongeféier 2,3% pro Stonn war (4%/Stonn an den éischten 12 Stonnen an 1,4%/Stonn an de leschten 12 Stonnen no der Virbereedung)8. Fréier Studien43 hunn e konstante Verloscht vun H2S aus NaHS-Léisunge festgestallt, haaptsächlech wéinst Verflüchtegung an Oxidatioun. Och ouni d'Zousätzlech vu Blasen geet de Sulfid an der Stammléisung séier duerch d'Verflüchtegung vun H2S11 verluer. Studien hunn gewisen, datt während dem Verdënnungsprozess, deen ongeféier 30–60 Sekonnen dauert, ongeféier 5–10% vum H2S duerch Verdampfung verluer geet6. Fir d'Verdampfung vum H2S aus der Léisung ze verhënneren, hunn d'Fuerscher verschidde Moossname getraff, dorënner e sanften Ëmrühren vun der Léisung12, d'Ofdeckung vun der Stammléisung mat enger Plastikfolie6 an d'Minimiséierung vun der Belaaschtung vun der Léisung mat Loft, well d'Rate vun der H2S-Verdampfung vun der Loft-Flëssegkeet-Grenzfläche ofhänkt.13 Spontan Oxidatioun vun H2S geschitt haaptsächlech wéinst Iwwergangsmetallionen, besonnesch Eisen(III)eisen, déi Ongereinheeten am Waasser sinn.13 D'Oxidatioun vun H2S féiert zu der Bildung vu Polysulfiden (Schwefelatome, déi duerch kovalent Bindungen verbonne sinn)11. Fir seng Oxidatioun ze vermeiden, ginn Léisunge mat H2S an desoxygenéierte Léisungsmëttelen44,45 virbereet an dann 20-30 Minutte mat Argon oder Stéckstoff gespullt, fir d'Desoxygenatioun ze garantéieren.11,12,37,44,45,46 Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA) ass e Metallchelator (10-4 M), deen d'HS-Autoxidatioun an aerobe Léisunge verhënnert. Ouni DTPA ass d'Autoxidatiounsquote vun HS- ongeféier 50% iwwer ongeféier 3 Stonnen bei 25°C37,47. Well d'Oxidatioun vun 1e-Sulfid duerch ultraviolett Liicht katalyséiert gëtt, soll d'Léisung a Äis gelagert a virum Liicht geschützt ginn11.
Wéi an der Figur 5 gewisen, dissoziéiert sech NaHS an Na+ an HS-6 wann et a Waasser opgeléist gëtt; dës Dissoziatioun gëtt vum pK1 vun der Reaktioun bestëmmt, deen temperaturofhängeg ass: pK1 = 3,122 + 1132/T, woubei den T tëscht 5 an 30°C läit a a Grad Kelvin (K) gemooss gëtt, K = °C + 273,1548. HS- huet en héije pK2 (pK2 = 19), sou datt bei pH < 96,49 S2- net oder a ganz klenge Quantitéite geformt gëtt. Am Géigesaz dozou wierkt HS- als Basis an hëlt H+ vun engem H2O-Molekül op, an H2O wierkt als Säure a gëtt an H2S an OH- ëmgewandelt.
Bildung vun opgeléistem H2S-Gas an enger NaHS-Léisung (30 µM). aq, wässerlech Léisung; g, Gas; l, Flëssegkeet. All Berechnungen huelen un, datt de Waasser-pH = 7,0 an d'Waassertemperatur = 20 °C sinn. Erstellt mat BioRender.com.
