Asante kwa kutembelea nature.com. Toleo la kivinjari unachotumia lina usaidizi mdogo wa CSS. Kwa matumizi bora zaidi, tunapendekeza kutumia toleo jipya la kivinjari (au kuzima hali ya utangamano katika Internet Explorer). Zaidi ya hayo, ili kuhakikisha usaidizi unaoendelea, tovuti hii haitajumuisha mitindo au JavaScript.
Sulfidi ya hidrojeni (H2S) ina athari nyingi za kisaikolojia na kiafya kwenye mwili wa binadamu. Sodiamu hidrosulfidi (NaHS) hutumika sana kama zana ya kifamasia kutathmini athari za H2S katika majaribio ya kibiolojia. Ingawa upotevu wa H2S kutoka kwa myeyusho ya NaHS huchukua dakika chache tu, myeyusho ya NaHS imetumika kama misombo ya wafadhili wa H2S katika maji ya kunywa katika baadhi ya tafiti za wanyama. Utafiti huu ulichunguza kama maji ya kunywa yenye mkusanyiko wa NaHS wa 30 μM yaliyoandaliwa katika chupa za panya/panya yanaweza kubaki imara kwa angalau saa 12-24, kama ilivyopendekezwa na waandishi wengine. Andaa myeyusho wa NaHS (30 μM) katika maji ya kunywa na uimimine mara moja kwenye chupa za maji za panya/panya. Sampuli zilikusanywa kutoka ncha na ndani ya chupa ya maji kwa saa 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 12 na 24 ili kupima kiwango cha sulfidi kwa kutumia njia ya bluu ya methylene. Zaidi ya hayo, panya dume na jike walidungwa sindano ya NaHS (30 μM) kwa wiki mbili na viwango vya sulfidi kwenye seramu vilipimwa kila siku nyingine wakati wa wiki ya kwanza na mwishoni mwa wiki ya pili. Myeyusho wa NaHS katika sampuli iliyopatikana kutoka ncha ya chupa ya maji ulikuwa hauna msimamo; ulipungua kwa 72% na 75% baada ya saa 12 na 24, mtawalia. Katika sampuli zilizopatikana kutoka ndani ya chupa za maji, kupungua kwa NaHS hakukuwa muhimu ndani ya saa 2; hata hivyo, ulipungua kwa 47% na 72% baada ya saa 12 na 24, mtawalia. Sindano ya NaHS haikuathiri kiwango cha sulfidi kwenye seramu ya panya dume na jike. Kwa kumalizia, myeyusho wa NaHS ulioandaliwa kutoka kwa maji ya kunywa haupaswi kutumika kwa mchango wa H2S kwa sababu myeyusho huo hauna msimamo. Njia hii ya utawala itawaweka wanyama katika hatari ya kupata NaHS isiyo ya kawaida na ndogo kuliko ilivyotarajiwa.
Sulfidi ya hidrojeni (H2S) imetumika kama sumu tangu 1700; hata hivyo, jukumu lake linalowezekana kama molekuli ya kibiolojia ya asili ilielezewa na Abe na Kimura mnamo 1996. Katika miongo mitatu iliyopita, kazi nyingi za H2S katika mifumo mbalimbali ya binadamu zimefafanuliwa, na kusababisha utambuzi kwamba molekuli za wafadhili wa H2S zinaweza kuwa na matumizi ya kliniki katika matibabu au usimamizi wa magonjwa fulani; tazama Chirino et al. kwa mapitio ya hivi karibuni.
Sodiamu hidrosulfidi (NaHS) imetumika sana kama zana ya kifamasia kutathmini athari za H2S katika tafiti nyingi za ufugaji wa seli na wanyama5,6,7,8. Hata hivyo, NaHS si mtoaji bora wa H2S kwa sababu hubadilishwa haraka kuwa myeyusho wa H2S/HS-in, huchafuliwa kwa urahisi na polisulfidi, na huoksidishwa na kutetemeka kwa urahisi4,9. Katika majaribio mengi ya kibiolojia, NaHS huyeyushwa katika maji, na kusababisha tetemeko tulivu na upotevu wa H2S10,11,12, oksidisho la hiari la H2S11,12,13, na upigaji picha14. Sulfidi katika myeyusho wa asili hupotea haraka sana kutokana na tetemeko la H2S11. Katika chombo kilicho wazi, nusu ya maisha (t1/2) ya H2S ni kama dakika 5, na mkusanyiko wake hupungua kwa takriban 13% kwa dakika10. Ingawa kupotea kwa sulfidi ya hidrojeni kutoka kwa myeyusho ya NaHS huchukua dakika chache tu, baadhi ya tafiti za wanyama zimetumia myeyusho ya NaHS kama chanzo cha sulfidi ya hidrojeni katika maji ya kunywa kwa wiki 1-21, ikibadilisha myeyusho wenye NaHS kila baada ya saa 12-24. 15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26. Kitendo hiki hakiendani na kanuni za utafiti wa kisayansi, kwani kipimo cha dawa kinapaswa kutegemea matumizi yake katika spishi zingine, haswa wanadamu.27
Utafiti wa kabla ya kliniki katika biomedicine unalenga kuboresha ubora wa huduma ya mgonjwa au matokeo ya matibabu. Hata hivyo, matokeo ya tafiti nyingi za wanyama bado hayajatafsiriwa kwa wanadamu28,29,30. Mojawapo ya sababu za kushindwa huku kwa tafsiri ni ukosefu wa umakini kwa ubora wa mbinu za tafiti za wanyama30. Kwa hivyo, lengo la utafiti huu lilikuwa kuchunguza kama suluhu za NaHS 30 μM zilizoandaliwa katika chupa za maji za panya/panya zinaweza kubaki imara katika maji ya kunywa kwa saa 12-24, kama inavyodaiwa au kupendekezwa katika baadhi ya tafiti.
