توضح هذه المقالة الإجراءات المستخدمة لتقييم سمية الأشعة فوق البنفسجية والسموم الكيميائية على خط الخلية الأولية والخالدة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
توضح هذه المقالة الإجراءات المستخدمة لتقييم سمية الأشعة فوق البنفسجية والسموم الكيميائية على خط الخلية الأولية والخالدة.
توضح هذه المقالة طرق قياس سمية الأشعة فوق البنفسجية (UV) والسموم العينية على مزارع الخلايا الظهارية القرنية البشرية الأولية (pHCEC) والخالدة (iHCEC). تعرضت الخلايا للأشعة فوق البنفسجية والجرعات السامة من كلوريد البنزالكونيوم (BAK) وبيروكسيد الهيدروجين (H 2O2) وكبريتات دوديسيل الصوديوم (SDS). تم قياس النشاط الأيضي باستخدام مقايسة التمثيل الغذائي. تم قياس إطلاق السيتوكينات الالتهابية باستخدام إنترلوكين متعدد الإرسال (IL) -1β و IL-6 و IL-8 ومقايسة عامل نخر الورم ألفا (TNF-α) ، وتم تقييم الخلايا للتأكد من صلاحيتها باستخدام الأصباغ الفلورية.
حدثت الآثار الضارة للأشعة فوق البنفسجية على النشاط الأيضي للخلايا وإطلاق السيتوكين في 5 دقائق من التعرض للأشعة فوق البنفسجية ل iHCEC و 20 دقيقة ل pHCEC. حدثت انخفاضات مماثلة في النسبة المئوية في النشاط الأيضي ل iHCEC و pHCEC بعد التعرض ل BAK أو H2O2 أو SDS ، وحدثت أهم التغييرات في إطلاق السيتوكين ل IL-6 و IL-8. أظهر الفحص المجهري للخلايا المعرضة ل iHCEC و pHCEC BAK الملطخة بالفلورسنت موت الخلايا عند التعرض بنسبة 0.005٪ ل BAK ، على الرغم من أن درجة تلطيخ الإيثيديوم كانت أكبر في iHCECs من pHCECs. باستخدام طرق متعددة لتقييم التأثيرات السامة باستخدام الفحص المجهري ، وتقييم النشاط الأيضي ، وإنتاج السيتوكين ، يمكن تحديد سمية الأشعة فوق البنفسجية والسموم الكيميائية لكل من خطوط الخلايا الأولية والخالدة.
يتم إجراء دراسات علم السموم في المختبر للتنبؤ بالآثار السامة للمواد الكيميائية والعوامل الأخرى التي يمكن أن تسبب تلفا للخلايا. في تقييم السمية للقرنية ، تم استخدام الخلايا الظهارية القرنية البشرية (HCECs) في نماذج لتقييم هذه التأثيرات1،2،3،4. تقوم هذه النماذج عادة بتقييم التأثيرات الفسيولوجية مثل التغيرات في النشاط الأيضي للخلية ، وتكاثر الخلايا ، ووظائف الخلية الأخرى مثل إنتاج وإطلاق السيتوكينات الالتهابية. بالنسبة لدراسات السموم هذه ، تم اختيار خلايا من مصادر مختلفة لتقييم الآثار الضارة للمواد الكيميائية والأشعة فوق البنفسجية على HCECs 2,3. تتوفر خطوط pHCEC من الشركات التي توفر هذه الخلايا من الأنسجة المانحة للبالغين. يمكن علاج الخلايا الأولية ب dispase وكشط القرنية بلطف للثقافة5. ثم يتم اختبار الخلايا بحثا عن الفيروسات والتلوث ثم يتم شحنها بالتبريد في 10٪ ثنائي ميثيل سلفوكسيد.
ميزة خطوط الخلايا الأولية هي أن الخلايا متطابقة وراثيا مع خلايا المتبرع. هذا مثالي ، حيث يجب أن يحاكي النموذج في المختبر الأنسجة في الجسم الحي قدر الإمكان. عيب خطوط الخلايا الأولية هو أن لديها عددا محدودا من انقسامات الخلايا أو الممرات6. يحد العدد المحدود من الخلايا المتاحة من عدد التجارب التي يمكن إجراؤها باستخدام ثقافة أولية واحدة ، مما يزيد من تكلفة التجارب.
كما تم استخدام خطوط الخلايا الخالدة في نماذج سمية زراعة الخلايا. ومع ذلك ، على عكس خط الخلية الأساسي الذي تم الحصول عليه من الأنسجة الحية ، فقد تم تغيير خط الخلية الخالد وراثيا. يتم إنشاء الخلايا الخالدة عن طريق دمج جينات الفيروس في الحمض النووي للخلايا الأولية6،7،8. يتم اختيار الخلايا ذات الدمج الجيني الفيروسي الناجح لخط الخلية الخالد. ميزة الخلود هي أنه يسمح بالانتشار السريع إلى أجل غير مسمى ، مما يوفر عددا غير محدود من الخلايا لإجراء تجارب متعددة باستخدام نفس خط الخلية. هذا يسمح بالاتساق بين التجارب ويقلل التكلفة.
