The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Arabic was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
Center for Cell and Gene Therapy, Baylor College of Medicine
This article is a part of JoVE Clinical and Translational Medicine. If you think this article would be useful for your research, please recommend JoVE to your institution's librarian.
Recommend JoVE to Your LibrarianCurrent Access Through Your IP Address
Current Access Through Your Registered Email Address
Wu, D., Yotnda, P. Production and Detection of Reactive Oxygen Species (ROS) in Cancers. J. Vis. Exp. (57), e3357, doi:10.3791/3357 (2011).
أنواع الاكسجين التفاعلية تشمل عددا من الجزيئات التي الحمض النووي الريبي والضرر وأكسدة البروتينات والدهون (peroxydation الدهن). هذه الجزيئات المتفاعلة تحتوي على الأوكسجين وتشمل H 2 O 2 (بيروكسيد الهيدروجين) ، لا (أكسيد النيتريك) ، O 2 -- (أنيون أكسيد) ، peroxynitrite (ONOO --) ، وحامض hydrochlorous (HOCL) والهيدروكسيل (OH --) .
ويتم إنتاج الأنواع المؤكسدة ليس فقط في ظل ظروف مرضية (السرطان ، وضخه الدماغية / ، الأمراض العصبية والقلب والأوعية الدموية ، والأمراض المعدية ، والأمراض الالتهابية 1 ، 2 أمراض المناعة الذاتية ، الخ...) ولكن أيضا في حالات فسيولوجية (غير مرضية) مثل الأيض الخلوي 3 (4). في الواقع ، ROS تلعب أدوارا مهمة في العديد من مسارات الإشارات الخلوية (الانتشار ، وتنشيط الخلايا 5 ، 6 ، 7 الهجرة وما إلى ذلك). ROS يمكن أن تكون ضارة (ويشار إلى أنه بعد ذلك"الاكسدة وnitrosative") عندما ينتج بكميات عالية في حجرات داخل الخلايا والخلايا تستجيب عموما ريوس upregulating بواسطة المواد المضادة للاكسدة مثل ديسموتاز الفائق (الاحمق) والكاتلاز (CAT) ، البيروكسيداز الجلوتاثيون (GPX) والجلوتاثيون (GSH) الذي يحمي لهم عن طريق تحويل الجذور الحرة إلى جزيئات غير ضارة خطرة (أي المياه). كما تم الفيتامينات C و E كما هو موضح الزبالين ريوس (مضادات الأكسدة).
الجذور الحرة هي مفيدة في كميات منخفضة 3. البلاعم والعدلات بوساطة الاستجابات المناعية تنطوي على إنتاج وإطلاق NO ، الذي يثبط الفيروسات والجراثيم وانتشار الورم 8. لا يتفاعل أيضا مع ريوس أخرى ، وبالتالي ، لديها أيضا دور باعتبارها detoxifier (ROS زبال). أخيرا لا يعمل على السفن لتنظيم تدفق الدم وهو أمر مهم للتكيف العضلات على ممارسة طويلة 9 و 10. وقد أظهرت عدة منشورات أيضا أن تشارك في ROS SENS الأنسولينitivity 11 و 12.
طرق عديدة لتقييم ريوس الإنتاج المتاحة. في هذه المقالة نقترح عدة فحوصات بسيطة وسريعة ، وبأسعار معقولة ، وقد تم التحقق من صحة هذه المقايسات والعديد من المنشورات التي تستخدم بشكل روتيني للكشف عن آثارها ريوس أو في خلايا الثدييات. في حين أن بعض هذه المقايسات كشف ريوس متعددة ، والبعض الآخر يكشف سوى ريوس واحد.
1. الكشف عن استخدام كربوكسي ROS - H 2 DCFDA
كربوكسي - H 2 DCFDA غير قابل للالفلورسنت ولكن في وجود ريوس ، عندما يتأكسد هذا كاشف ، يصبح الفلورية الخضراء.