Majaribio yote katika utafiti huu yalifanywa kwa mujibu wa miongozo iliyochapishwa ya utunzaji na matumizi ya wanyama wa maabara nchini Iran. Ripoti zote za majaribio katika utafiti huu pia zilifuata miongozo ya ARRIVE. Kamati ya Maadili ya Taasisi ya Sayansi ya Endokrini, Chuo Kikuu cha Shahid Beheshti cha Sayansi ya Tiba, iliidhinisha taratibu zote za majaribio katika utafiti huu.
Dihydrate ya zinki asetati (CAS: 5970-45-6) na kloridi isiyo na maji ya feri (CAS: 7705-08-0) zilinunuliwa kutoka Biochem, Chemopahrama (Cosne-sur-Loire, Ufaransa). Hidrati ya hidrosulfidi ya sodiamu (CAS: 207683-19-0) na N,N-dimethyl-p-phenylenediamine (DMPD) (CAS: 535-47-0) zilinunuliwa kutoka Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, Marekani). Isoflurane ilinunuliwa kutoka Piramal (Bethlehem, PA, Marekani). Asidi hidrokloriki (HCl) ilinunuliwa kutoka Merck (Darmstadt, Ujerumani).
Andaa myeyusho wa NaHS (30 μM) katika maji ya kunywa na uimimine mara moja kwenye chupa za maji za panya/panya. Mkusanyiko huu ulichaguliwa kulingana na machapisho mengi yanayotumia NaHS kama chanzo cha H2S; tazama sehemu ya Majadiliano. NaHS ni molekuli yenye unyevunyevu ambayo inaweza kuwa na kiasi tofauti cha maji ya unyevunyevu (yaani, NaHS•xH2O); kulingana na mtengenezaji, asilimia ya NaHS iliyotumika katika utafiti wetu ilikuwa 70.7% (yaani, NaHS•1.3 H2O), na tulizingatia thamani hii katika hesabu zetu, ambapo tulitumia uzito wa molekuli wa 56.06 g/mol, ambao ni uzito wa molekuli wa NaHS isiyo na maji. Maji ya unyevunyevu (pia huitwa maji ya fuwele) ni molekuli za maji zinazounda muundo wa fuwele33. Hydrates zina sifa tofauti za kimwili na thermodynamic ikilinganishwa na anhydrates34.
Kabla ya kuongeza NaHS kwenye maji ya kunywa, pima pH na halijoto ya kiyeyusho. Mimina mara moja myeyusho wa NaHS kwenye chupa ya maji ya panya/panya kwenye kizimba cha mnyama. Sampuli zilikusanywa kutoka ncha na kutoka ndani ya chupa ya maji kwa saa 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 12, na 24 ili kupima kiwango cha sulfidi. Vipimo vya sulfidi vilichukuliwa mara baada ya kila sampuli. Tulipata sampuli kutoka ncha ya mrija kwa sababu baadhi ya tafiti zimeonyesha kuwa ukubwa mdogo wa vinyweleo vya mrija wa maji unaweza kupunguza uvukizi wa H2S15,19. Suala hili linaonekana kutumika kwa myeyusho kwenye chupa pia. Hata hivyo, hii haikuwa hivyo kwa myeyusho kwenye shingo ya chupa ya maji, ambayo ilikuwa na kiwango cha juu cha uvukizi na ilikuwa ikitoa oksidi oksidi; kwa kweli, wanyama walikunywa maji haya kwanza.
Panya dume na jike wa Wistar walitumika katika utafiti huo. Panya waliwekwa kwenye vizimba vya polypropen (panya 2-3 kwa kila kizimba) chini ya hali ya kawaida (joto 21-26 °C, unyevunyevu 32-40%) na mwanga wa saa 12 (saa 7 asubuhi hadi saa 7 mchana) na saa 12 za giza (saa 7 mchana hadi saa 7 asubuhi). Panya walikuwa na ufikiaji wa bure wa maji ya bomba na walilishwa chow ya kawaida (Khorak Dam Pars Company, Tehran, Iran). Panya jike waliolingana na umri (miezi 6) (n=10, uzito wa mwili: 190–230 g) na dume (n=10, uzito wa mwili: 320–370 g) waligawanywa bila mpangilio katika vikundi vya kudhibiti na NaHS (30 μM) vilivyotibiwa (n=5 kwa kila kikundi). Ili kubaini ukubwa wa sampuli, tulitumia mbinu ya KISS (Keep It Simple, Stupid), ambayo inachanganya uzoefu wa awali na uchambuzi wa nguvu35. Kwanza tulifanya utafiti wa majaribio kwa panya 3 na kubaini kiwango cha wastani cha sulfidi katika seramu na mkengeuko wa kawaida (8.1 ± 0.81 μM). Kisha, tukizingatia nguvu ya 80% na kuchukua kiwango cha umuhimu wa pande mbili cha 5%, tuliamua ukubwa wa sampuli ya awali (n = 5 kulingana na fasihi ya awali) ambao ulilingana na ukubwa sanifu wa athari wa 2.02 na thamani iliyofafanuliwa awali iliyopendekezwa na Festing kwa ajili ya kuhesabu ukubwa wa sampuli ya wanyama wa majaribio35. Baada ya kuzidisha thamani hii kwa SD (2.02 × 0.81), ukubwa wa athari inayoweza kugunduliwa uliotabiriwa (1.6 μM) ulikuwa 20%, ambayo inakubalika. Hii ina maana kwamba n = 5/kikundi inatosha kugundua mabadiliko ya wastani ya 20% kati ya vikundi. Panya waligawanywa kwa nasibu katika vikundi vya kudhibiti na vilivyotibiwa na NaSH kwa kutumia kitendakazi cha nasibu cha programu ya Excel 36 (Mchoro wa Nyongeza 1). Upofu ulifanywa katika kiwango cha matokeo, na wachunguzi waliofanya vipimo vya kibiokemikali hawakuwa na ufahamu wa mgawo wa kikundi.
