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Für die durchflusszytometrische Detektion der DHE-Fluoreszenz zeigen wir repräsentative Ergebnisse für Thrombozyten, die entweder ruhen (Abbildung 3A) oder mit 0,1 Einheiten/ml Thrombin stimuliert wurden (Abbildung 3B). DieO2•- Ausgabe wurde als mittlere Fluoreszenzintensität (MFI) der Thrombozyten quantifiziert, wie für die Stimulation mit 0,1 Einheiten/ml Thrombin (Abbildung 3C) oder 3 μg/ml Kollagen-verwandtem Peptid (CRP) (Abbildung 3D) gezeigt. Eine zwei- bis dreifache Zunahme der DHE-Färbung wurde als Folge der Thrombozytenstimulation beobachtet. Um zu bestätigen, dass O2•- gemessen wird, empfehlen wir die Verwendung der zellpermeablen O2•- -Scavenger-pegylierten Superoxiddismutase (PEG-SOD, 100 Einheiten/ml), während wir zur Identifizierung der Quelle von O2•- den NOX-Inhibitor VAS2870 (10 μM) verwenden. Sowohl für Kollagen als auch für Thrombin haben PEG-SOD und VAS2870 den durch die Thrombozytenaktivierung verursachten Anstieg der DHE-Fluoreszenz aufgehoben, was bestätigt, dass die Messung spezifisch für O2•- ist und dass ihre Quellen unter diesen Bedingungen NOX-Enzyme sind.
Für die bildgebende Detektion der DHE-Fluoreszenz präsentieren wir Daten aus Experimenten, die die Bildung von O2•- zum Zeitpunkt der Adhäsion an Kollagen oder Fibrinogen (und den folgenden 10 Minuten) (Abbildung 4A) untersuchten, oder aus Experimenten, die darauf abzielten, die O2•- -Bildung von Blutplättchen zu bewerten, die zuvor an PLL nach Stimulation mit Thrombin anhafteten (Abbildung 4B). Erwartungsgemäß löst die Adhäsion an PLL keine robuste Produktion von O2•- aus. Höchstwahrscheinlich, weil diese Form der Adhäsion von einer elektrostatischen Wechselwirkung abhängt, ohne dass eine Signalantwort45 ausgelöst wird, was diesen Ansatz geeignet macht, denO2•- -Ausgang als Reaktion auf die Zugabe löslicher Agonisten zu messen. Um zu bestätigen, dass dieses Protokoll den Nachweis von O2•- ermöglicht, können entweder Scavenger oder selektive Inhibitoren verwendet werden. In diesen Experimenten haben wir in früheren Studien gezeigt, dass N-Acetyl-Cystein (NAC) O2•- abfangen und die Thrombozytenfluoreszenz aufheben kann46. Hier zeigen wir, dass der selektive NOX-Hemmer die Fluoreszenz in Blutplättchen, die an Kollagen oder Fibrinogen haften VAS2870(Abbildung 4A) oder auf Thrombin ansprechen, effektiv und sofort abschwächt (Abbildung 4B). Dies deutet darauf hin, dass NOX unter diesen experimentellen Bedingungen die Quelle von O2•- sind. Repräsentative Filme für die DHE-Fluoreszenz (405 nm Anregung) als Reaktion auf die Adhäsion an Kollagen oder Fibrinogen oder die Stimulation von an PLL haftenden Blutplättchen durch Thrombin sind als Ergänzungsdatei 1, Ergänzungsdatei 2 bzw. Ergänzungsdatei 3 enthalten. Zu beachten ist, dass PEG-SOD, das in anderen Versuchsaufbauten erfolgreich als O2•- -Fänger eingesetzt wurde, in dieser Art von Experimenten nicht wirksam ist. Dafür haben wir im Moment keine klare Erklärung. Wir können die Hypothese aufstellen, dass PEG-SOD die zellulären Kompartimente erreicht, in denen O2•- in den bildgebenden Assays entweder mit schlechter Effizienz oder langsamer Kinetik eine erhöhte Fluoreszenz induziert. Zur Klärung dieses Punktes können weitere gezielte Untersuchungen erforderlich sein.
Wir haben die Messung von O2•- durch EPR in Blutplättchen in verschiedenen zuvor veröffentlichten Studien 1,13,47,48,49,50 angewendet. Ein entscheidender Schritt für diese Technik ist die Erstellung einer Kalibrierkurve unter Verwendung von kommerziell erhältlichem CM● (d.h. dem Produkt der Reaktion zwischen der Spinsonde CMH und O2•- und der mit EPR gemessenen resonanten Spezies). Die Reaktion von CMH und O2•- ist in Abbildung 5A dargestellt, und repräsentative Beispiele für das EPR-Signal, das durch unterschiedliche Konzentrationen von CM● induziert wird, sind in Abbildung 5B dargestellt. Die Daten aus verschiedenen CM●-Konzentrationen wurden verwendet, um eine Kalibrierungskurve zu erstellen, die die lineare Korrelation zwischen der Menge an oxidiertem CMH und der EPR-Signalintensität in Proben beschreibt (Abbildung 5C). Die folgende Gleichung beschreibt die Korrelation zwischen der CM●-Konzentration und der EPR-Signalintensität und ist der Ausgangspunkt für die Berechnung der Kalibrierkurve für die Versuche in dieser Studie (Gleichung 1):