Trotz Beweiser datt NaHS-Léisunge onstabil sinn, hunn e puer Déierstudien NaHS-Léisungen am Drénkwaasser als H2S-Donorverbindung benotzt15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26 mat Interventiounsdauer vun 1 bis 21 Wochen (Tabell 2). Wärend dëse Studien gouf d'NaHS-Léisung all 12 Stonnen, 15, 17, 18, 24, 25 Stonnen oder 24 Stonnen, 19, 20, 21, 22, 23 Stonnen erneiert. Eis Resultater hunn gewisen, datt Ratten onstabile Medikamentenkonzentratioune wéinst dem Verloscht vun H2S aus der NaHS-Léisung ausgesat waren, an den NaHS-Gehalt am Drénkwaasser vun de Ratten huet iwwer 12 oder 24 Stonnen däitlech schwankt (kuckt Figur 2). Zwee vun dëse Studien hunn bericht, datt den H2S-Niveau am Waasser iwwer 24 Stonnen22 stabil bliwwen ass oder datt nëmmen 2–3% H2S-Verloschter iwwer 12 Stonnen15 observéiert goufen, awer si hunn keng ënnerstëtzend Donnéeën oder Miessdetailer geliwwert. Zwee Studien hunn gewisen, datt den klengen Duerchmiesser vu Waasserfläschen d'H2S-Verdampfung miniméiere kann15,19. Eis Resultater hunn awer gewisen, datt dëst den H2S-Verloscht aus enger Waasserfläsch nëmmen ëm 2 Stonnen anstatt 12–24 Stonnen verzögere kann. Béid Studien bemierken, datt mir dovun ausginn, datt den NaHS-Niveau am Drénkwaasser sech net geännert huet, well mir keng Faarfännerung am Waasser observéiert hunn; dofir war d'Oxidatioun vun H2S duerch d'Loft net signifikant19,20. Iwwerraschenderweis bewäert dës subjektiv Method d'Stabilitéit vun NaHS am Waasser anstatt d'Ännerung vun senger Konzentratioun iwwer Zäit ze moossen.
De Verloscht vun H2S an enger NaHS-Léisung hänkt mam pH-Wäert an der Temperatur zesummen. Wéi an eiser Studie festgestallt, féiert d'Opléisung vun NaHS a Waasser zu der Bildung vun enger alkalescher Léisung50. Wann NaHS a Waasser opgeléist gëtt, hänkt d'Bildung vu geléistem H2S-Gas vum pH-Wäert6 of. Wat méi niddreg de pH-Wäert vun der Léisung ass, wat méi grouss den Undeel vun NaHS als H2S-Gasmoleküle präsent ass a wat méi Sulfid aus der wässerlecher Léisung verluer geet11. Keng vun dëse Studien huet de pH-Wäert vum Drénkwaasser gemellt, dat als Léisungsmëttel fir NaHS benotzt gëtt. No de Empfehlungen vun der WHO, déi vun de meeschte Länner ugeholl ginn, soll de pH-Wäert vum Drénkwaasser am Beräich vun 6,5–8,551 leien. An dësem pH-Beräich klëmmt d'Rate vun der spontaner Oxidatioun vun H2S ongeféier zéngfacht13. D'Opléisung vun NaHS a Waasser an dësem pH-Beräich féiert zu enger Konzentratioun vun geléistem H2S-Gas vun 1 bis 22,5 μM, wat d'Wichtegkeet vun der Iwwerwaachung vum pH-Wäert vum Waasser virun der Opléisung vun NaHS ënnersträicht. Zousätzlech géif den Temperaturberäich, deen an der uewe genannter Studie gemellt gouf (18–26 °C), zu enger Ännerung vun der Konzentratioun vum opgeléisten H2S-Gas an der Léisung ëm ongeféier 10% féieren, well Temperaturännerungen de pK1 änneren, a kleng Ännerungen am pK1 e wesentlechen Impakt op d'Konzentratioun vum opgeléisten H2S-Gas kënnen hunn48. Zousätzlech verschäerft déi laang Dauer vun e puer Studien (5 Méint)22, an deenen eng grouss Temperaturvariabilitéit erwaart gëtt, dëst Problem och.
All Studien ausser enger21 hunn 30 μM NaHS-Léisung am Drénkwaasser benotzt. Fir d'Dosis z'erklären (dh 30 μM), hunn e puer Autoren drop higewisen, datt NaHS an der wässerlecher Phas genau déiselwecht Konzentratioun vun H2S-Gas produzéiert an datt de physiologesche Beräich vun H2S tëscht 10 an 100 μM läit, sou datt dës Dosis am physiologesche Beräich läit15,16. Anerer hunn erkläert, datt 30 μM NaHS den H2S-Plasmaniveau am physiologesche Beräich, also 5–300 μM19,20, hale kann. Mir betruechten d'Konzentratioun vun NaHS am Waasser vun 30 μM (pH = 7,0, T = 20 °C), déi a verschiddene Studien benotzt gouf fir d'Effekter vun H2S ze studéieren. Mir kënnen berechnen, datt d'Konzentratioun vum opgeléisten H2S-Gas 14,7 μM ass, wat ongeféier 50% vun der initialer NaHS-Konzentratioun ass. Dëse Wäert ass ähnlech wéi de Wäert, deen vun aneren Autoren ënner de selwechte Konditioune berechent gouf13,48.