Makundi ya NaHS ya jinsia zote mbili yalitibiwa na 30 μM NaHS myeyusho ulioandaliwa katika maji ya kunywa kwa wiki 2; myeyusho mpya ulitolewa kila baada ya saa 24, ambapo uzito wa mwili ulipimwa. Sampuli za damu zilikusanywa kutoka ncha za mkia wa panya wote chini ya ganzi ya isoflurane kila siku nyingine mwishoni mwa wiki ya kwanza na ya pili. Sampuli za damu ziliwekwa kwenye sentrifuge kwa 3000 g kwa dakika 10, seramu ilitenganishwa na kuhifadhiwa kwa -80°C kwa ajili ya kipimo cha baadaye cha urea ya seramu, creatinine (Cr), na sulfidi jumla. Urea ya seramu ilibainishwa kwa njia ya enzymatic ureaase, na creatinine ya seramu ilibainishwa kwa njia ya photometric Jaffe kwa kutumia vifaa vinavyopatikana kibiashara (Man Company, Tehran, Iran) na kichambuzi otomatiki (Selectra E, nambari ya mfululizo 0-2124, Uholanzi). Vigezo vya ndani na kati ya upimaji wa urea na Cr vilikuwa chini ya 2.5%.
Mbinu ya bluu ya methylene (MB) hutumika kupima jumla ya sulfidi katika maji ya kunywa na seramu yenye NaHS; MB ndiyo njia inayotumika sana kupima sulfidi katika myeyusho wa wingi na sampuli za kibiolojia11,37. Mbinu ya MB inaweza kutumika kukadiria jumla ya bwawa la sulfidi38 na kupima sulfidi zisizo za kikaboni katika mfumo wa H2S, HS- na S2 katika awamu ya maji39. Katika njia hii, sulfuri huwekwa kama sulfidi ya zinki (ZnS) mbele ya acetate ya zinki11,38. Mvua ya acetate ya zinki ndiyo njia inayotumika sana kutenganisha sulfidi kutoka kwa kromofofori zingine11. ZnS iliyeyushwa tena kwa kutumia HCl11 chini ya hali ya asidi kali. Sulfidi humenyuka na DMPD katika uwiano wa stoichiometric wa 1:2 katika mmenyuko unaochochewa na kloridi ya feri (Fe3+ hufanya kama wakala wa oksidi) ili kuunda MB ya rangi, ambayo hugunduliwa kwa njia ya spectrophotometric kwa 670 nm40,41. Kikomo cha kugundua cha mbinu ya MB ni takriban 1 μM11.
Katika utafiti huu, 100 μL ya kila sampuli (myeyusho au seramu) iliongezwa kwenye mrija; kisha 200 μL ya asetati ya zinki (1% w/v katika maji yaliyochemshwa), 100 μL ya DMPD (20 mM katika 7.2 M HCl), na 133 μL ya FeCl3 (30 mM katika 1.2 M HCl) ziliongezwa. Mchanganyiko uliwekwa kwenye joto la 37°C gizani kwa dakika 30. Myeyusho uliwekwa kwenye sentrifuge kwa 10,000 g kwa dakika 10, na unyonyaji wa supernatant ulisomwa kwa 670 nm kwa kutumia kisomaji cha microplate (BioTek, MQX2000R2, Winooski, VT, Marekani). Viwango vya sulfidi viliamuliwa kwa kutumia mkunjo wa urekebishaji wa NaHS (0–100 μM) katika ddH2O (Mchoro wa Nyongeza 2). Miyeyusho yote iliyotumika kwa vipimo iliandaliwa hivi karibuni. Vigezo vya tofauti za ndani na kati ya vipimo vya sulfidi vilikuwa 2.8% na 3.4%, mtawalia. Pia tuliamua jumla ya sulfidi iliyopatikana kutoka kwa maji ya kunywa na sampuli za seramu zenye sodiamu thiosulfate kwa kutumia mbinu ya sampuli iliyoimarishwa42. Urejeshaji wa sampuli za maji ya kunywa na seramu zenye sodiamu thiosulfate ulikuwa 91 ± 1.1% (n = 6) na 93 ± 2.4% (n = 6), mtawalia.
Uchambuzi wa takwimu ulifanywa kwa kutumia programu ya GraphPad Prism toleo la 8.0.2 kwa Windows (GraphPad Software, San Diego, CA, Marekani, www.graphpad.com). Jaribio la t lililounganishwa lilitumika kulinganisha halijoto na pH ya maji ya kunywa kabla na baada ya kuongezwa kwa NaHS. Kupotea kwa H2S katika myeyusho wenye NaHS kulihesabiwa kama kupungua kwa asilimia kutoka kwa unywaji wa awali, na ili kutathmini kama hasara ilikuwa muhimu kitakwimu, tulifanya ANOVA ya njia moja ya kurudia ikifuatiwa na jaribio la kulinganisha mara nyingi la Dunnett. Uzito wa mwili, urea ya seramu, kreatini ya seramu, na sulfidi jumla ya seramu baada ya muda zililinganishwa kati ya panya wa jinsia tofauti waliotibiwa na udhibiti na NaHS kwa kutumia ANOVA iliyochanganywa kwa njia mbili (kati ya ndani) ikifuatiwa na jaribio la baada ya hoc la Bonferroni. Thamani za P zenye mikia miwili < 0.05 zilizingatiwa kuwa muhimu kitakwimu.
