Protoner i dyreceller: Rolle i metabolism og medicinske anvendelser

Protoners placering og funktion

Protoner findes i kernen af hver dyrecelle. De har mange anvendelser i og på dyrevæv. Nogle gange fungerer protoner som ledere gennem membranen på en cellulær organel; denne ledningsevne giver effekter, der hjælper med metabolism af affaldsstoffer og iltforbrug. Andre gange bruges protoner som komponenter i medicinsk teknologi.

Stråleonkologi

Protoner bruges ofte i stråleterapi til visse kræftpatienter. Da deres virkemåde minder om røntgenstråler, kan de bruges til at behandle tumører meget tæt på kroppens kritiske strukturer. Det gør højenergetiske protoner egnet til haut lokaliserede strålebehandlinger. De bruges ofte til specifikke kræfttyper: melanoma i øjet, sarcoma ved skallebasis og kordomer. Protoner kan ofte give højere stråledoser end almindelig stråleterapi.

Protonpumper

Forskere har fundet protonpumpe-mekanismer i membraner på lysosomer i dyreceller. Lysosomer er organeller, der bryder ned kroppens og cellens affaldsprodukter. Ifølge Eric Holtzman (tidl. formand for Columbia Universitys biologiske program) surer lysosomer sig selv som en del af affaldsprocessen; denne forsuring katalyseres af en protonpumpe i lysosomens membran, der translokerer protoner over membranen. Protonpumper er fundet i nyre- og leverceller hos dyr, i vakuoler i planteceller samt i gær- og svampceller.

Mitochondrielt protonlæk

Mitochondrier er en anden cellulær organel, ofte kaldt "cellenens kraftværk", da de producerer ATP – stoffet, der skaber energi. Mitochondrielt protonlæk er en vigtig del af metabolismen hos dyr og kan udgøre enten en tredjedel eller en fjerdedel af standardmetabolismen hos små dyr som rotter. Ledningen af protoner over mitochondriets indre membrane hjælper med iltforbruget i cellen – alt dyreliv afhænger af korrekt iltforbrug.

Magnetisk resonansbillede (MRI)

MRI-scannere bruges til at se inde i menneskekroppen – ofte efter tumører, blodpropper eller karforstivelse. MRI-maskiner bruger ofte protoner til at skabe det magnetfelt, de har brug for. Når protoner udsættes for en elektrisk strøm, afsender de et svagt magnetfelt. Rotationen fra denne eksponering skaber lysstyrken, der gør det muligt at se interne kropsbilleder.