Da sowohl die CM● -Konzentrationen als auch die entsprechende EPR-Intensität experimentell ermittelt wurden, können die Steigung und der Y-Achsen-Schnittpunkt der Kalibrierkurve berechnet werden. Im Beispiel in Abbildung 5C ist die Steigung = 1.002.169 und der Schnittpunkt = 596.383. Daher kann die Gleichung für die Kalibrierkurve wie folgt umgeschrieben werden:

Durch Neuanordnen der obigen Gleichung ist es möglich, die CM● -Konzentration für verschiedene Proben auf der Grundlage ihrer EPR-Intensitätswerte zu berechnen (Gleichung 2):

Sobald die Konzentration von CM● in den Proben bekannt ist, ist es möglich, die Erzeugungsrate pro Blutplättchen und Zeiteinheit mit der folgenden Gleichung zu berechnen (Gleichung 3):

Unter Verwendung von Gleichung 2 kann Gleichung 3 wie folgt umgeschrieben werden (Gleichung 4):

Die im Beispiel in Abbildung 5C wie folgt umgeschrieben werden kann:

Die CMH-Oxidationsrate wird als Attomole von CM● ausgedrückt, die pro Thrombozyte und Minute erzeugt werden. Dieser Wert kann verwendet werden, um die O2•- Generationsrate zwischen Experimenten und Donatoren zu vergleichen, was mit Fluoreszenzsonden wie DHE (oder DCFDA) nicht möglich ist. Fluoreszenzsonden erlauben in der Regel nur eine Abschätzung des Einflusses verschiedener Bedingungen auf die O2•- -Erzeugung als Änderungen der Fluoreszenzintensität innerhalb desselben Experiments. Wie bei allen in diesem Artikel beschriebenen Techniken wurde die Spezifität des Nachweises mit ROS-Fängern (z. B. PEG-SOD, NAC) oder selektiven Inhibitoren von Enzymen, die Superoxid-Anionen erzeugen (z. B. VAS2870 zur Hemmung von NOXs), bestätigt. Hier präsentieren wir Daten zur Thrombozytenstimulation (Abbildung 6) mit Thrombin (Abbildung 6A,C,E) oder Kollagen (Abbildung 6B,D,F). Für beide Agonisten wurde PEG-SOD verwendet, um zu bestätigen, dass O2•- nachgewiesen wird, während die fehlende Wirkung für pegylierte Katalase (PEG-Cat.) darauf hindeutet, dass Wasserstoffperoxid mit dieser Technik nicht nachgewiesen wird (Abbildung 6C,D). VAS2870 beseitigt Thrombin- (Abbildung 6E) und Kollagen-induzierte (Abbildung 6F) EPR-Signale, was darauf hindeutet, dass NOXs die Hauptquelle für Thrombozyten-O2•- als Reaktion auf diese beiden Agonisten sind.