An eiser Studie huet d'Administratioun vun NaHS d'Kierpergewiicht net verännert; dëst Resultat entsprécht de Resultater vun anere Studien u männleche Mais22,23 a männleche Ratten18; Wéi och ëmmer, zwou Studien hunn gemellt, datt NaSH dat reduzéiert Kierpergewiicht bei nephrektomiséierte Ratten24,26 restauréiert huet, während aner Studien den Effekt vun der Administratioun vun NaSH op d'Kierpergewiicht net gemellt hunn15,16,17,19,20,21,25. Ausserdeem huet d'Administratioun vun NaSH an eiser Studie den Harnstoff- a Kreatin-Chrom-Niveau vum Serum net beaflosst, wat mat de Resultater vun engem anere Bericht25 iwwereneestëmmt.
D'Studie huet festgestallt, datt d'Zousätz vun NaHS an d'Drénkwaasser fir 2 Wochen keen Afloss op d'Gesamtserumsulfidkonzentratioune bei männlechen a weibleche Ratten hat. Dëst Resultat entsprécht de Resultater vum Sen et al. (16): 8 Woche Behandlung mat 30 μM NaHS am Drénkwaasser hat keen Afloss op d'Plasmasulfidniveauen bei Kontrollratten; si hunn awer bericht, datt dës Interventioun déi reduzéiert H2S-Niveauen am Plasma vu nephrektomiséierte Mais restauréiert huet. Li et al. (22) hunn och bericht, datt d'Behandlung mat 30 μM NaHS am Drénkwaasser fir 5 Méint d'Plasmafräisulfidniveauen bei eelere Mais ëm ongeféier 26% erhéicht huet. Aner Studien hunn keng Ännerungen am zirkulierenden Sulfid no der Zousätz vun NaHS an d'Drénkwaasser gemellt.
Siwe Studien hunn bericht iwwer d'Benotzung vu Sigma NaHS15,16,19,20,21,22,23, awer keng weider Detailer iwwer d'Hydratatiounswaasser geliwwert, a fënnef Studien hunn d'Quell vum NaHS net ernimmt, dat an hire Virbereedungsmethoden benotzt gouf17,18,24,25,26. NaHS ass en hydratiséiert Molekül an den Inhalt vum Hydratatiounswaasser ka variéieren, wat d'Quantitéit un NaHS beaflosst, déi néideg ass fir eng Léisung mat enger bestëmmter Molaritéit ze preparéieren. Zum Beispill war den NaHS-Gehalt an eiser Studie NaHS•1.3 H2O. Dofir kënnen déi tatsächlech NaHS-Konzentratiounen an dëse Studien méi niddreg sinn wéi déi, déi gemellt goufen.
„Wéi kann eng sou kuerzlieweg Verbindung sou en laangfristegen Effekt hunn?“, hunn de Pozgay et al.21 dës Fro gestallt, wéi se d'Effekter vun NaHS op Kolitis bei Mais evaluéiert hunn. Si hoffen, datt zukünfteg Studien dës Fro beäntwerte kënnen a spekuléieren, datt NaHS-Léisungen zousätzlech zu den H2S an Disulfiden, déi den Effekt vun NaHS21 vermëttelen, méi stabil Polysulfiden enthalen kënnen. Eng aner Méiglechkeet ass, datt ganz niddreg Konzentratioune vun NaHS, déi an der Léisung bleiwen, och en nëtzlechen Effekt kéinten hunn. Tatsächlech hunn den Olson et al. Beweiser geliwwert, datt mikromolar Niveauen vun H2S am Blutt net physiologesch sinn a solle am nanomolare Beräich sinn oder guer net feelen13. H2S kann duerch Proteinsulfatéierung wierken, eng reversibel posttranslational Modifikatioun, déi d'Funktioun, d'Stabilitéit an d'Lokaliséierung vu ville Proteinen52,53,54 beaflosst. Tatsächlech sinn ënner physiologesche Konditiounen ongeféier 10% bis 25% vu ville Liewerproteine ​​sulfyléiert53. Béid Studien erkennen déi séier Zerstéierung vun NaHS19,23 un, awer soen iwwerraschenderweis, datt "mir d'Konzentratioun vun NaHS am Drénkwaasser kontrolléiert hunn, andeems mir et all Dag ersat hunn."23 Eng Studie huet zoufälleg festgestallt, datt "NaHS e Standard H2S-Spender ass a gëtt an der klinescher Praxis dacks benotzt fir H2S selwer z'ersetzen."18
