여기에서 우리는 살아있는 제브라피시 배아의 산화 스트레스를 측정하는 프로토콜을 보고합니다. 이 절차를 통해 전체 배아 조직과 단일 세포 집단 모두에서 활성 산소 종(ROS)을 검출할 수 있습니다. 이 프로토콜은 정성적 분석과 정량적 분석을 모두 수행합니다.
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여기에서 우리는 살아있는 제브라피시 배아의 산화 스트레스를 측정하는 프로토콜을 보고합니다. 이 절차를 통해 전체 배아 조직과 단일 세포 집단 모두에서 활성 산소 종(ROS)을 검출할 수 있습니다. 이 프로토콜은 정성적 분석과 정량적 분석을 모두 수행합니다.
반응성 산소 종 (ROS)의 높은 수준은 산화 적 스트레스 조건을 향한 세포의 산화 환원 상태의 변화를 유발할 수있다. 이 상황은 분자 (지질, DNA, 단백질)의 산화를 일으키는 원인이되고 세포 죽음에 이르게한다. 산화 스트레스도 영향 당뇨병, 망막 병증, 신경 변성, 암 등 여러 가지 병적 인 상태의 진행. 따라서, 단일 세포 수준에서뿐만 아니라 전체 유기체의 맥락에서뿐만 아니라, 산화 적 스트레스 조건을 조사 할 수있는 도구를 정의하는 것이 중요하다. 여기에서, 우리는 연구를 수행하고 생체 내 산화 스트레스를 측정 할 수있는 프로토콜을 제공하는 생체 시스템의 유용한 제브라 피쉬 배아를 고려합니다. "나는) 산화 스트레스의 질적 측정을 위해"전체 배아 ROS-검출 방법 "및 II) : 형광 ROS 프로브 및 제브라 피쉬의 형질 전환 형광 라인을 활용, 우리는 생체 내에서 산화 스트레스를 측정하는 두 가지 방법을 개발산화 스트레스의 정량적 측정을위한 단일 셀 ROS 검출 방법 ". 여기서, 우리는 산화제 에이전트 및 생리 학적 또는 유전 적 방법으로 조직의 산화 스트레스를 증가시켜 이러한 절차의 효과를 보여줍니다. 이 프로토콜은 앞으로 유전자 스크린에 대한 의무이며 이러한 신경 장애 및 암과 같은 산화 스트레스 관련 병리의 동물 모델에서 ROS의 주소 원인 - 결과 관계를하는 데 도움이됩니다.
산화 스트레스는 특별히 불평형 세포 산화 환원 상태로부터 발생 조건으로 정의된다. 일상적으로 세포 내부에서 발생하는 복잡한 산화 환원 반응은 세포의 산화 환원 상태를 결정합니다. 산화 환원 반응 감소와 분자 (즉, 산화 환원 반응)의 산화를 생산하는 생체 분자의 원자 사이의 전자의 이동에 구성되어있는 모든 화학 반응으로 구성되어 있습니다. 이러한 반응은 극단적 인 구조 불안정과 이웃 생체 분자와 교환 불균형 전자의 자발적인 활성화를 특징으로 전자 활성 종 (즉, 프로 산화 종)에 의해 촉매된다. 이러한 불규칙한 반응은 DNA 손상, 단백질의 카르 복 실화, 지질의 산화로 발생, 결국 세포의 죽음 1로 이어집니다. 산화 스트레스의 증가 수준은 노화와 다른 병적 인 상태 2의 진행과 관련이있다. 산화 스트레스가당뇨병과 심혈관 질환 3,4 혈관 변경에 대한 책임을 져야하는 것으로보고되었습니다. 또한 알츠하이머 병에서 신경 변성에 중요한 역할을하고 파킨슨 병 5. 또한, 산화 스트레스는 암 진행 및 전이성 이벤트 6,7 지배하는 중요한 인자로 입증되었다. 또한, 염증과 면역 반응이 유도 및 추가 지원의 산화 스트레스 8있다.
또는 질소 (RNS, 반응성 질소 종), 살아있는 세포에서 프로 산화 종은 산소 (활성 산소 종 ROS)에서 파생됩니다. (H 2 O 2), 및 과산화수소 - (O 2) ROS는 수퍼 옥사이드 음이온, (. OH) 히드 록실 라디칼을 포함한다. 기본 RNS는 아산화 질소 (NO.)입니다. 이차 반응 종의 일련 betwee 자발적인 상호 작용에 의해 발생 될 수있다N ROS와 RNS 또는 무료 금속은 9 이온. H 2 O 2가 철 2 + 하이드 록실 라디칼을 발생과 반응하면서, - 예를 들면, 수퍼 옥사이드 음이온 peroxynitrate (ONOO)을 형성하는 질소 산화물과 반응한다. ROS와 RNS 인해 여러 가지 생체 분자와 반응 할 수있는 능력으로, 생리적 인 산화 환원 상태 (10)의 유지 보수를 위해 위험한 위협으로 간주됩니다. 유지하기 위해 산화 환원 상태의 세포는 산화를 억제하는 분자와 효소를 해독하는 일련의를 갖추고 있습니다. . 11 - 슈퍼 옥사이드 디스 뮤 타제 (SOD)는, 카탈라제, 글루타티온 과산화 효소 및 Peroxiredoxins는 기본적으로 H 2 O 2, OH와 오노 등의 프로 산화 종의 세포 보호 기능을 제공하는 항산화 효소 - 아스날을 구성한다. 또한 비타민 C와 E, 폴리 페놀 및 보효소 Q10 (코큐텐)과 같은 항산화 분자는 ROS와 그 위험한 데를 해소하기 위해 매우 중요합니다12, 13 rivatives. 그러나, ROS 및 RNS 또는 항산화 제 시스템 장애의 과잉 생산은 산화 적 스트레스 (14)를 향해 세포 산화 환원 상태를 시프트.