بالإضافة إلى التغيرات في الجينات التي تحد من تكاثر الخلايا ، يمكن أن تحدث أيضا تغييرات في التعبير عن الجينات ذات الوظائف الحرجة9. لذلك ، فإن عيب استخدام الخلايا الخالدة هو أنها قد لا تمثل الخلايا الأصلية في الجسم الحي من حيث استجابتها للمحفزات الخارجية المختلفة10. تضمنت المقارنات مراقبة الآثار السامة للمواد الكيميائية على الخلايا القرنية البشرية الأولية والخالدة11 ، وكذلك HCECs الخالدة والخلايا الأولية الظهارية لقرنيةالأرانب 12. أظهرت المقارنة بين تأثيرات السموم على خلايا القرنية البشرية الأولية والخلايا القرنية الخالدة عدم وجود فروق ذات دلالة إحصائية11. باستخدام الطرق المفصلة في هذه المقالة ، سيتم تحديد فعالية هذه المقايسات لتقييم سمية الأشعة فوق البنفسجية والسموم العينية على pHCECs و iHCECs.
تم اختيار ثلاثة سموم عينية شائعة الاستخدام في المقايسات المختبرية: BAK و H2O2 و SDS. BAK هو مادة حافظة كاتيونية شائعة الاستخدام في محاليل العيون 13،14 ، H 2 O2يستخدم عادة لتطهير العدسات اللاصقة 15 ، و SDS هو خافض للتوتر السطحي أنيوني موجود في المنظفات والشامبو 14. على غرار السموم العينية ، يمكن أن تسبب الأشعة فوق البنفسجية أيضا أضرارا كبيرة ل HCECs3. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يسبب التعرض المفرط للأشعة فوق البنفسجية حالة عينية تعرف باسم التهاب القرنية الضوئي تتميز بأعراض التمزق والحساسية للضوء والشعور بالحصى16.
هناك عدد غير محدود من مزارع الخلايا الأولية التي يمكن استخدامها والعديد من خطوط الخلايا الخالدة التي تم تطويرها. لذلك ، تم إجراء تحقيق لمقارنة HCECs الأولية بخط HCEC الخالد لتحديد أوجه التشابه والاختلاف بين النماذج التي تتضمن هذه الأنواع من الخلايا.
استخدم هذا التحقيق الفحص المجهري لتقييم الاختلافات المحتملة بين pHCECs و iHCECs على الاستجابة الفسيولوجية للخلايا للأشعة فوق البنفسجية والسموم. كما تم تقييم آثار الأشعة فوق البنفسجية والمواد الكيميائية على النشاط الأيضي للخلايا وإطلاق السيتوكين الالتهابي لخطي الخلية. تكمن أهمية تحديد الاختلافات بين خطي الخلية في فهم الاستخدام الأمثل لخطوط الخلايا هذه لتقييم: 1) تأثير الأشعة فوق البنفسجية على الخلايا ، 2) آثار السموم على الخلايا ، و 3) التغييرات الناتجة في التمثيل الغذائي ، وصلاحية الخلية ، وإطلاق السيتوكين الخلوي للدراسات المستقبلية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. ثقافة pHCECs و iHCECs
2. تحديد حجم الخلية باستخدام المجهر متحد البؤر
3. تعرض الخلايا للأشعة فوق البنفسجية
4. تعرض الخلايا للسموم الكيميائية
5. فحص الخلايا المعرضة لتركيزات مختلفة من BAK
6. تحليل البيانات
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
حجم الخلية
تم تصور HCECs الأولية والخالدة بثلاثة أصباغ فلورية ، والتي تعكس ثلاث مراحل مختلفة من صلاحية الخلية. الخلايا الحية خضراء (calcein-AM) ، والخلايا الميتة حمراء (ethidium homodimer-1) ، والخلايا المبرمج صفراء (لون ملحق V- مضبوط بالكمبيوتر لتصور أفضل للإشارة الفلورية). تحتوي الخلايا الحية على استرات في سيتوبلازم الخلية وتحول الكالسين-AM إلى الكالسيين. تحتوي الخلايا الميتة على أغشية خلوية منفذة للإيثيديوم هوموديمر-1. الخلايا المبرمج لها تلطيخ في غشاء الخلية حيث يتم نقل فوسفاتيديل سيرين إلى الغشاء...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم تقييم الاختلافات المحتملة في استخدام نوعين من HCECs. تم وضع الخلايا في نفس الوسط (HOEM) بتركيزات متطابقة من الخلايا ثم تعرضت لفترات قصيرة وطويلة من الأشعة فوق البنفسجية وثلاثة سموم عينية. تم اختيار جرعات من الأشعة فوق البنفسجية والمواد الكيميائية بناء على آثارها الفسيولوجية ، والتي كانت ضارة بما يكفي للخلايا لإنتاج استجابات وسيطة يمكن مقارنتها. كانت أوقات التعرض من 5 و 20 دقيقة للأشعة فوق البنفسجية و 5 و 15 دقيقة للجرعات المختارة من BAK (0.001٪) و SDS (0.0025٪) و H 2 O2(0.01٪) أوقات تعرض وتركيزات مثالية أظه...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تلقى المؤلف ، ليندون دبليو جونز ، على مدى السنوات ال 3 الماضية ، من خلال CORE ، دعما بحثيا أو محاضرا فخريا من الشركات التالية: Alcon و Allergan و Allied Innovations و Aurinia Pharma و BHVI و CooperVision و GL Chemtec و i-Med Pharma و J &J Vision و Lubris و Menicon و Nature's Way و Novartis و Ophtecs و Ote Pharma و PS Therapy و Santen و Shire و SightGlass SightSage و Visioneering. ليندون جونز هو أيضا مستشار و / أو يعمل في مجلس استشاري لشركة Alcon و CooperVision و J&J Vision و Novartis و Ophtecs. المؤلفون الآخرون ليس لديهم ما يكشفون عنه.