ملاحظة : ينبغي أن تشمل الضوابط كربوكسي - H 2 DCFDA محملة الخلايا غير المعالجة وغير المعالجة الخلايا غير ملوثين. ومن المعروف كربوكسي - H 2 DCFDA للكشف عن البيروكسيدات ولكن يمكن أيضا أن تتأكسد بواسطة ROS الأخرى. ويمكن أيضا أن يتم تعديل هذا كاشف عن طريق وسائل أخرى ، صبغ الأكسدة مراقبة حساسة مثل 5 -- (و- 6) ، كربوكسي - 2 ، 7' - dichlorولذلك ينبغي ofluorescein ثنائي الأسيتات (كربوكسي DCFDA) يتم تضمينها في الاختبار.
2. قياس الانتاج النيتريك (NO) أكسيد
ستحتاج السلفانيلاميد و N - 1 - napthylethylenediamine هيدروكلوريد حلول (NED) ، ومعيار النطرون. ويسمى هذا الاختبار والفحص Griess.
NED الحل : قم حلا 0.1 ٪ من N - 1 - napthylethylenediamine هيدروكلوريد المخفف في محلول معقم water.Sulfanilamide : جعل حل سلفانيلاميد 1 ٪ من حامض الفوسفوريك المخفف في 5 ٪. ستاندرد النتريت : خفف مستوى المخزون 0.1M نترات الصوديوم ل100μM في وسط معقم ، لا إلى إضعاف التسلسلي في المتوسط نفسه.
شروط التخزين : مخزن المواد الكيميائية وفقا لتوجيهات من قبل الشركة المصنعة في درجة حرارة الغرفة. عندما أعيد تشكيلها ، يتم تخزين NED والحلول السلفانيلاميد فورا بعد الاستعمال في 4 درجات مئوية ، في الظلام ، ولمدة أقصاها 3 أشهر.
إذا كنت تستخدم لوحة مختلفة / طبق الأحجام ، وحجم استخدام 1/1/1 لكل حل وطاف العينة.
واللون البنفسجي تظهر في الآبار الإيجابية. والنتائج التي تم الحصول عليها مع معيار الاختيار تساعدك على استقرار الحلول الخاصة بك.
3. الكشف عن إجراءات ريوس : البروتينات المؤكسدة
وهناك طريقة مختلفة لتحديد إنتاج ريوس هو ان ننظر الى النتائج النهائية عن طريق الكشف عن أكسدة البروتينات. في الواقع ، ROS تعديل الجلوتاثيون وهو مانع للتأكسد التي يعبر عنها في معظم الخلايا ويلعب دورا وقائيا ضد ريوس. التالية الأكسدة التي ريوس ، وتعديل نتائج مخفضة (GSH) الجلوتاثيون في المجموعة (ثيول) سلفهيدريل من السيستين كونها مرتبطة الجلوتاثيون الثانية عبر جسر ثاني كبريتيد. وهذا يؤدي إلى تشكيل البروتين dimerized (تتأكسد GSSG البروتين). يمكن استعادة GSH عبر تعديل GSSG من اختزال الجلوتاثيون الانزيم. الزيادة في نسبة GSSG / GSH يعكس الاكسدة. يستند مقايسة التالية على الكشف النوعي والكمي لهذه البروتينات المؤكسدة. هذا الأسلوب غير انتقائية لريوس محددة ولكن بدلا من كشف آثار NO ، H 2 O 2 ، O 2 -- وريوس أخرى. هنا علينا أن نقيس إجمالي المبلغ من الجلوتاثيون (GSH) المؤكسد (GSSG) وخفضت bioluminescent باستخدام الإشارات.