부정적인 의미 외에, ROS는 서로 다른 기원의 세포에서 다양한 생리 학적 역할을 할 수있다. 세포는 일반적으로 같은 숙주 방어와 상처 수리 15-17 정상적인 생물학적 이벤트를 중재하는 분자 신호로 ROS를 생산하고 있습니다. 반응 종은 일반적으로 신호 인자, 성장 인자, 칼슘 레벨 (18, 19)의 세포 내 변동에 대한 응답 등의 NOX (NADPH 산화 효소)와 XO (Xantine 산화 효소)와 같은 세포 내 효소에 의해 세포에서 생성된다. 이것은 ROS가 p53의 그러한 차별적 또는 ATM-키나아제, DNA 손상 반응 (20)의 마스터 레귤레이터 같은 세포 성분으로서 중요한 핵 인자의 활성을 조절 할 수 있다고보고되었다. 유사하게 ROS는 강력하게 일을 매개로 세포 신호 전달에 영향을 미치는전자의 산화 및 신호 전달 (21)의 중요 규제로 설립되는 단백질 티로신 포스파타제 (PTPS)의 불 활성화. 또한, 단백질 체학 기반 방법론은 RNS는 특정 단백질의 수정 및 분자 신호의 변경에 대한 책임이 있음을 보여줍니다. RNS는 S-nitrothiols (SNO)에이를 수정하고 염증 및자가 면역 질환 (22, 23) 등의 병적 상태와 수반하는 분자 경로를 트리거 시스테인 티올 그룹과 반응한다.
세포 배양 실험은 단지 부분적으로 생체 내에서 작용하는 요인 중 다수를 재현하기 때문에, 동물 모델 (24, 25)에 산화 환원 연구를 수행하기 위해 큰 관심이다. 이를 위해 제브라 피쉬는 산화 스트레스 역학 26 공부 적합한 척추 동물 모델로 간주되었다. 제브라 피쉬는 여러 가지 장점이 척추 데브 동안 세포 및 유전 이벤트를 연구하기 위해 부여하는 새 모델 시스템입니다elopment과 질병. 배아의 큰 클러스터는 실험의 요구에 매주 생성 및 사용할 수 있습니다. 또한 제브라 피쉬 배아의 특별한 광학 선명도뿐만 아니라 작은 크기는 전체 생물 27 단일 세포 이미징 및 동적 추적을 할 수 있습니다. 지난 10 년, 제브라 피쉬 돌연변이의 상당수는 암과 유전 질환 28 ~ 31으로 인간의 병적 인 조건을 모델로 생성 된. 가장 중요한 것은, 유전자 변형 라인의 다수는 유전과 생물학적 조작 (32)의 폭 넓은 기회를 제공 할 수 있도록 제작되었습니다. 예를 들어, 유전자 조직 특정 제브라 피쉬 라인은 정기적으로 생체 내 연구에 이용된다. 이 라인은 생체 내에서 단일 세포를 식별 할 수있는 능력뿐만 아니라, 그들이 포함 해부 구조를 제공 선택된 프로모터의 제어하에 형광 단백질을 발현.
여러 독성 연구는 이미 T를 사용했습니다그는 약물 발견 및 산화 스트레스 33-35의 분야에 대한 동물 모델 등이 척추의 적합성을 제안, 산화 환원 항상성에 화학 물질의 생체 내 효과를 평가하기 위해 제브라 피쉬. 약간의 형광 프로브는 제브라 피쉬의 유충 (36, 37)에 산화 스트레스를 모니터링하기 위해 테스트되었습니다 경우에도, 제브라 피쉬의 조직에서 산화 스트레스의 수준과 살아있는 세포를 감지하고 측정 할 수있는 확립 된 시험 법이 없습니다. 여기에서 우리는 제브라 피쉬 배아의 살아있는 세포에 산화 스트레스의 생체 정량화하기위한 절차를 설명합니다. 이미징 도구, FACS 정렬, 형광 프로브 및 프로 산화 조건은 모든 제브라 피쉬 배아 조직에서 검출 및 산화 종의 정량화에 대한 간단한 분석을 생성하기 위해 결합됩니다.
