Question 1

מהם רדיקלי חמצן (reactive oxygen species) וכיצד הם נוצרים בתאים?

Accepted Answer

מיני חמצן ריאקטיביים (ROS) הם מולקולות פעילות כימית המופקות מחמצן, בעלות אלקטרונים לא מזווגים ההופכים אותן לבלתי יציבות. הם נוצרים בעיקר במיטוכונדריה כאשר אלקטרונים דולפים במהלך מטבוליזם תאי ובשרשרת העברת האלקטרונים. הוספת אלקטרון אחד לא מזווג למולקולת די-חמצן (dioxygen) יציבה יוצרת את אניון הסופראוקסיד, צורת ה-ROS הראשונית, אשר מייצרת לאחר מכן מינים ריאקטיביים אחרים כגון מימן פראוקסיד ורדיקלי הידרוקסיל.

Question 2

כיצד עקה חמצונית פוגעת בתאים ומהן השלכותיה?

Accepted Answer

עקה חמצונית (Oxidative stress) מתרחשת כאשר רמות ה-ROS עולות על יכולת ההגנה האנטי-חמצונית של התא, מה שיוצר לולאת משוב חיובית של נזק. מולקולות רגישות אלה גורמות לנזק חמצוני לקרומי תאים, ל-DNA ולחלבונים. ROS ברמות גבוהות נקשרו להתחלה ולהתקדמות של סרטן, ומשרים זקנה תאית (cellular senescence), ובכך תומכים בתיאוריית הרדיקלים החופשיים של ההזדקנות, הקושרת את ה-ROS להזדקנות ולמוות תאי.

Question 3

אילו תפקידים מועילים ממלאים רדיקלים חופשיים של חמצן בתאים?

Accepted Answer

מעבר להשפעותיהם המזיקות, ל-ROS תפקידים פיזיולוגיים חשובים. במהלך תגובות חיסוניות, פגוציטים מייצרים ROS בכמות מרובה ב"פרץ נשימתי" (respiratory burst) כדי לפרק פתוגנים באופן חמצוני. ROS משמשים גם כמתווכים וווסתים הכרחיים במסלולי העברה של אותות תאיים שונים, ויכולים לסמן את מותם של תאי סרטן, מה שהופך אותם למתווכים חיוניים של הגנה ותקשורת תאית.

Question 4

כיצד הגשוש הפלואורסצנטי H2DCFDA מזהה רדיקלים חופשיים של חמצן (reactive oxygen species)?

Accepted Answer

H2DCFDA הוא גשש (probe) שאינו פלואורסצנטי, המפעפע באופן פסיבי לתוך תאים. אסטראזות תוך-תאיות מנתקות את קבוצות האצטט שלו, מה שהופך אותו לקוטבי וגורם לו להישמר בתוך התא. בעקבות חמצון על ידי ROS, אטומי מימן מוסרים, ובכך ה-H2DCFDA שאינו פלואורסצנטי הופך לדיכלורו-פלואורסצאין (DCF) בעל פלואורסצנציה גבוהה, אשר ניתן לכמת באמצעות קוראי לוחות, ציטומטרים של זרימה (flow cytometers) או מיקרוסקופיה פלואורסצנטית.

Question 5

אילו שלבים נדרשים לביצוע בדיקה לזיהוי ROS?

Accepted Answer

הפרוטוקול מתחיל בהעברת תאים מתרבות למלחים של פוספט בבופר (phosphate buffered saline) וצנטריפוגציה לשטיפתם. הוסיפו תמיסת פרובה H2DCFDA והדגירו את התאים בחושך כדי למנוע דהייה פוטוכימית (photobleaching). לאחר ההדגרה, שטפו את התאים להסרת הצבע שלא נטען והעבירו אותם לפלטה. הוסיפו משרה של עקה חמצונית לפי הצורך, ולאחר מכן בצעו ניתוח באמצעות קורא פלטות המכוון לאורכי גל של עירור ופליטה של פלואורסצאין.

Question 6

כיצד מדענים משתמשים בזיהוי ROS כדי לחקור תגובות חיסוניות ומחלות?

Accepted Answer

חוקרים משתמשים בזיהוי ROS כדי לחקור פגוציטוזה והתפתחות חיסונית. במחקר אחד, דגי זברה (zebrafish) שטופלו במשרה NADPH הראו רמות ROS גבוהות יותר 72 שעות לאחר ההפריה מאשר ב-48 שעות, דבר שחשף הבדלים התפתחותיים בתגובה החיסונית. בנוסף, מדענים מודדים רמות ROS בנוירונים ובאסטרוציטים כדי לזהות תפקוד מיטוכונדריאלי לקוי ולהעריך כיצד אסטרוציטים מגנים על נוירונים של מערכת העצבים המרכזית מפני עקה חמצונית.

Question 7

מדוע מדידת ROS חשובה להבנת מטבוליזם של תאים ומחלות?

Accepted Answer

רמות ה-ROS משקפות את האיזון בין הובלת אלקטרונים במהלך חילוף החומרים של התא לבין מנגנוני הגנה נוגדי חמצון. מדידת ROS מספקת תובנות לגבי מסלולי חילוף חומרים ובדיקות מטבוליות בתא, ומגלה כיצד פעילות מטבולית יוצרת עקה חמצונית. מכיוון ששיבוש תפקוד המיטוכונדריה וכמות מופרזת של ROS הם מאפיינים פתולוגיים של מחלות רבות, כולל סרטן וניוון עצבי, כימות מהימן של ROS הוא בעל ערך רב למחקר מחלות ולהבנת הבריאות התאית.

זיהוי מיני חמצן תגובתיים - חידון הערכה