Déi uewe genannte Diskussioun weist, datt NaHS aus der Léisung duerch Verflüchtegung, Oxidatioun a Photolyse verluer geet, an dofir ginn e puer Virschléi gemaach fir de Verloscht vun H2S aus der Léisung ze reduzéieren. Éischtens hänkt d'Verdampfung vun H2S vun der Gas-Flëssegkeet-Grenzfläche13 an dem pH-Wäert vun der Léisung11 of; dofir, fir de Verdampfungsverloscht ze minimiséieren, kann den Hals vun der Waasserfläsch sou kleng wéi méiglech gemaach ginn, wéi virdru beschriwwen15,19, an de pH-Wäert vum Waasser kann op eng akzeptabel iewescht Grenz (dh 6,5–8,551) ugepasst ginn, fir de Verdampfungsverloscht11 ze minimiséieren. Zweetens geschitt spontan Oxidatioun vun H2S wéinst den Auswierkunge vum Sauerstoff an der Präsenz vun Iwwergangsmetallionen am Drénkwaasser13, sou datt d'Desoxygenéierung vum Drénkwaasser mat Argon oder Stéckstoff44,45 an d'Benotzung vu Metallchelatoren37,47 d'Oxidatioun vu Sulfiden reduzéiere kënnen. Drëttens, fir d'Photozersetzung vun H2S ze verhënneren, kënne Waasserfläsche mat Aluminiumfolie agewéckelt ginn; Dës Praxis gëllt och fir liichtempfindlech Materialien wéi Streptozotocin55. Schlussendlech kënnen anorganesch Sulfidsalzer (NaHS, Na2S a CaS) iwwer Sonden verabreicht ginn, anstatt am Drénkwaasser opgeléist ze ginn, wéi virdru bericht56,57,58; Studien hunn gewisen, datt radioaktivt Natriumsulfid, dat iwwer Sonden u Ratten verabreicht gëtt, gutt absorbéiert a praktesch an all Gewëss verdeelt gëtt59. Bis elo hunn déi meescht Studien anorganesch Sulfidsalzer intraperitoneal verabreicht; dës Method gëtt awer selten a klineschen Ëmfeld benotzt60. Op der anerer Säit ass déi oral Method déi heefegst a bevorzugtst Administratiounsmethod beim Mënsch61. Dofir empfeele mir, d'Effekter vun H2S-Spender bei Nager iwwer oral Sonden ze evaluéieren.
Eng Limitatioun ass, datt mir Sulfid a wässerlecher Léisung a Serum mat der MB-Method gemooss hunn. D'Methode fir d'Miessung vu Sulfid enthalen Jodtitratioun, Spektrophotometrie, elektrochemesch Method (Potentiometrie, Amperometrie, coulometresch Method an amperometresch Method) a Chromatographie (Gaschromatographie a Héichleistungsflëssegkeetschromatographie), dorënner déi am meeschte verbreet Method d'MB-spektrophotometresch Method62 ass. Eng Limitatioun vun der MB-Method fir d'Miessung vu H2S a biologesche Proben ass, datt se all schwefelhalteg Verbindungen moosst a net fräit H2S63, well se ënner sauer Konditioune duerchgefouert gëtt, wat zu der Extraktioun vu Schwefel aus der biologescher Quell64 féiert. Wéi och ëmmer, laut der American Public Health Association ass MB déi Standardmethod fir d'Miessung vu Sulfid a Waasser65. Dofir beaflosst dës Limitatioun net eis Haaptresultater iwwer d'Instabilitéit vu Léisunge mat NaHS. Ausserdeem war an eiser Studie d'Erhuelung vu Sulfidmiessungen a Waasser- a Serumproben mat NaHS 91% respektiv 93%. Dës Wäerter stëmmen mat de virdru gemellten Intervaller (77–92)66 iwwereneen, wat op eng akzeptabel analytesch Präzisioun42 hiweist. Et ass derwäert ze bemierken, datt mir souwuel männlech wéi och weiblech Ratten am Aklang mat de Richtlinne vun den National Institutes of Health (NIH) benotzt hunn, fir eng ze grouss Ofhängegkeet vun nëmmen männlechen Déierenstudien a präklineschen Studien67 ze vermeiden an, wa méiglech, souwuel männlech wéi och weiblech Ratten anzebannen68. Dëse Punkt gouf vun aneren69,70,71 betount69,70,71.
