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Center for Cell and Gene Therapy, Baylor College of Medicine
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Wu, D., Yotnda, P. Production and Detection of Reactive Oxygen Species (ROS) in Cancers. J. Vis. Exp. (57), e3357, doi:10.3791/3357 (2011).
प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों अणुओं की एक संख्या शामिल है कि नुकसान डीएनए और आरएनए और प्रोटीन और लिपिड (लिपिड peroxydation) oxidize. इन प्रतिक्रियाशील अणु एक ऑक्सीजन होते हैं और एच 2 2 हे (हाइड्रोजन पेरोक्साइड), सं (नाइट्रिक ऑक्साइड), 2 हे शामिल हैं - (ऑक्साइड आयनों), peroxynitrite (ONOO -), hydrochlorous एसिड (HOCl), और हाइड्रॉक्सिल कट्टरपंथी (OH - ) .
Oxidative प्रजातियों न केवल रोग स्थितियों (कैंसर, reperfusion / इस्कीमिक, neurologic और हृदय विकृतियों, संक्रामक रोगों, भड़काऊ रोगों 1, autoimmune रोग 2, आदि ...) के तहत, लेकिन यह भी 3 सेलुलर चयापचय के रूप में शारीरिक (गैर रोग) स्थितियों के दौरान उत्पादित कर रहे हैं 4,. दरअसल, ROS कई सेलुलर संकेत रास्ते में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने (प्रसार, सेल सक्रियण 5, 6, 7 प्रवास आदि.). ROS हानिकारक हो सकता है (यह तब के रूप में संदर्भित किया जाता है"Oxidative और nitrosative तनाव") जब intracellular डिब्बों और कोशिकाओं में उच्च मात्रा में उत्पादन आम तौर पर superoxide dismutase (वतन) और catalase (कैट), glutathione peroxidase (GPX) और glutathione (GSH) कि रक्षा जैसे antioxidants upregulating ROS जवाब उन्हें हानिरहित अणुओं (यानी पानी) के लिए खतरनाक मुक्त कण में कनवर्ट करके. विटामिन सी और ई भी ROS मैला ढोने वालों (एंटीऑक्सीडेंट) के रूप में वर्णित किया गया है है.
मुक्त कण को कम 3 मात्रा में फायदेमंद होते हैं . बृहतभक्षककोशिका और neutrophils की मध्यस्थता प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया उत्पादन और कोई रिहाई, जो वायरस, रोगज़नक़ों और ट्यूमर 8 प्रसार रोकता शामिल है. सं भी अन्य ROS के साथ प्रतिक्रिया करता है और इस प्रकार, यह भी एक detoxifier (ROS मेहतर) के रूप में एक भूमिका है. अंत में जहाजों पर सं कृत्यों के लिए रक्त का प्रवाह है जो लंबे समय तक व्यायाम 9, 10 को पेशी के अनुकूलन के लिए महत्वपूर्ण है को विनियमित. कई प्रकाशनों को भी दिखा दिया है कि ROS इंसुलिन sens में शामिल कर रहे हैंitivity 11, 12.
कई तरीकों ROS उत्पादन का मूल्यांकन उपलब्ध हैं. इस अनुच्छेद में हम कई सरल, तेज, और सस्ती assays का प्रस्ताव, इन assays कई प्रकाशनों के द्वारा किया गया पुष्टि की है और नियमित स्तनधारी कोशिकाओं में ROS या इसके प्रभाव का पता लगाने के लिए इस्तेमाल किया. जबकि इन assays के कुछ कई ROS का पता लगाने, दूसरों को केवल एक ही ROS का पता लगाने.
1. ROS की जांच carboxy - एच 2 DCFDA का उपयोग
Carboxy - एच 2 DCFDA गैर फ्लोरोसेंट है लेकिन ROS, जब इस अभिकर्मक ऑक्सीकरण हो जाता है की उपस्थिति में, यह हरे रंग का फ्लोरोसेंट हो जाता है.
नोट: नियंत्रण carboxy एच 2 DCFDA लोड अनुपचारित कोशिकाओं और बेदाग अनुपचारित कोशिकाओं को शामिल करना चाहिए. Carboxy - एच 2 DCFDA peroxides का पता लगाने के लिए जाना जाता है लेकिन यह भी अन्य ROS द्वारा ऑक्सीकरण किया जा सकता है है. यह अभिकर्मक भी अन्य तरीकों से संशोधित किया जा सकता है, जैसे 5 ऑक्सीकरण असंवेदनशील नियंत्रण डाई - (और 6) carboxy-2, '7'dichlorofluorescein diacetate (carboxy DCFDA) इसलिए परीक्षण में शामिल किया जाना चाहिए.