pH ya maji ya kunywa ilikuwa 7.60 ± 0.01 kabla ya kuongezwa kwa NaHS na 7.71 ± 0.03 baada ya kuongezwa kwa NaHS (n = 13, p = 0.0029). Halijoto ya maji ya kunywa ilikuwa 26.5 ± 0.2 na ilipungua hadi 26.2 ± 0.2 baada ya kuongezwa kwa NaHS (n = 13, p = 0.0128). Andaa myeyusho wa NaHS wa 30 μM katika maji ya kunywa na uihifadhi kwenye chupa ya maji. Mmweyusho wa NaHS hauna msimamo na ukolezi wake hupungua baada ya muda. Wakati wa kuchukua sampuli kutoka shingoni mwa chupa ya maji, kupungua kwa kiasi kikubwa (68.0%) kulionekana ndani ya saa ya kwanza, na kiwango cha NaHS katika myeyusho kilipungua kwa 72% na 75% baada ya saa 12 na 24, mtawalia. Katika sampuli zilizopatikana kutoka kwa chupa za maji, kupungua kwa NaHS hakukuwa muhimu hadi saa 2, lakini baada ya saa 12 na 24 kulikuwa kumepungua kwa 47% na 72%, mtawalia. Takwimu hizi zinaonyesha kwamba asilimia ya NaHS katika myeyusho wa 30 μM ulioandaliwa katika maji ya kunywa ilipungua hadi takriban robo moja ya thamani ya awali baada ya saa 24, bila kujali eneo la sampuli (Mchoro 1).
Uthabiti wa myeyusho wa NaHS (30 μM) katika maji ya kunywa katika chupa za panya/panya. Baada ya utayarishaji wa myeyusho, sampuli zilichukuliwa kutoka ncha na ndani ya chupa ya maji. Data zinawasilishwa kama wastani ± SD (n = 6/kikundi). * na #, P < 0.05 ikilinganishwa na muda 0. Picha ya chupa ya maji inaonyesha ncha (yenye ufunguzi) na mwili wa chupa. Kiasi cha ncha ni takriban 740 μL.
Mkusanyiko wa NaHS katika myeyusho wa 30 μM ulioandaliwa hivi karibuni ulikuwa 30.3 ± 0.4 μM (kiwango: 28.7–31.9 μM, n = 12). Hata hivyo, baada ya saa 24, mkusanyiko wa NaHS ulipungua hadi thamani ya chini (wastani: 3.0 ± 0.6 μM). Kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 2, viwango vya NaHS ambavyo panya walikabiliwa navyo havikuwa vya kudumu wakati wa kipindi cha utafiti.
Uzito wa mwili wa panya jike uliongezeka kwa kiasi kikubwa baada ya muda (kutoka 205.2 ± 5.2 g hadi 213.8 ± 7.0 g katika kundi la udhibiti na kutoka 204.0 ± 8.6 g hadi 211.8 ± 7.5 g katika kundi lililotibiwa na NaHS); hata hivyo, matibabu ya NaHS hayakuwa na athari yoyote kwa uzito wa mwili (Mchoro 3). Uzito wa mwili wa panya dume uliongezeka kwa kiasi kikubwa baada ya muda (kutoka 338.6 ± 8.3 g hadi 352.4 ± 6.0 g katika kundi la udhibiti na kutoka 352.4 ± 5.9 g hadi 363.2 ± 4.3 g katika kundi lililotibiwa na NaHS); hata hivyo, matibabu ya NaHS hayakuwa na athari yoyote kwa uzito wa mwili (Mchoro 3).
Mabadiliko katika uzito wa mwili kwa panya jike na dume baada ya kupewa NaHS (30 μM). Data zinawasilishwa kama wastani wa ± SEM na zililinganishwa kwa kutumia uchanganuzi mchanganyiko wa njia mbili (ndani-kati) wa tofauti na jaribio la baada ya hoc la Bonferroni. n = 5 ya kila jinsia katika kila kikundi.
Viwango vya urea na fosfeti ya kreatini katika seramu ya damu vililingana katika udhibiti na panya waliotibiwa na NaSH katika utafiti wote. Zaidi ya hayo, matibabu ya NaSH hayakuathiri viwango vya urea katika seramu ya damu na kreatinikromu (Jedwali 1).
Viwango vya msingi vya sulfidi katika seramu vililinganishwa kati ya panya wa kiume waliodhibitiwa na waliotibiwa na NaHS (8.1 ± 0.5 μM dhidi ya 9.3 ± 0.2 μM) na panya wa kike (9.1 ± 1.0 μM dhidi ya 6.1 ± 1.1 μM). Utawala wa NaHS kwa siku 14 haukuathiri viwango vya jumla vya sulfidi katika seramu kwa panya wa kiume au wa kike (Mchoro 4).
Mabadiliko katika viwango vya jumla ya sulfidi katika seramu ya panya dume na jike baada ya kupewa NaHS (30 μM). Data zinawasilishwa kama wastani wa ± SEM na zililinganishwa kwa kutumia uchanganuzi mchanganyiko wa njia mbili (ndani-ndani) wa tofauti na jaribio la baada ya hoc la Bonferroni. Kila jinsia, n = 5/kikundi.
Hitimisho kuu la utafiti huu ni kwamba maji ya kunywa yenye NaHS hayana msimamo: ni takriban robo tu ya jumla ya sulfidi ya awali inayoweza kugunduliwa masaa 24 baada ya sampuli kutoka ncha na ndani ya chupa za maji za panya/panya. Zaidi ya hayo, panya waliwekwa wazi kwa viwango vya NaHS visivyo na msimamo kutokana na upotevu wa H2S katika myeyusho wa NaHS, na kuongezwa kwa NaHS kwenye maji ya kunywa hakukuathiri uzito wa mwili, urea ya seramu na kreatini kromiamu, au sulfidi ya seramu jumla.