| ملتصقة الخلايا | تعليق الخلايا | |||
| مجموع تحلل حمض الغلوتاميك | أكسدة حمض الغلوتاميك تحلل | مجموع تحلل حمض الغلوتاميك | أكسدة حمض الغلوتاميك تحلل | |
| NEM ، 25mM | لا شيء | 0.5μl | لا شيء | 0.5μl |
| Luciferin - NT | 1 ميكروليتر | 1 ميكروليتر | 1 ميكروليتر | 1 ميكروليتر |
| الاحتياطي السلبي تحلل ، 5X | 10μl | 10μl | 10μl | 10μl |
| الماء المقطر | 39.0μl | 38.5μl | 14μl | 13.5μl |
| حجم النهائي لكل بئر | 50μl | 50μl | 25μl | 25μl |
| ملتصقة الخلايا | تعليق الخلايا | |
| عدد الخلايا لكل بئر | 1x10 4 | 1x10 4 |
| تعليق في خلية المخدرات + جيد | 100 ميكرولتر ، من الضروري إزالتها قبل 3.4 | 25μl ، وليس المراد إزالتها |
| خفضت الكاشف اكسيداز تحلل | 50 ميكرولتر | 25μl |
| تتأكسد الكاشف تحلل اكسيداز | 50 ميكرولتر | 25μl |
| Luciferin انشاء الكاشف | 50 ميكرولتر | 50 ميكرولتر |
| Luciferin كشف الكاشف | 100 ميكرولتر | 100 ميكرولتر |
4. ممثل النتائج :

الشكل 1 الكشف عن ROS باستخدام كربوكسي H2DCFDA صباغة. وتمت مقارنة الخلايا Jurkat (خط الخلية البشرية اللوكيميا) تعامل مع H 2 O 2 إلى الخلايا غير المعالجة. ROS الحث على تعديل DCFDA كربوكسي 2 - H تتفلور الخضراء والكشف عنها بواسطة التدفق الخلوي ، وهي ذروة الفلورية في H 2 O 2 مقارنة تحول الخلايا المعالجة إلى القمم في الضوابط (H 2 O 2 الخلايا المعالجة ملطخة صبغة الأكسدة وغير حساسة المعالجة الخلايا ملطخة DCFDA كربوكسي 2 - H). النتائج تؤكد وجود روس في الخلايا المعالجة.

الكشف عن الشكل 2 سو لا باستخدام الكواشف Griess. وعولج RAW 264.7 خلايا (الماوس بلعم) مع وايل LPS - 4. تم الكشف عن زيادة كبيرة في الانتاج في NO الخلايا المعالجة مقارنة للسيطرة على الخلايا غير المعالجة.
| خطوط خلية | غير المعالجة | المعالجة |
| الخام 264.7 | 13.0 | 8.3 |
| A549 | 21.6 | 10.5 |
| Jurkat | 5.2 | 2.8 |
تتوسط الجدول 1 الكشف عن ROS أكسدة البروتينات. وعولج RAW 264.7 خلايا مع LPS ، وJurkat A549 (البشرية سرطان الرئة) وعولج الخلايا مع H 2 O 2. يتم التعبير عن النتائج على النحو نسبة انخفاض (GSH) / المؤكسد (GSSG) الجلوتاثيون. تم الكشف عن نسب أقل من الجلوتاثيون (GSH) / (GSSG) في الخلايا المعالجة مقارنةمراقبة الخلايا غير المعالجة ، وكشف عن أن أكثر أكسدة البروتينات في الخلايا المعالجة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
حالات مرضية عديدة مثل الأمراض الالتهابية والسرطانات ونقص التروية / ضخه ، وكذلك العلاجات مثل العلاج الكيميائي أو الإشعاع (أي سيسبلاتين) لحث ريوس فيض الإنتاج. وهكذا ، كشف وقياس مستويات ريوس المهم في كثير من الدراسات والأساسية ما قبل السريرية والسريرية. ومع ذلك ، ونصف سكان العالم يعيشون ريوس قصيرة جدا ، ويمكن أن تكون معقدة للكشف. هنا ، فإننا نقترح الاختبارات البسيطة التي يتم استخدامها بشكل روتيني وتحظى بقبول واسع للكشف عن إنتاج الجذور الحرة في خلايا الثدييات.