2. नाइट्रिक ऑक्साइड उत्पादन (सं) के मापन
आप Sulfanilamide और एन 1 napthylethylenediamine dihydrochloride समाधान (NED से), और नाइट्राइट मानक की आवश्यकता होगी. यह परख Griess परख कहा जाता है.
NED से समाधान: sulfanilamide के एक 1% समाधान में 5% फॉस्फोरिक एसिड पतला बनाओ: N-1-napthylethylenediamine बाँझ water.Sulfanilamide समाधान में पतला dihydrochloride के एक 0.1% समाधान करें. नाइट्राट मानक: 100μM के लिए बाँझ माध्यम 0.1M मानक शेयर सोडियम नाइट्राइट पतला करने के लिए, एक ही माध्यम में एक सीरियल कमजोर पड़ने करना.
संग्रहण शर्तें: स्टोर कमरे के तापमान पर निर्माता द्वारा निर्देशित के रूप में रसायनों. जब पुनर्गठन, NED से और Sulfanilamide समाधान के तुरंत बाद 4 में उपयोग ° सी संग्रहीत की जाती हैं अंधेरे में, और 3 महीने की एक अधिकतम के लिए.
यदि आप अलग अलग / प्लेट डिश आकार का उपयोग, प्रत्येक समाधान और नमूना की सतह पर तैरनेवाला के लिए 1/1/1 मात्रा का उपयोग करें.
एक बैंगनी रंग सकारात्मक कुओं में दिखाई देगा. मानक के साथ प्राप्त परिणाम में मदद मिलेगी आप अपने समाधान की स्थिरता की जाँच.
3. ROS कार्रवाई की जांच: ऑक्सीकरण प्रोटीन
ROS के उत्पादन की पहचान के लिए एक अलग विधि प्रोटीन का पता लगाने के ऑक्सीकरण द्वारा अंत परिणाम पर लग रहा है. दरअसल, आरओएस को संशोधित glutathione, एक एंटीऑक्सिडेंट है कि ज्यादातर कोशिकाओं में व्यक्त किया है और ROS के खिलाफ एक सुरक्षात्मक भूमिका निभाता है. ROS, अपने सिस्टीन के sulfhydryl (thiol) समूह डाइसल्फ़ाइड पुल के माध्यम से एक दूसरे glutathione से जुड़े में कम glutathione (GSH) परिणाम के संशोधन द्वारा ऑक्सीकरण के बाद. यह एक dimerized प्रोटीन के गठन की ओर जाता है है (ऑक्सीकरण प्रोटीन GSSG). GSH एंजाइम glutathione रिडक्टेस द्वारा GSSG के संशोधन के माध्यम से बहाल किया जा सकता है. GSSG / GSH अनुपात में वृद्धि oxidative तनाव को दर्शाता है. निम्नलिखित परख का पता लगाने और इन ऑक्सीकरण प्रोटीन की मात्रा का ठहराव के आधार पर है. इस विधि विशिष्ट ROS के लिए चयनात्मक नहीं है, बल्कि कोई प्रभाव का पता लगाता है, एच 2 2 हे, हे 2 - और अन्य ROS. यहाँ हम (GSSG) ऑक्सीकरण और कम glutathione (GSH) bioluminescent संकेतों का उपयोग कर की कुल राशि को मापने.