Katika utafiti huu, kiwango cha upotevu wa H2S kutoka kwa myeyusho ya NaHS 30 μM iliyoandaliwa katika maji ya kunywa kilikuwa takriban 3% kwa saa. Katika myeyusho uliowekwa kizuizi (100 μM sodiamu salfaidi katika 10 mM PBS, pH 7.4), mkusanyiko wa sulfaidi uliripotiwa kupungua kwa 7% baada ya muda zaidi ya saa 8. Hapo awali tumetetea utawala wa NaHS ndani ya peritoneum kwa kuripoti kwamba kiwango cha upotevu wa sulfaidi kutoka kwa myeyusho wa NaHS 54 μM katika maji ya kunywa kilikuwa takriban 2.3% kwa saa (4%/saa katika saa 12 za kwanza na 1.4%/saa katika saa 12 za mwisho baada ya maandalizi)8. Uchunguzi wa awali43 uligundua upotevu wa mara kwa mara wa H2S kutoka kwa myeyusho ya NaHS, hasa kutokana na tete na oksidi. Hata bila kuongezwa kwa viputo, sulfaidi katika myeyusho wa hisa hupotea haraka kutokana na tete ya H2S11. Uchunguzi umeonyesha kuwa wakati wa mchakato wa kuyeyusha, ambao huchukua takriban sekunde 30-60, takriban 5-10% ya H2S hupotea kutokana na uvukizi6. Ili kuzuia uvukizi wa H2S kutoka kwa myeyusho, watafiti wamechukua hatua kadhaa, ikiwa ni pamoja na kukoroga kwa upole myeyusho12, kufunika myeyusho wa hisa na filamu ya plastiki6, na kupunguza mfiduo wa myeyusho hewani, kwani kiwango cha uvukizi wa H2S hutegemea kiolesura cha hewa-kioevu.13 Oksidasheni ya hiari ya H2S hutokea hasa kutokana na ioni za metali za mpito, hasa chuma chenye feri, ambazo ni uchafu katika maji.13 Oksidasheni ya H2S husababisha uundaji wa polisulfidi (atomi za sulfuri zilizounganishwa na vifungo vya kovalenti)11. Ili kuepuka oksidi yake, myeyusho yenye H2S huandaliwa katika miyeyusho isiyo na oksijeni44,45 na kisha kusafishwa kwa argon au nitrojeni kwa dakika 20-30 ili kuhakikisha uondoaji wa oksijeni.11,12,37,44,45,46 Diethylenetriamine Asidi ya pentaacetic (DTPA) ni chelator ya chuma (10-4 M) ambayo huzuia uondoaji wa HS- katika myeyusho ya aerobic. Kwa kukosekana kwa DTPA, kiwango cha uondoaji wa HS- ni takriban 50% kwa takriban saa 3 kwa 25°C37,47. Zaidi ya hayo, kwa kuwa uoksidishaji wa 1e-sulfidi huchochewa na mwanga wa urujuanimno, myeyusho unapaswa kuhifadhiwa kwenye barafu na kulindwa kutokana na mwanga11.
Kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 5, NaHS hutengana na kuwa Na+ na HS-6 inapoyeyushwa katika maji; mgawanyiko huu huamuliwa na pK1 ya mmenyuko, ambayo inategemea halijoto: pK1 = 3.122 + 1132/T, ambapo T inaanzia 5 hadi 30°C na hupimwa kwa digrii Kelvin (K), K = °C + 273.1548. HS- ina pK2 ya juu (pK2 = 19), kwa hivyo katika pH < 96.49, S2- haiumbiki au huundwa kwa kiasi kidogo sana. Kwa upande mwingine, HS- hufanya kazi kama msingi na hukubali H+ kutoka kwa molekuli ya H2O, na H2O hufanya kazi kama asidi na hubadilishwa kuwa H2S na OH-.
Uundaji wa gesi ya H2S iliyoyeyushwa katika myeyusho wa NaHS (30 µM). aq, myeyusho wa maji; g, gesi; l, kioevu. Mahesabu yote hudhani kwamba pH ya maji = 7.0 na halijoto ya maji = 20 °C. Imeundwa na BioRender.com.
Licha ya ushahidi kwamba suluhisho za NaHS hazina msimamo, tafiti kadhaa za wanyama zimetumia suluhisho za NaHS katika maji ya kunywa kama kiwanja cha wafadhili wa H2S15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26 kwa muda wa kuanzia wiki 1 hadi 21 (Jedwali 2). Wakati wa tafiti hizi, suluhisho la NaHS lilifanyiwa upya kila baada ya saa 12, 15, 17, 18, 24, 25 au saa 24, 19, 20, 21, 22, 23. Matokeo yetu yalionyesha kuwa panya walikuwa wazi kwa viwango visivyo thabiti vya dawa kutokana na upotevu wa H2S kutoka kwa suluhisho la NaHS, na kiwango cha NaHS katika maji ya kunywa ya panya kilibadilika sana kwa zaidi ya saa 12 au 24 (tazama Mchoro 2). Tafiti mbili kati ya hizi ziliripoti kwamba viwango vya H2S katika maji vilibaki thabiti kwa zaidi ya saa 24 au kwamba ni 2–3% tu ya hasara za H2S zilizoonekana kwa zaidi ya saa 12, lakini hazikutoa data inayounga mkono au maelezo ya kipimo. Tafiti mbili zimeonyesha kuwa kipenyo kidogo cha chupa za maji kinaweza kupunguza uvukizi wa H2S15,19. Hata hivyo, matokeo yetu yalionyesha kuwa hii inaweza kuchelewesha tu upotevu wa H2S kutoka kwa chupa ya maji kwa saa 2 badala ya saa 12–24. Tafiti zote mbili zinabainisha kuwa tunadhania kwamba kiwango cha NaHS katika maji ya kunywa hakikubadilika kwa sababu hatukuona mabadiliko ya rangi katika maji; kwa hivyo, oksidi ya H2S na hewa haikuwa muhimu19,20. Cha kushangaza, njia hii ya kibinafsi hutathmini utulivu wa NaHS katika maji badala ya kupima mabadiliko katika mkusanyiko wake baada ya muda.