الكشف عن بروتوكولات تسمح باستخدام الأصباغ المجرب لاستخدام مختلف الأساليب المتاحة على نطاق واسع (مثل المجهر ، التدفق الخلوي ، لوحة... الخ القارئ) لتقييم وجود ريوس. التدفق الخلوي ، والفحص المجهري تقديم معلومات عن الجدوى الخلية وريوس في المئة من خلايا فارغة ، وانخفاض وارتفاع انتاج. المجهري يوفر أيضا معلومات عن آثار ريوس على مورفولوجيا الخلايا والتصاق الخلية. الكشف عن استخدام لوحة صeaders يسمح معلومات كمية في الغالب. NO الكشف عن طريق Griess كمي لكنه لا يقدم أية معلومات حول الشكل أو التصاق الخلايا التي تمت دراستها. NO كشف واضح ومباشر نسبيا في خلايا الفأر. ومع ذلك ، وانخفاض كميات ولا توجد في العينات البشرية ، ولذلك فمن المهم أن تكون أكثر حذرا في كل خطوة من إجراء الكشف وتشمل الضوابط. الكشف عن أكسدة البروتين يحقق الآثار الكاملة لجميع ريوس التي تنتجها الخلايا درس ، وهنا شدة الإشارة التي تم الحصول عليها يمثل مبلغ ريوس المنتجة. اكتشاف آثار من 2 H 2 O هو اصعب كما هو سريع للغاية القضاء عليه الكاتلاز. في مقايسة GSH - GSSG - GLO لديه القدرة على كشف GSSG مباشرة ، وهذا الاختبار تقليل من القضايا بسبب الأكسدة تتم مباشرة على عينات من دون الاستخراج ، وبعدد أقل من الخلايا. لتحسين قراءات GSH / GSSG ، أو حل HBSS الجلوتاثيون خالية من وسائل الإعلام (مثل DMEM) ينبغي تفضيل ؛وسوف تعمل مع وسائل الإعلام الحرة المصل زيادة تحسين القراءة. من المهم أن نأخذ في الاعتبار أن العديد من العوامل بما في ذلك طبيعة الخلايا (نوع الأنسجة ، والأنسجة الطبيعية مقابل مرضية) ، وconfluency من المونولاير خلية ثقافة ، ومركز التنشيط والإجهاد ، والعصر (عدد من الممرات) ، وكذلك كما أن معدل انتشار الخلايا الخاصة بك يكون لها تأثير على إنتاج ريوس.
معظم الكواشف المستخدمة للكشف عن ROS عرضة لتغيرات الضوء ، والأكسجين ، ودرجات الحرارة ، ولذلك فمن الأهمية بمكان أن يستخدم المجرب رعاية خاصة للتخزين واستخدام جميع الكواشف وعينات لفحصها ، وأداء العمل على وجه السرعة.
يجب على كل تجربة باستخدام الأصباغ وتشمل الضوابط المناسبة مثل المعالجة (لا للمخدرات) ، تفريغ (أي صبغة) ، وتحميلها دون علاج ، وتفريغ الخلايا المعالجة وضوابط لإنتاج ريوس / الكشف. وسوف تستخدم وسيط وبدون أحمر الفينول مع تقليل التدخل الأصباغ الفلورية (أي carboxYH 2 DCFDA ، CM - H 2 DCFDA). قبل البدء في هذه التجارب ، فمن المهم للتحقق من المخدرات الطبيعية مضان الخاص / المعالجة وغير المعالجة من خلايا الجسم على التكيف مع هذا البروتوكول. وينبغي أن يتم تحميل خلايا الجسم مع صبغة الفلورسنت قبل أو بعد العلاج تبعا لمدة (دقيقة / ساعة مقابل عدة أيام) ونوع من العلاج (المخدرات ، ونقص التروية / ضخه ، والإجهاد الميكانيكية) التي سيتم تطبيقها على الخلايا. تركيز الصبغة المطلوبة لكشف ريوس يمكن أن تختلف تبعا لنوع الخلايا وعن حالة تنشيط الخلايا. نصيحتنا هي أن تبدأ مع تركيزات صبغ 10μM و100μM ، تحقق للسمية وفعالية تلوين ، ومن ثم تقليل التركيز على تحديد أفضل جرعة لاستخدامها في التجارب الخاصة بك.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
تلقينا الدعم من Promega لهذا المنشور.
وأيد هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة (CA142664).
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 5-(and-6)-carboxy-2’,7’-dichlorofluorescein diacetate (carboxy-DCFDA) | Molecular Probes, Life Technologies | C369 | control |
| carboxy-H2DCFDA | Molecular Probes, Life Technologies | C400 | |
| Sulfanilamide | Sigma-Aldrich | S9251-100G | |
| N-1-napthylethylenediamine dihydrochloride | Sigma-Aldrich | N9125-10G | |
| Nitrite standard | Sigma-Aldrich | 237213-100G | |
| GSH/GSSG-Glo Assay | Promega Corp. | V6612 | To quantify oxidized, reduced or oxidized/reduced glutathione |