لم يتلق المؤلفون أي تمويل لهذا العمل.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 75 سم < سوب > 2 < / سوب> قارورة تنفيس | كورنينج | 354485 | هذه هي العلامة التجارية BioCoat ، 96 لوحة بئر مطلية بالكولاجين |
| كوستار 3370 | |||
| ألاماربلو | فيشر العلمي | دال 1025 | |
| ملحق محلول عازلة تلطيخ | Invitrogen ، برلنغتون ، أونتاريو ، كندا | ||
| Annexin V | Invitrogen ، برلنغتون ، أونتاريو ، مجهر كندا | ||
| أكسيفرت 100 مع مجهر المسح الضوئي بالليزر متحد البؤر Zeiss 510 نظام | Carl Zeiss Inc. ، ألمانيا | ||
| Corning 48 Well Plates | Corning | 354505 | هذه هي العلامة التجارية BioCoat ، المغلفة بالكولاجين |
| Cytation 5 | BioTek | CYT5MPV | يمكن قراءة التألق من 280 إلى 700 نانومتر (للفحص 540/590) |
| مصل الأبقار الجنيني | Hycone | SH30396.03 | |
| غطاء سفلي زجاجي | شركة MatTek Corporation ، آشلاند ، ماساتشوستس ، الولايات المتحدة الأمريكية | ||
| الخلايا الظهارية القرنية البشرية | جامعة أوتاوا | N / A | SV40 الخلايا الظهارية للقرنية البشرية من الدكتور إم جريفيث (معهد أوتاوا لأبحاث العيون ، أوتاوا ، كندا) وقد تم تمييزها Griffith M و Osborne R و Munger R و Xiong X و Doillon CJ و Laycock NL و Hakim M و Song Y و Watsky MA. معادلات القرنية البشرية الوظيفية المبنية من خطوط الخلايا. علم. 1999 ؛ 286: 2169-72. |
| ظهارة العين البشرية (HOEM) مع المكملات التالية: | Millipore ، Billerica ، MA ، الولايات المتحدة الأمريكية | SCMC001 | وسائط قاعدة Epigro مكملة ب 6 ملي مولار L-Glutamine ، 0.002٪ EpiFactor O (مكمل وسائط الخلية O في المقالة) ، 1.0 & mu ؛ م أدرينالين ، 0.4٪ EpiFactor P (ملحق وسائط الخلية P في المقالة) ، 5 & مو ؛ جم / مل أنسولين rh ، 5 مو ؛ جم / مل Apo- Transferrin ، و 100 نانوغرام / مل هيدروكورتيزون هيميسوكسينات في قوارير الاستزراع المطلية بالكولاجين -1 (BioCoat ، Corning ، Tewksbury ، MA ، الولايات المتحدة الأمريكية). |
| الكالسيان الحي الميت والإيثيديوم متجانس | Invitrogen ، برلنغتون ، أونتاريو ، كندا | ||
| MesoScale Discovery (MSD) أداة QuickPlex SQ 120 | Rockville ، MD ، الولايات المتحدة الأمريكية | ||
| MSD لوحة الالتهابات البشرية II (4-Plex) اختبار V-Plex | روكفيل ، دكتوراه في الطب ، الولايات المتحدة الأمريكية | ||
| البنسلين ستربتومايسين | جيبكو | 15140-122 | تركيز 100x ، لذا أضف 1 مل لكل 99 مل من الوسائط |
| الخلايا الظهارية القرنية الأولية | Millipore ، Billerica ، MA ، الولايات المتحدة الأمريكية | SCCE016 | |
| SpectraMax قارئ الألواح الفلورية متعدد الآبار | الأجهزة الجزيئية ، Sunnyvale ، CA ، الولايات المتحدة الأمريكية | ||
| TrypLE Express (حل فصل الخلايا) | 12605036 | فيشر العلمي |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.