Kupotea kwa H2S katika myeyusho wa NaHS kunahusiana na pH na halijoto. Kama ilivyoelezwa katika utafiti wetu, kuyeyusha NaHS katika maji husababisha uundaji wa myeyusho wa alkali50. Wakati NaHS inayeyushwa katika maji, uundaji wa gesi ya H2S iliyoyeyushwa hutegemea thamani ya pH6. Kadiri pH ya myeyusho inavyopungua, ndivyo uwiano wa NaHS uliopo kama molekuli za gesi ya H2S unavyoongezeka na sulfidi zaidi hupotea kutoka kwa myeyusho wa maji11. Hakuna hata moja ya tafiti hizi zilizoripoti pH ya maji ya kunywa yanayotumika kama kiyeyusho cha NaHS. Kulingana na mapendekezo ya WHO, ambayo yanakubaliwa na nchi nyingi, pH ya maji ya kunywa inapaswa kuwa katika kiwango cha 6.5–8.551. Katika kiwango hiki cha pH, kiwango cha oksidi ya hiari ya H2S huongezeka takriban mara kumi13. Kuyeyusha NaHS katika maji katika kiwango hiki cha pH kutasababisha mkusanyiko wa gesi ya H2S iliyoyeyushwa wa 1 hadi 22.5 μM, ambayo inasisitiza umuhimu wa kufuatilia pH ya maji kabla ya kuyeyusha NaHS. Kwa kuongezea, kiwango cha halijoto kilichoripotiwa katika utafiti ulio hapo juu (18–26 °C) kingesababisha mabadiliko katika mkusanyiko wa gesi ya H2S iliyoyeyushwa katika myeyusho wa takriban 10%, kwa kuwa mabadiliko ya halijoto hubadilisha pK1, na mabadiliko madogo katika pK1 yanaweza kuwa na athari kubwa kwenye mkusanyiko wa gesi ya H2S iliyoyeyushwa48. Kwa kuongezea, muda mrefu wa baadhi ya tafiti (miezi 5)22, ambapo tofauti kubwa ya halijoto inatarajiwa, pia huzidisha tatizo hili.
Tafiti zote isipokuwa moja21 zilitumia myeyusho wa NaHS 30 μM katika maji ya kunywa. Ili kuelezea kipimo kilichotumika (yaani 30 μM), baadhi ya waandishi walisema kwamba NaHS katika awamu ya maji hutoa mkusanyiko sawa wa gesi ya H2S na kwamba kiwango cha kisaikolojia cha H2S ni 10 hadi 100 μM, kwa hivyo kipimo hiki kiko ndani ya kiwango cha kisaikolojia15,16. Wengine walielezea kwamba NaHS 30 μM inaweza kudumisha kiwango cha H2S cha plasma ndani ya kiwango cha kisaikolojia, yaani 5–300 μM19,20. Tunazingatia mkusanyiko wa NaHS katika maji wa 30 μM (pH = 7.0, T = 20 °C), ambayo ilitumika katika baadhi ya tafiti kusoma athari za H2S. Tunaweza kuhesabu kwamba mkusanyiko wa gesi ya H2S iliyoyeyushwa ni 14.7 μM, ambayo ni takriban 50% ya mkusanyiko wa awali wa NaHS. Thamani hii ni sawa na thamani iliyohesabiwa na waandishi wengine chini ya hali sawa13,48.
Katika utafiti wetu, utawala wa NaHS haukubadilisha uzito wa mwili; matokeo haya yanaendana na matokeo ya tafiti zingine katika panya dume22,23 na panya dume18; Hata hivyo, tafiti mbili ziliripoti kwamba NaSH ilirejesha uzito uliopungua wa mwili katika panya waliopunguzwa kinga mwili24,26, ilhali tafiti zingine hazikuripoti athari za utawala wa NaSH kwenye uzito wa mwili15,16,17,19,20,21,25. Zaidi ya hayo, katika utafiti wetu, utawala wa NaSH haukuathiri viwango vya urea na kreatini ya kromiamu katika seramu, ambayo inaendana na matokeo ya ripoti nyingine25.
Utafiti uligundua kuwa kuongezwa kwa NaHS kwenye maji ya kunywa kwa wiki 2 hakukuathiri jumla ya viwango vya sulfidi kwenye seramu kwa panya wa kiume na wa kike. Matokeo haya yanaendana na matokeo ya Sen et al. (16): Wiki 8 za matibabu na 30 μM NaHS katika maji ya kunywa hazikuathiri viwango vya sulfidi kwenye plasma kwa panya wa kudhibiti; hata hivyo, waliripoti kwamba uingiliaji huu ulirejesha viwango vya H2S vilivyopungua katika plasma ya panya waliopunguzwa kinga. Li et al. (22) pia waliripoti kwamba matibabu na 30 μM NaHS katika maji ya kunywa kwa miezi 5 yaliongeza viwango vya sulfidi isiyo na plasma kwa panya wazee kwa takriban 26%. Masomo mengine hayajaripoti mabadiliko katika sulfidi inayozunguka baada ya kuongezwa kwa NaHS kwenye maji ya kunywa.