Schlussendlech weisen d'Resultater vun dëser Studie drop hin, datt NaHS-Léisungen, déi aus Drénkwaasser hiergestallt ginn, wéinst hirer Instabilitéit net benotzt kënne ginn, fir H2S ze generéieren. Dës Aart a Weis vun der Administratioun géif Déieren onstabilen an ënner dem erwaarten Niveau vun NaHS aussetzen; dofir sinn d'Resultater eventuell net op Mënschen uwendbar.
D'Datensätz, déi während der aktueller Studie benotzt an/oder analyséiert goufen, sinn op Ufro vum jeweilegen Auteur verfügbar.
Szabo, K. Zäitlinn vun der Fuerschung iwwer Schwefelwaasserstoff (H2S): vum Ëmwelttoxin zum biologesche Mediator. Biochemie a Pharmakologie 149, 5–19. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2017.09.010 (2018).
Abe, K. a Kimura, H. Méiglech Roll vu Schwefelwaasserstoff als endogene Neuromodulator. Journal of Neuroscience, 16, 1066–1071. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.16-03-01066.1996 (1996).
Chirino, G., Szabo, C. a Papapetropoulos, A. Physiologesch Roll vu Schwefelwaasserstoff a Säugetierzellen, Gewëss an Organer. Reviews in Physiology and Molecular Biology 103, 31–276. https://doi.org/10.1152/physrev.00028.2021 (2023).
Dillon, KM, Carrazzone, RJ, Matson, JB, a Kashfi, K. Evoluéierend Versprieche vu zelluläre Liwwersystemer fir Stéckstoffmonoxid a Waasserstoffsulfid: eng nei Ära vun der personaliséierter Medizin. Biochemistry and Pharmacology 176, 113931. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2020.113931 (2020).
Sun, X., et al. Laangfristeg Administratioun vun engem lues fräigesate Waasserstoffsulfid-Donor kann eng myokardial Ischämie/Reperfusiounsverletzung verhënneren. Scientific reports 7, 3541. https://doi.org/10.1038/s41598-017-03941-0 (2017).
Sitdikova, GF, Fuchs, R., Kainz, W., Weiger, TM an Hermann, A. D'BK-Kanalphosphoryléierung reguléiert d'Sensibilitéit vu Waasserstoffsulfid (H2S). Frontiers in Physiology 5, 431. https://doi.org/10.3389/fphys.2014.00431 (2014).
Sitdikova, GF, Weiger, TM an Hermann, A. Waasserstoffsulfid verbessert d'Aktivitéit vum Kalzium-aktivéierte Kalium (BK) Kanal an Hypophysentumorzellen bei Ratten. Archit. Pfluegers. 459, 389–397. https://doi.org/10.1007/s00424-009-0737-0 (2010).
Jeddy, S., et al. Waasserstoffsulfid verstäerkt den schützende Effekt vun Nitrit géint myokardial Ischämie-Reperfusiounsverletzungen bei Typ-2-Diabetiker-Ratten. Nitric Oxide 124, 15–23. https://doi.org/10.1016/j.niox.2022.04.004 (2022).
Corvino, A., et al. Trends an der H2S-Donorchemie an hiren Impakt op kardiovaskulär Krankheeten. Antioxidanten 10, 429. https://doi.org/10.3390/antiox10030429 (2021).
DeLeon, ER, Stoy, GF, an Olson, KR (2012). Passiv Verloschter vu Waasserstoffsulfid a biologeschen Experimenter. Analytical Biochemistry 421, 203–207. https://doi.org/10.1016/j.ab.2011.10.016 (2012).
Nagy, P., et al. Chemesch Aspekter vu Waasserstoffsulfidmiessungen a physiologesche Proben. Biochimica et Biophysical Acta 1840, 876–891. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2013.05.037 (2014).
Kline, LL.D. Spektrophotometresch Bestëmmung vu Schwefelwaasserstoff an natierleche Gewässer. Limnol. Oceanogr. 14, 454–458. https://doi.org/10.4319/lo.1969.14.3.0454 (1969).
Olson, KR (2012). Praktesch Ausbildung an der Chimie a Biologie vum Schwefelwasserstoff. „Antioxidantien.“ Redox Signaling. 17, 32–44. https://doi.org/10.1089/ars.2011.4401 (2012).