| पक्षपाती कोशिकाओं | सस्पेंशन कोशिकाओं | |||
| कुल ग्लू lysis | ऑक्सीकरण हो जाता है ग्लू lysis | कुल ग्लू lysis | ऑक्सीकरण हो जाता है ग्लू lysis | |
| NEM, 25mm | कोई नहीं | 0.5μl | कोई नहीं | 0.5μl |
| Luciferin-NT | 1 μl | 1 μl | 1 μl | 1 μl |
| निष्क्रिय lysis बफर 5X | 10μl | 10μl | 10μl | 10μl |
| आसुत जल | 39.0μl | 38.5μl | 14μl | 13.5μl |
| अंतिम मात्रा प्रति अच्छी तरह से | 50μl | 50μl | 25μl | 25μl |
| पक्षपाती कोशिकाओं | सस्पेंशन कोशिकाओं | |
| सेल संख्या प्रति अच्छी तरह से | 1x10 4 | 1x10 4 |
| अच्छी तरह से दवा + प्रति सेल निलंबन | 100 μl, 3.4 पहले हटा दिया जाना | 25μl हटाया नहीं हो |
| घटी Glutathione lysis अभिकर्मक | 50 μl | 25μl |
| ऑक्सीकरण हो जाता है Glutathione lysis अभिकर्मक | 50 μl | 25μl |
| Luciferin पीढ़ी अभिकर्मक | 50 μl | 50 μl |
| Luciferin जांच अभिकर्मक | 100 μl | 100 μl |
4. प्रतिनिधि परिणाम:

चित्रा 1 ROS के जांच डाई carboxy - H2DCFDA का उपयोग . Jurkat कोशिकाओं (मानव लेकिमिया सेल लाइन) एच 2 2 हे के साथ इलाज गैर इलाज कोशिकाओं की तुलना में थे . ROS carboxy - एच 2 DCFDA के संशोधन कि हरी fluoresces के रूप में प्रवाह cytometry, 2 एच में फ्लोरोसेंट चोटी हे 2 इलाज कोशिकाओं नियंत्रण में चोटियों (2 एच ओ 2 इलाज किया कोशिकाओं ऑक्सीकरण असंवेदनशील डाई और गैर के साथ दाग की तुलना में बदलाव से पता चला लाती इलाज के साथ दाग carboxy - एच 2 DCFDA कोशिकाओं). परिणाम इलाज कोशिकाओं में ROS की उपस्थिति की पुष्टि करें.

चित्रा 2 डिटेक्शन ओच Griess अभिकर्मकों का उपयोग सं . रॉ 264.7 कोशिकाओं (माउस बृहतभक्षककोशिका) LPS और आईएल-4 के साथ इलाज किया गया. सं उत्पादन में एक महत्वपूर्ण वृद्धि हुई इलाज अनुपचारित कोशिकाओं को नियंत्रित करने के लिए की तुलना में कोशिकाओं में पाया गया.
| सेल लाइनों | गैर इलाज | इलाज |
| 264.7 कच्चे | 13.0 | 8.3 |
| A549 | 21.6 | 10.5 |
| Jurkat | 5.2 | 2.8 |
टेबल ROS के एक जांच प्रोटीन के ऑक्सीकरण मध्यस्थता. रॉ 264.7 कोशिकाओं LPS Jurkat, और A549 के साथ इलाज किया गया कोशिकाओं (मानव फेफड़े के कैंसर) एच 2 2 हे के साथ इलाज किया गया. परिणाम के रूप में अनुपात (GSH) कम / glutathione (GSSG) ऑक्सीकरण व्यक्त कर रहे हैं. Glutathione (GSH) / (GSSG) के लोअर अनुपात इलाज किया कोशिकाओं की तुलना में पाया गयाअनुपचारित नियंत्रण कक्ष, खुलासा है कि प्रोटीन और इलाज कोशिकाओं में ऑक्सीकरण थे.
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भड़काऊ रोगों, कैंसर, ischemia reperfusion /, और भी विकिरण या रसायन चिकित्सा जैसे उपचार के रूप में ऐसे कई रोग स्थितियों (यानी cisplatin) ROS overproduction प्रेरित. इस प्रकार, पता लगाने और ROS स्तर को मापने के कई बुनियादी पूर्व नैदानिक और नैदानिक अध्ययन में महत्वपूर्ण है. हालांकि, ROS बहुत ही कम आधा जीवन है और पता लगाने के लिए जटिल हो सकता है है. यहाँ, हम साधारण परीक्षण है कि नियमित तौर पर इस्तेमाल किया जाता है और स्तनधारी कोशिकाओं में मुफ्त कट्टरपंथी उत्पादन का पता लगाने के के लिए व्यापक रूप से स्वीकार किए जाते हैं प्रस्ताव है.
