ここでは、ミュラーグリア細胞(MGC)中の2',7'-ジクロロフルオレセインジアセテートプローブ(DCFH-DA)を用いて細胞活性酸素種(ROS)を検出するための、体系化され、アクセス可能で再現可能なプロトコルを提案する。この方法は、フローサイトメーターを用いて全細胞ROSレベルを定量する。このプロトコルは非常に使いやすく、適切で再現性があります。
方法論記事
ここでは、ミュラーグリア細胞(MGC)中の2',7'-ジクロロフルオレセインジアセテートプローブ(DCFH-DA)を用いて細胞活性酸素種(ROS)を検出するための、体系化され、アクセス可能で再現可能なプロトコルを提案する。この方法は、フローサイトメーターを用いて全細胞ROSレベルを定量する。このプロトコルは非常に使いやすく、適切で再現性があります。
酸化還元バランスは、細胞の恒常性を維持する上で重要な役割を果たしている。活性酸素種(ROS)の生成の増加は、タンパク質、脂質、およびDNAの修飾を促進し、最終的に細胞機能の変化および細胞死につながる可能性がある。したがって、Keap1 / Nrf2のような抗酸化経路を活性化するか、酸化還元捕捉剤(ビタミンA、C、およびE、β-カロチン、およびポリフェノールなど)を改善することによって、有害な侮辱に応答して抗酸化防御を高めることは細胞にとって有益である。炎症および酸化ストレスは、糖尿病性網膜症(DR)および未熟児網膜症(ROP)などの網膜症の病因および進行に関与している。ミュラーグリア細胞(MGC)は神経網膜組織の恒常性維持において重要な役割を果たしているため、これらの細胞保護機構を研究するための理想的なモデルと考えられています。この意味で、再現性のある簡単な方法でROSレベルを定量することは、抗酸化細胞防御機構に関与する経路または分子の寄与を評価するために不可欠である。この記事では、DCFH-DAプローブによるROSの測定とMGCのフローサイトメトリーに必要な手順について詳しく説明します。ソフトウェアによるフローサイトメトリーデータ処理の主要な手順がここに提供されるため、読者はROSレベル(FITCの幾何学的手段)を測定し、蛍光ヒストグラムを分析できます。これらのツールは、細胞侮辱後のROSの増加を評価するだけでなく、細胞に保護効果をもたらすことができる特定の分子の抗酸化効果を研究するのに非常に役立ちます。
神経網膜は、明確に定義されたニューロン層を提示する非常に組織化された組織である。これらの中で、ニューロン(神経節、アマクリン、双極性、水平、および視細胞)は、互いに、またミュラーグリア細胞(MGC)およびアストロサイトと相互接続され、適切な光伝達および視覚情報の処理をもたらす1,2。MGCは、網膜部分全体にわたっており、したがって、複数の保護プロセスを調節するすべての細胞型と相互作用することができるため、網膜恒常性の維持に重要な役割を果たすことが知られている。MGCは、ニューロンにエネルギーを供給する解糖系、ニューロン老廃物の除去、神経伝達物質のリサイクル、神経栄養因子の放出など、網膜ニューロンの維持と生存のためにいくつかの重要な機能を有することが報告されている3,4,5。
一方、炎症、酸化ストレスおよびニトロソストレスは、網膜症6、7、8、9、10、11を含む多くのヒト疾患の病因および進行に関与している。細胞内の酸化還元バランスは、ROSレベルの厳密な調節に依存する。ROSは、主に好気呼吸の結果として生理学的条件下で絶えず生成される。ROSファミリーの主要メンバーには、スーパーオキシドアニオン(O2͘͘͘•−)、ヒドロキシルラジカル(•OH)、様々な過酸化物(ROOR')、ヒドロペルオキシド(ROOH)、および無ラジカル過酸化水素(H2O2)12,13などの反応性フリーラジカルが含まれる。ここ数年で、ROSが重要なプロセスを制御することによって細胞内で重要なシグナル伝達役割を果たすことが明らかになりました。MGCは、転写核因子エリスロイド-2関連因子2(Nrf2)の活性化およびその後の抗酸化タンパク質の発現によって強力な抗酸化防御を有し、病理学的条件下でのROSの過剰産生を排除する14、15、16。ROSの誇張された産生またはROSを除去する能力の欠陥のために細胞が酸化還元バランスを失うと、酸化ストレスの蓄積はタンパク質、脂質、およびDNAの有害な修飾を促進し、細胞ストレスまたは死に至る。網膜抗酸化防御系の増加は、ROPおよびRD17、18、19、20、21、22、23、24などの網膜障害の分解能および予防を改善する。したがって、リアルタイムでのROS生産の測定は強力で便利なツールです。