Tafiti saba ziliripoti kwa kutumia Sigma NaHS15,16,19,20,21,22,23 lakini hazikutoa maelezo zaidi kuhusu maji ya upotevu, na tafiti tano hazikutaja chanzo cha NaHS kilichotumika katika mbinu zao za utayarishaji17,18,24,25,26. NaHS ni molekuli yenye upotevu na kiwango chake cha upotevu wa maji kinaweza kutofautiana, jambo ambalo huathiri kiasi cha NaHS kinachohitajika kuandaa myeyusho wa molari fulani. Kwa mfano, kiwango cha NaHS katika utafiti wetu kilikuwa NaHS•1.3 H2O. Hivyo, viwango halisi vya NaHS katika tafiti hizi vinaweza kuwa chini kuliko vile vilivyoripotiwa.
"Kiwanja cha muda mfupi kama hicho kinawezaje kuwa na athari ya kudumu hivi?" Pozgay et al.21 waliuliza swali hili walipokuwa wakitathmini athari za NaHS kwenye ugonjwa wa kolitis kwa panya. Wanatumai kwamba tafiti za siku zijazo zitaweza kujibu swali hili na kudhani kwamba suluhisho za NaHS zinaweza kuwa na polisulfidi thabiti zaidi pamoja na H2S na disulfidi zinazopatanisha athari ya NaHS21. Uwezekano mwingine ni kwamba viwango vya chini sana vya NaHS vilivyobaki kwenye myeyusho vinaweza pia kuwa na athari ya manufaa. Kwa kweli, Olson et al. walitoa ushahidi kwamba viwango vya mikromola vya H2S kwenye damu si vya kisaikolojia na vinapaswa kuwa katika kiwango cha nanomola au havipo kabisa13. H2S inaweza kutenda kupitia sulfa ya protini, marekebisho yanayoweza kubadilishwa baada ya kutafsiriwa ambayo huathiri utendaji kazi, uthabiti, na ujanibishaji wa protini nyingi52,53,54. Kwa kweli, chini ya hali ya kisaikolojia, takriban 10% hadi 25% ya protini nyingi za ini hutiwa sulfa53. Tafiti zote mbili zinakubali uharibifu wa haraka wa NaHS19,23 lakini kwa kushangaza zinasema kwamba "tulidhibiti mkusanyiko wa NaHS katika maji ya kunywa kwa kuyabadilisha kila siku."23 Utafiti mmoja ulisema kwa bahati mbaya kwamba "NaHS ni mtoaji wa kawaida wa H2S na hutumika sana katika mazoezi ya kliniki kuchukua nafasi ya H2S yenyewe."18
Majadiliano hapo juu yanaonyesha kwamba NaHS hupotea kutokana na myeyusho kupitia tete, oksidi na fotolisisi, na kwa hivyo baadhi ya mapendekezo yanatolewa ili kupunguza upotevu wa H2S kutoka kwa myeyusho. Kwanza, uvukizi wa H2S hutegemea kiolesura cha gesi-kioevu13 na pH ya myeyusho11; kwa hivyo, ili kupunguza upotevu wa uvukizi, shingo ya chupa ya maji inaweza kufanywa ndogo iwezekanavyo kama ilivyoelezwa hapo awali15,19, na pH ya maji inaweza kurekebishwa hadi kikomo cha juu kinachokubalika (yaani, 6.5–8.551) ili kupunguza upotevu wa uvukizi11. Pili, oksidi ya hiari ya H2S hutokea kutokana na athari za oksijeni na uwepo wa ioni za metali za mpito katika maji ya kunywa13, kwa hivyo uondoaji wa oksijeni wa maji ya kunywa na argon au nitrojeni44,45 na matumizi ya chelators za chuma37,47 yanaweza kupunguza oksidi ya sulfidi. Tatu, ili kuzuia utengano wa fotoli wa H2S, chupa za maji zinaweza kufungwa kwa foil ya alumini; Kitendo hiki pia kinatumika kwa vitu vinavyohisi mwanga kama vile streptozotocin55. Hatimaye, chumvi za sulfidi zisizo za kikaboni (NaHS, Na2S, na CaS) zinaweza kutolewa kupitia gavage badala ya kufutwa katika maji ya kunywa kama ilivyoripotiwa hapo awali56,57,58; tafiti zimeonyesha kuwa sodiamu sulfidi yenye mionzi inayotolewa kupitia gavage kwa panya hufyonzwa vizuri na kusambazwa kwa karibu tishu zote59. Hadi sasa, tafiti nyingi zimetolewa chumvi za sulfidi zisizo za kikaboni ndani ya peritoneum; hata hivyo, njia hii haitumiki sana katika mazingira ya kliniki60. Kwa upande mwingine, njia ya mdomo ndiyo njia ya kawaida na inayopendelewa zaidi ya kutolewa kwa binadamu61. Kwa hivyo, tunapendekeza kutathmini athari za wafadhili wa H2S kwa panya kwa gavage ya mdomo.