जांच रंगों का उपयोग प्रोटोकॉल experimenter के विभिन्न व्यापक रूप से उपलब्ध तरीकों (जैसे माइक्रोस्कोपी, प्रवाह cytometry, प्लेट रीडर आदि.) का उपयोग करने के लिए ROS के उपस्थिति का आकलन करने की अनुमति देते हैं. प्रवाह cytometry और माइक्रोस्कोपी सेल व्यवहार्यता और अशक्त, कम है, और उच्च ROS उत्पादन की कोशिकाओं के प्रतिशत पर जानकारी प्रदान करते हैं. माइक्रोस्कोपी सेल morphology और कोशिका आसंजन पर ROS के प्रभाव पर भी जानकारी प्रदान करता है है. प्लेट आर का उपयोग जांचeaders ज्यादातर मात्रात्मक जानकारी की अनुमति देता है. Griess द्वारा सं पता लगाने मात्रात्मक है, लेकिन आकृति या अध्ययन कोशिकाओं के आसंजन के बारे में कोई जानकारी प्रदान नहीं करता है. सं पता लगाने माउस कोशिकाओं में अपेक्षाकृत सरल है. हालांकि, की कम मात्रा सं मानव नमूनों में पाए जाते हैं, इसलिए यह महत्वपूर्ण है पता लगाने की प्रक्रिया के हर कदम पर और भी अधिक सावधान रहना करने के लिए और नियंत्रण शामिल है. प्रोटीन ऑक्सीकरण की जांच अध्ययन कोशिकाओं द्वारा उत्पादित सभी ROS के कुल प्रभाव की जांच, यहाँ प्राप्त संकेत की तीव्रता उत्पादन ROS की राशि का प्रतिनिधित्व करता है. एच 2 हे 2 प्रभाव का पता लगाने के रूप में यह बहुत तेजी से catalase के द्वारा समाप्त हो रहा है पेचीदा मामला है. GSH GSSG-Glo परख करने के लिए सीधे GSSG पता लगाने की क्षमता है, इस परख ऑक्सीकरण के मुद्दों को कम है क्योंकि यह सीधे नमूनों पर कोई निकासी नहीं के साथ किया जाता है, और कम कोशिकाओं के साथ. GSH / GSSG रीडिंग, HBSS समाधान या glutathione मुक्त मीडिया (जैसे DMEM के रूप में) पसंद चाहिए में सुधार;सीरम मुक्त मीडिया के साथ काम आगे पढ़ने में सुधार होगा. यह महत्वपूर्ण है को ध्यान में रखना है कि कोशिकाओं की प्रकृति (ऊतक प्रकार, सामान्य बनाम वैकृत ऊतकों), monolayer सेल संस्कृति के confluency, सक्रियण और तनाव की स्थिति, उम्र (अंश की संख्या), के रूप में अच्छी तरह सहित कई कारकों के रूप में अपनी कोशिकाओं के प्रसार की दर ROS के उत्पादन पर असर पड़ेगा.
अधिकांश ROS पता लगाने के लिए इस्तेमाल किया अभिकर्मकों प्रकाश, ऑक्सीजन और तापमान में परिवर्तन करने के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं, यह इसलिए महत्वपूर्ण है कि experimenter सभी अभिकर्मकों और नमूनों का परीक्षण करने के लिए, हो सकता है और काम जल्दी प्रदर्शन के भंडारण और उपयोग के लिए विशेष देखभाल का उपयोग करता है.
प्रत्येक रंगों का उपयोग कर प्रयोग उत्पादन का पता लगाने / ROS के लिए नियंत्रण के रूप में (कोई दवा) अनुपचारित, उतार (कोई डाई) के रूप में समुचित नियंत्रण, इलाज लोड और अनलोड इलाज किया कोशिकाओं को शामिल करना चाहिए. Phenol के लाल के बिना मध्यम का प्रयोग फ्लोरोसेंट रंजक के साथ हस्तक्षेप को कम करने (यानी carbox जाएगाYH 2 DCFDA, मुख्यमंत्री - एच 2 DCFDA). इन प्रयोगों के शुरू करने से पहले, यह महत्वपूर्ण है के लिए अपनी दवा / उपचार और प्राकृतिक अपने अनुपचारित कोशिकाओं के प्रतिदीप्ति की जांच करने के लिए इस प्रोटोकॉल के लिए अनुकूल है. फ्लोरोसेंट रंजक के साथ अपने कोशिकाओं लोड हो रहा है से पहले या (/ मिनट घंटे बनाम कई दिनों) की अवधि और उपचार (दवाओं ischemia / reperfusion की, यांत्रिक तनाव) के प्रकार है कि कोशिकाओं को लागू किया जाएगा के आधार पर उपचार के बाद किया जाना चाहिए. डाई की एकाग्रता का पता लगाने के लिए आरओएस सेल प्रकार पर और कोशिकाओं की सक्रियता की स्थिति पर निर्भर करता है भिन्न हो सकते हैं की आवश्यकता है. हमारी सलाह के लिए 10μM और 100μM की डाई सांद्रता के साथ शुरू होता है, और धुंधला की विषाक्तता और प्रभावकारिता के लिए जाँच, और तब एकाग्रता कम करने के लिए सबसे अच्छा अपने प्रयोगों के लिए उपयोग करने के लिए खुराक निर्धारित.
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हम इस प्रकाशन के लिए Promega का समर्थन प्राप्त है.
यह काम राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान (CA142664) द्वारा समर्थित किया गया.
| 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 |