細胞内のROS産生または酸化ストレスを測定するためのいくつかの方法がある。これらの中でも、2',7'-ジクロロフルオレセインジアセテート(DCFH-DA)プローブは、細胞25、26、27、28の酸化還元状態を直接定量するために最も広く使用されている技術の1つである。このプローブは親油性であり、非蛍光性である。細胞膜を横切るこのプローブの拡散は、2つのエステル結合における細胞内エステラーゼによる切断を可能にし、比較的極性が高く細胞膜不透過性の生成物である2',7'-ジクロロフルオレセイン(H2DCF)を生成する。この非蛍光分子は細胞内に蓄積し、その後のROSによる酸化は高蛍光生成物DCFを生成する。プローブの酸化は、フローサイトメトリーまたは共焦点顕微鏡(530nmでの発光および485nmでの励起)によって検出することができる複数のタイプのROS(ペルオキシ亜硝酸塩、ヒドロキシルラジカル、一酸化窒素、または過酸化物)の作用の産物である。この技術の限界は、スーパーオキシドおよび過酸化水素がH2DCF25,29と強く反応しないことである。この記事では、DCFH-DAプローブを使用して、フローサイトメトリーによってROSを測定および定量します。そのため、蛍光プローブを細胞に負荷する前に、MGCをROS誘導剤AまたはBで刺激することにより、ROS産生を誘導します。また、酸化防止剤化合物を使用しています。最後に、このプロトコルを使用して得られた代表的で信頼性の高いデータを示します。
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メモ: バッファーの構成については、 表 1 を参照してください。
細胞培養製剤
注:ここで記載されているのは、自発的に不死化されたヒトミュラーグリア細胞株であるMIO-M1細胞の培養調製である(Moorfield's/Institute of Ophthalmology-Müller 1)。常に適切な無菌技術を使用し、層流フードで作業してください。
アッセイ条件および対照
アッセイの実施
注:アッセイは7日目に行われる。常に適切な無菌技術を使用し、特に指示がない限り、層流フードで作業してください。
4. フローサイトメトリー用細胞製剤
5. フローサイトメーターでのデータ取得
6. 取得したデータの解析
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プロトコルのセクションで説明したように、我々は、ROS誘導剤AまたはBで刺激されたMIO-M1細胞からの蛍光プローブDCFH-DAによるROS産生のフローサイトメトリー検出を実証する代表的および定量的データを示した。予想通り、我々は、自己蛍光レベルを超える非刺激細胞におけるFITC蛍光の変化を観察した(図1A、「基礎対照」対「自家蛍光制御」の比較、ドットプロットグラフ)。これは、MIO-M1細胞におけるROSの基礎産生のために起こった。(図1Bは、「基底制御」対「自己蛍光制御」を比較し、ヒストグラムグラフ)。
興味深いことに、細胞をROS誘導物質AまたはBで刺激した場合、FITC蛍光の有意な増加が観察された(図1B、「ROS誘導因子A」サンプル対「基礎対照」および「ROS誘導物質B」試料対「基底対照」、ヒストグラムグラフ)。また、細胞をROS誘導剤AまたはBの前に抗酸化化合物で処理した場合、蛍光レベルは基...