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인스 트루먼 트와 일 솔루션 1. 준비
2. 성인 물고기의 결합 및 제브라 피쉬 배아의 선택
산화제 에이전트와 태아의 3. 치료
4. 전체 마운트 ROS 감지 방법
5. 하나의 세포 ROS 감지 방법
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여기에 기재된 방법을 적용하여, 우리는 쉽게 측정 할 수 있고, 제브라 피쉬 배아 조직에서 산화 스트레스 (ROS 및 레벨)을 검출한다. 성인 제브라 피쉬를 횡단 한 후, 달걀을 수집하고 72 시간 게시물 수정 (HPF)로 28 ° C에서 개발하기 위해 사용할 수 있습니다. 강한 친 산화제 시약 배아 1) 치료 또는 조직 상해 후에 2) 촉진 ROS 형성 : 산화 스트레스를 유도하기 위해, 우리는 두 가지 방법을 제안한다.
과산화수소 (H 2 O 2), 일반 휴대 ROS 형성 제로서, 그리고 로테 논, 특정 미토콘드리아 ROS 드라이버로 : 첫 번째 방법은 특정 필요에 따라 서로 다른 두 가지 시약을 사용. 로테 논은 규제 완화는 산화 스트레스 (41)의 원인이되는 등, 복잡한 I의 억제제이다.
두 번째 방법에서, 우리는 제브라 피쉬 배아의 꼬리 지느러미에 상처를 작...
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중요한 단계
본원에 기재된 제브라 피쉬 배아 산화 스트레스 탐지하는 절차는 두 가지 다른 방법을 포함한다. 단일 셀 ROS 검출 방법 (도 1)보다 구체적인 정량적 측정을 허용하는 동안 전체 마운트 ROS 검출 방법은 주로 ROS 검출을위한 정성 분석이다. 두 가지 방법은 제브라 피쉬 배아에 생체 활성 산소 검출을 평가하는 빠르고 쉬운 방법을 제공합니다. 그러나, 그들은 모두 몇 가지 중요한 단계를 제시한다.
방법 I에 관련된 중요한 단계
전체 마운트 ROS-검출을위한 첫 번째 방법은 쉽게 생활 배아 (그림 2)의 모든 조직에 산화 스트레스를 감지하는 큰 장점이 있습니다. 배아 조직에 프로브 1) 투과성 2) 프로브 독성 및 3) 번째 : 그러나 고려되어야하고 상기 분석의 결과에 영향을 줄 수있는 중요한 세...
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저자는 공개할 것이 없습니다.
Massimo Santoro 연구실의 지원은 HFSP, Marie Curie Action, Telethon 및 AIRC에서 제공합니다. 원고를 비판적으로 읽어준 다프네 게이스(Dafne Gays)와 에밀리아노 파니에리(Emiliano Panieri)에게 감사한다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 과산화수소 용액 | SIGMA | 516813 | 희석액을 보관하지 마십시오 |
| Hank's Balanced Salt Solution 1x | GIBCO | 14025 | |
| 메틸 셀룰로오스 | SIGMA | M0387 | |
| Instant Ocean 수족관 바다 소금 혼합물 | INSTANT OCEAN | SS15-10 | |
| Tricaine | SIGMA | A5040 | |
| Cgeneric ROS-sensitive probe: CellROX Deep Red Reagent | INVITROGEN | C10422 | |
| Mitochondria 특정 ROS-sensitive probe: MitoSOX | INVITROGEN | M36008 | 13 μ DMSO |
| Hydroethidine | INVITROGEN | D23107 | |
| Rotenone | SIGMA | R8875 | DMSO에서 5mM 재고 용액을 준비합니다. |
| 디메틸 설폭사이드 | SIGMA | D2650 | |
| VAS2870; 3-벤질-7-(2-벤조옥사졸릴)티오-1,2,3-트리아졸로(4,5-d)피리미딘 | EnzoLifeScience | BML-EI395 | 는 DMSO에 분말을 용해시킵니다; 물고기 물에 희석석 |
| Propidium 요오드 | 분자 프로브 (Life Technologies) | P3566 | |
| 7-aminoactinomycin D (7-AAD) | 분자 프로브 (Life Technologies) | A1310 | |
| Nrf2a Morpholino | GeneTools | 5'-CATTTCAATCTCCAT CATGTCTCAG-3'Ref | : Timme-LaLaragy et al.; 2012 (PMID: 22174413); 고바야시 et al.; 2002 (PMID:12167159) |
| 콜라겐 분해 효소 P | ROCHE | 11213857001 | 분말을 100mg/ml로 멸균 HBSS에 용해시킵니다. 부분 표본을 -20 °에 저장하십시오. C |
| 인산염 완충 식염수 (PBS) | GIBCO | 10010-056 | |
| 태아 소 혈청 | GIBCO | 10082-147 | |
| 완전한 프로테아제 억제제 칵테일 정제 | ROCHE | 1ml의 물에 한 정제를 녹여라 | |
| 0.5% 트립신-EDTA (10배), 페놀 레드 없음 | GIBCO | 15400-054 | 사용 전에 1x 작업 용액을 준비하십시오 |
| . 복합 현미경 | |||
| 실체 현미경 | Nikon | AZ100 | |
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