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Espécies reativas de oxigênio (ROS) são subprodutos naturais do metabolismo celular. Eles também podem ser produzidos ativamente por complexos enzimáticos especializados, como os NADPH-Oxidases (NOX) e Dual Oxidases (DUOX), que geram ânion de superóxido e peróxido de hidrogênio1. Ao expressar enzimas antioxidantes e catadores ros, as células podem ajustar finamente seu equilíbrio redox, protegendo assim a homeostase tecidual2. Embora o ROS possa ser altamente tóxico para as células e danificar DNA, proteínas e lipídios, eles são moléculas de sinalização cruciais2. No epitélio intestinal, são necessários níveis de ROS moderados para a proliferação de células-tronco e progenitoras3; altos níveis de ROS levam à sua apoptose4. O estresse oxidativo crônico está ligado a muitas doenças gastrointestinais, como doenças inflamatórias intestinais ou câncer. Como exemplo, em um modelo de camundongo de câncer intestinal orientado por Wnt, a produção elevada de ROS através da ativação de NADPH-oxidases foi considerada necessária para as células cancerosas hiperproliferation5,6. Definir como as células intestinais, em particular as células-tronco, as células-tronco gerenciam o estresse oxidativo e como o ambiente celular pode impactar essa capacidade é essencial para entender melhor a etiologia dessa doença7.
Em um tecido, diferentes tipos celulares apresentam um estado oxidativo basal que pode variar de acordo com sua função e metabolismo e a expressão de diferentes níveis de moléculas oxidantes e antioxidantes4,7. Monitorar a ROS in vivo é muito desafiador. Corantes permeáveis celulares que emitem fluorescência de acordo com seu estado redox foram desenvolvidos para visualizar e medir ros celular em células vivas e animais. No entanto, sua eficácia depende de sua difusão dentro de tecidos vivos e sua leitura rápida, tornando-os difíceis de usar em modelos animais8.
No passado, o estudo do efeito dos compostos na geração ROS foi feito utilizando linhas celulares, mas isso pode não refletir a situação in vivo . O modelo organoide intestinal, desenvolvido pelo grupo de Clevers9, permite o crescimento de células primárias intestinais ex vivo. A cultura de criptas intestinais em matrizes, na presença de fatores de crescimento definidos, leva a estruturas tridimensionais, chamadas organoides (mini-intestino), que reproduzem a organização cript-villus, com células das diferentes linhagens epiteliais que revestem um lúmen interno, e as células-tronco intestinais residentes em pequenas saliências como criptas.
Aqui, aproveitando este modelo, um método simples é descrito para estudar o estresse oxidativo em células intestinais primárias na resolução unicelular, adicionando um corante sensível a ROS comercialmente disponível no meio da cultura organoide.
Leitores de placas são frequentemente usados para detectar a produção de ROS em uma população total. Este protocolo usa citometria de fluxo ou ensaio de imagem para detectar ROS em um determinado tipo de célula com células geneticamente modificadas ou coloração específica de anticorpos. Este trabalho envolve a cultura organoide intestinal do camundongo e a visualização ros por imagem confocal e quantificação por citometria de fluxo. Usando organoides intestinais pequenos derivados de camundongos LGR5-GFP, é possível analisar especificamente o nível de estresse oxidativo em células-tronco intestinais em diferentes tratamentos. Este protocolo pode ser adaptado para testar a influência de moléculas exógenas, como o muramyl-dipeptida derivado da microbiota (MDP)10, no equilíbrio ROS, após estimular organoides com os compostos selecionados.