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癌、炎症性疾患、虚血/再灌流、虚血性心疾患、糖尿病、網膜症などのいくつかの病理学的状態、および老化などの生理学的状況は、ROSの過剰産生6、7、8、9、10、11につながる。したがって、ROSの変調に関与する経路の検出、測定、および理解は、多くの疾患にとって重要な標的である。DCFH-DAのようなROSレベルを測定するためのプローブの使用は、科学文献26、27、28でアクセス可能で、広く説明され、受け入れられています。この記事では、MGCのフローサイトメトリーに...
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著者らは、開示する利益相反はありません。
著者らは、CIBICI(アルゼンチン、コルドバ、コリセトバ)のマリア・ピラール・クレスポとポーラ・アレハンドラ・アバディに、フローサイトメトリーの支援に、ガブリエラ・フルランとノエリア・マルドナドの細胞培養支援に感謝したい。我々はまた、ビデオ制作と編集のためにビクター・ディアス(FCQの制度コミュニケーション担当長官)にも感謝する。
この記事は、Secretaría de Ciencia y Tecnología、Universidad Nacional de Córdoba (SECyT-UNC) Consolidar 2018-2021、Fondo para la Investigación Científica y Tecnológica (FONCyT)、Proyecto de Investigación en Ciencia y Tecnología (PICT) 2015 N° 1314 (すべてM.C.S.への資金提供を受けたものです。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 2′,7′-DCFH-DA | Sigma | 35845-1G | |
| 4-(2-ヒドロキシエチル)-1-ピペラジンエタンスルホン酸 (HEPES) | Gibco by life technologies | 15630-080 | |
| BD FACSCanto II フローサイトメーター | BD Biosciences | FACSCanto | |
| BD FACSDiva ソフトウェア | BD Biosciences | ||
| 細胞培養皿 100x20 mm | Cell Star- Greiner Bio-One | 664 160 | |
| Centrifuge | Thermo | Sorvall legend micro 17 R | |
| Centrifuge Tubes (15 ml) | BIOFIL | CFT011150 | |
| Centrifuge Tubes (50 ml) | BIOFIL | CFT011500 | |
| Cryovial CRYO.S - Greiner Bio-One | 126263 | ||
| ジメチルスルホキシ | ド Sigma-Aldrich | W387520-1KG | |
| リン酸二ナトリウム-水素-七水和物 | メルク | 106575 | |
| DMEM フェノールレッド | Gibco by life technologies | 31053-028 | |
| Dulbecco'修正されたイーグル」S medium (DMEM) | Gibco by life technologies | 11995065 | |
| エチレンジアミン四酢酸 (EDTA), 二ナトリウム塩, 二水和物 | メルク | 324503 | |
| ウシ胎児血清 | Internegocios | ||
| FlowJo v10 ソフトウェア | BD Biosciences | ||
| グルコース | メルク | 108337 | |
| 血球計算盤, ノイバウアーチャンバー | BOECO,ドイツ | ||
| 層流フード | ESCO | AC2-6E8 | |
| L-グルタミン (GlutaMAX) | Gibco by life technologies | A12860-01 | |
| MitoSOX Red | Invitrogen | M36008 | |
| ペニシリン/ストレプトマイシン | Gibco by life technologies | 15140-122 | |
| 塩化カリウム | メルク | 104936 | |
| リン酸二水素カリウム | メルク | 4878 | |
| 丸型ポリスチレンチューブ 5 ml (フローサイトメトリーチューブ) | ファルコン - コーニング | BD-352008 | |
| アジ化ナトリウム | メルク | 822335 | |
| 塩化ナトリウム | メルク | 106404 | |
| 水酸化ナトリウム | メルク | 106462 | |
| SPINWIN マイクロ遠心チューブ 1.5 ml | ターソン | 500010-N | |
| 組織培養プレート 6 ウェル | BIOFIL | TCP011006 | |
| トリパン ブルー | メルク | 111732 | |
| トリプシン-EDTA 0.5% 10X | Gibco by life technologies | 15400-054 | |
| ボルテックスミキサー | Labnet International, Inc. |
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