Abbildung 1: Durchflusszytometrische Analyse von Thrombozytensuspensionen. (A) Typische Darstellung von Vorwärts- (FSC) und Seitenstreudiagrammen (SSC) für isolierte Thrombozyten. (B) Die Immunfärbung der Thrombozytensuspension mit einem Anti-CD41-Antikörper bestätigt >98% der Partikel in der Zubereitung als Thrombozyten. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 2: Chemische Reaktion von DHE mit Superoxid-Anion und anderen ROS und spektralen Eigenschaften seiner Produkte. Struktur und spektrale Eigenschaften von DHE und seinen beiden Oxidationsprodukten 2-Hydroxyethidium (2OH-Et+), erzeugt durch Reaktion mit Superoxid-Anionen, und Ethidium (Et+), erzeugt durch Reaktion mit anderen Arten von ROS (z. B. Hydroxylradikal und Wasserstoffperoxid). Der Anregungspeak bei 405 nm, der in der Abbildung durch ein gestricheltes blaues Rechteck hervorgehoben ist, ist spezifisch für 2OH-Et+ und kann daher zur Detektion/Messung von O2•- verwendet werden. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 3: Thrombin- und kollagenabhängige Superoxid-Anionenbildung, nachgewiesen durch DHE und Durchflusszytometrie. Repräsentative Histogramme für die DHE-Färbung von (A) ruhenden und (B) Thrombin-stimulierten Thrombozyten. Der Balken zeigt DHE-Färbewerte unter 500 an, was 70,7 % bzw. 16,1 % für ruhende bzw. Thrombin-stimulierte Blutplättchen beträgt. Diese Technik wurde verwendet, um die Superoxid-Anionenbildung in (C) 0,1 Einheiten/ml Thrombin und (D) 3 μg/ml kollagenstimulierten Blutplättchen abzuschätzen. PEG-SOD (100 Einheiten/ml) wurde verwendet, um zu bestätigen, dass Superoxid-Anionen in diesem Experiment gemessen werden, während 10 μM VAS2870 verwendet wurde, um NOX-Enzyme als Quelle von Superoxid-Anionen zu identifizieren. Jeder Datenpunkt wurde als mittlere Fluoreszenzintensität (MFI) von 50.000 Blutplättchen berechnet, und jedes Experiment wurde fünf unabhängige Male (n = 5) wiederholt, wobei die mittlere ± SEM in den Diagrammen dargestellt war. Die statistische Signifikanz wurde durch eine unidirektionale ANOVA mit Tukey-Post-Test für paarweise Vergleiche (** = p < 0,01, *** = p < 0,001) bewertet. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 4: Kollagen-, Fibrinogen- und Thrombin-abhängige Superoxid-Anionenerzeugung, die durch DHE-Fluoreszenzbildgebung nachgewiesen wurde. (A) Die Kinetik der Superoxid-Anionenerzeugung wurde für Blutplättchen untersucht, die entweder an Kollagen oder Fibrinogen haften. Die Thrombozyten wurden 1 min nach Beginn der Bildgebung auf beschichtete μ-Objektträger dispensiert, während 10 μM VAS2870 5 min nach Beginn der Bildaufnahme hinzugefügt wurden. (B) Kinetik der Superoxid-Anionenerzeugung für Blutplättchen nach Stimulation mit Thrombin. Die Thrombozyten wurden vor Beginn der Bildaufnahme 10 Minuten lang an PLL-beschichteten μ-Objektträgern haften. Nach 2 Minuten wurden 0,1 Einheiten/ml Thrombin zugegeben, und nach weiteren 5 Minuten wurden 10 μM VAS2870 hinzugefügt (d. h. 7 Minuten nach Beginn der Bildgebung). Das experimentelle Schema wird am oberen Rand der Panels präsentiert, während repräsentative Bilder von 0 min, 1 min, 3 min, 6 min und 9 min in der Mitte der Panels gezeigt werden. Die Einzelplättchen-DHE-Fluoreszenzquantifizierung ist am unteren Rand der Panels dargestellt und wurde durch Fluoreszenzintensitätsanalyse mit ImageJ erhalten. Die Daten sind mittlere ± SEM von 8-12 Blutplättchen pro Bedingung in 4 unabhängigen Experimenten. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 5: Berechnung der Kalibrierkurve und der CMH-Oxidationsrate. (A) Chemische Struktur und EPR-Eigenschaften von CMH und CM●. (B) Repräsentative Beispiele für EPR-Daten für verschiedene Konzentrationen von CM● (100 nM bis 10 μM). (C) Kalibrierkurve der EPR-Intensität in Abhängigkeit von der CM● -Konzentration. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 6: Nachweis der Superoxid-Anionenproduktion durch Blutplättchen nach Thrombin- oder Kollagenstimulation. Der Superoxid-Anionenausstoß wurde mittels EPR mit der Spinsonde CMH in Thrombozyten gemessen, die entweder mit (A) 0,1 Einheiten/ml Thrombin oder (B) 3 μg/ml Kollagen stimuliert wurden. (C, D) Eine Konzentration von 100 Einheiten/ml des Superoxid-Anionenfängers PEG-SOD oder 100 Einheiten/ml des Wasserstoffperoxid-Fängers pegylierte Katalase (PEG-Cat.) wurde in die für beide Agonisten getesteten Bedingungen eingeschlossen. Die Quelle des Superoxid-Anions wurde durch Co-Inkubation mit dem NOX-Inhibitor VAS2870 (10 μM) untersucht. Sowohl (E)-Thrombin als auch (F)-Kollagen hängen von der NOX-Aktivität für die Bildung von Superoxid-Anionen ab. In der gesamten Abbildung wurde die CMH/Superoxid-Anionen-Reaktionsgeschwindigkeit aus den EPR-Spuren berechnet, wie im Manuskript beschrieben (Gleichung 4). Die Daten sind Mittelwerte ± SEM aus 5 (C,D) und 4 unabhängigen Experimenten (E,F). Die statistische Signifikanz wurde durch eine unidirektionale ANOVA mit Tukey-Post-Test für paarweise Vergleiche (** = p < 0,01, *** = p < 0,001) bewertet. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Ergänzende Datei 1: Repräsentativer Film für DHE-Fluoreszenz (405 nm Anregung) als Reaktion auf Adhäsion an Kollagen. Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.
Ergänzende Datei 2: Repräsentativer Film für DHE-Fluoreszenz (405 nm Anregung) als Reaktion auf Adhäsionsfibrinogen. Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.
Ergänzende Datei 3: Repräsentativer Film für die DHE-Fluoreszenz (405 nm Anregung) als Reaktion auf die Stimulation von an PLL haftenden Blutplättchen durch Thrombin. Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.