Kikwazo ni kwamba tulipima salfaidi katika myeyusho wa maji na seramu kwa kutumia mbinu ya MB. Mbinu za kupima salfaidi ni pamoja na titration ya iodini, spectrophotometria, mbinu ya elektrokemikali (potentiometry, amperometry, mbinu ya coulometric na mbinu ya amperometria) na chromatografia (chromatografia ya gesi na chromatografia ya kioevu yenye utendaji wa hali ya juu), ambayo miongoni mwa njia inayotumika sana ni mbinu ya MB spectrophotometria62. Kikwazo cha mbinu ya MB kwa ajili ya kupima H2S katika sampuli za kibiolojia ni kwamba hupima misombo yote yenye salfa na si H2S63 huru kwa sababu inafanywa chini ya hali ya asidi, ambayo husababisha uchimbaji wa salfa kutoka kwa chanzo cha kibiolojia64. Hata hivyo, kulingana na Chama cha Afya ya Umma cha Marekani, MB ndiyo njia ya kawaida ya kupima salfaidi katika maji65. Kwa hivyo, kikwazo hiki hakiathiri matokeo yetu makuu juu ya kutokuwa na utulivu wa myeyusho yenye NaHS. Zaidi ya hayo, katika utafiti wetu, urejeshaji wa vipimo vya salfaidi katika sampuli za maji na seramu zenye NaHS ulikuwa 91% na 93%, mtawalia. Thamani hizi zinaendana na viwango vilivyoripotiwa hapo awali (77–92)66, zikionyesha usahihi unaokubalika wa uchambuzi42. Ni muhimu kuzingatia kwamba tulitumia panya dume na jike kwa mujibu wa miongozo ya Taasisi za Kitaifa za Afya (NIH) ili kuepuka kutegemea kupita kiasi masomo ya wanyama dume pekee katika masomo ya kabla ya kliniki67 na kujumuisha panya dume na jike inapowezekana68. Jambo hili limesisitizwa na wengine69,70,71.
Kwa kumalizia, matokeo ya utafiti huu yanaonyesha kwamba myeyusho wa NaHS ulioandaliwa kutoka kwa maji ya kunywa hauwezi kutumika kutengeneza H2S kutokana na kutokuwa imara kwake. Njia hii ya utawala ingeweka wanyama katika viwango visivyo imara na vya chini kuliko ilivyotarajiwa vya NaHS; kwa hivyo, matokeo yanaweza yasiweze kutumika kwa wanadamu.
Seti za data zilizotumika na/au kuchambuliwa wakati wa utafiti wa sasa zinapatikana kutoka kwa mwandishi husika kwa ombi linalofaa.
Szabo, K. Muda wa utafiti wa sulfidi hidrojeni (H2S): kutoka sumu ya mazingira hadi mpatanishi wa kibiolojia. Biokemia na Famasia 149, 5–19. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2017.09.010 (2018).
Abe, K. na Kimura, H. Jukumu linalowezekana la sulfidi hidrojeni kama kidhibiti cha neva cha asili. Jarida la Sayansi ya Ubongo, 16, 1066–1071. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.16-03-01066.1996 (1996).
Chirino, G., Szabo, C. na Papapetropoulos, A. Jukumu la kifiziolojia la sulfidi ya hidrojeni katika seli, tishu na viungo vya mamalia. Mapitio katika Fiziolojia na Biolojia ya Molekuli 103, 31–276. https://doi.org/10.1152/physrev.00028.2021 (2023).
Dillon, KM, Carrazzone, RJ, Matson, JB, na Kashfi, K. Ahadi inayoendelea ya mifumo ya utoaji wa seli kwa oksidi ya nitriki na sulfidi ya hidrojeni: enzi mpya ya dawa za kibinafsi. Biokemia na Famasia 176, 113931. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2020.113931 (2020).
Sun, X., et al. Utawala wa muda mrefu wa mtoaji wa hidrojeni sulfidi anayetolewa polepole unaweza kuzuia uharibifu wa ischemia ya moyo/upungufu wa damu. Ripoti za kisayansi 7, 3541. https://doi.org/10.1038/s41598-017-03941-0 (2017).
Sitdikova, GF, Fuchs, R., Kainz, W., Weiger, TM na Hermann, A. Fosforasi ya chaneli ya BK hudhibiti unyeti wa sulfidi hidrojeni (H2S). Frontiers in Physiology 5, 431. https://doi.org/10.3389/fphys.2014.00431 (2014).
Sitdikova, GF, Weiger, TM na Hermann, A. Sulfidi ya hidrojeni huongeza shughuli za njia ya potasiamu iliyoamilishwa na kalsiamu (BK) katika seli za uvimbe wa pituitari ya panya. Archit. Pfluegers. 459, 389–397. https://doi.org/10.1007/s00424-009-0737-0 (2010).
Jeddy, S., et al. Sulfidi ya hidrojeni huongeza athari ya kinga ya nitriti dhidi ya jeraha la ischemia ya moyo na mishipa katika panya wenye kisukari cha aina ya 2. Oksidi ya Nitriki 124, 15–23. https://doi.org/10.1016/j.niox.2022.04.004 (2022).
Corvino, A., et al. Mitindo katika kemia ya wafadhili wa H2S na athari zake kwa ugonjwa wa moyo na mishipa. Vizuia oksijeni 10, 429. https://doi.org/10.3390/antiox10030429 (2021).
DeLeon, ER, Stoy, GF, na Olson, KR (2012). Hasara tulivu za sulfidi hidrojeni katika majaribio ya kibiolojia. Biokemia ya Uchambuzi 421, 203–207. https://doi.org/10.1016/j.ab.2011.10.016 (2012).
Nagy, P., et al. Vipengele vya kemikali vya vipimo vya sulfidi hidrojeni katika sampuli za kifiziolojia. Biochimica et Biophysical Acta 1840, 876–891. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2013.05.037 (2014).
Kline, LL.D. Uamuzi wa spectrophotometric wa sulfidi hidrojeni katika maji asilia. Limnol. Oceanogr. 14, 454–458. https://doi.org/10.4319/lo.1969.14.3.0454 (1969).
Olson, KR (2012). Mafunzo ya vitendo katika kemia na biolojia ya sulfidi hidrojeni. “Vizuia oksidanti.” Redoksi Ishara. 17, 32–44. https://doi.org/10.1089/ars.2011.4401 (2012).