Bu makalede, birincil ve ölümsüzleştirilmiş bir hücre hattında UV radyasyonunun ve kimyasal toksinlerin toksisitesini değerlendirmek için kullanılan prosedürler açıklanmaktadır.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Bu makalede, birincil ve ölümsüzleştirilmiş bir hücre hattında UV radyasyonunun ve kimyasal toksinlerin toksisitesini değerlendirmek için kullanılan prosedürler açıklanmaktadır.
Bu makalede, primer (pHCEC) ve ölümsüzleştirilmiş (iHCEC) insan kornea epitel hücre kültürleri üzerinde ultraviyole (UV) radyasyon ve oküler toksinlerin toksisitesini ölçme yöntemleri açıklanmaktadır. Hücreler UV radyasyonuna ve toksik dozlarda benzalkonyum klorür (BAK), hidrojen peroksit (H2O2) ve sodyum dodesil sülfat (SDS) dozlarına maruz bırakıldı. Metabolik aktivite metabolik bir tahlil kullanılarak ölçüldü. İnflamatuar sitokinlerin salınımı multipleks interlökin (IL)-1β, IL-6, IL-8 ve tümör nekroz faktörü-alfa (TNF-α) testi kullanılarak ölçüldü ve hücreler floresan boyalar kullanılarak canlılık açısından değerlendirildi.
UV'nin hücre metabolik aktivitesi ve sitokin salınımı üzerindeki zararlı etkileri, iHCEC için 5 dakika UV maruziyetinde ve pHCEC için 20 dakika UV maruziyetinde meydana gelmiştir. İHCEC ve pHCEC'in metabolik aktivitesindeki benzer yüzde düşüşleri, BAK, H2O2veya SDS'ye maruz kaldıktan sonra meydana geldi ve sitokin salınımındaki en önemli değişiklikler IL-6 ve IL-8 için meydana geldi. Floresan olarak boyanmış iHCEC ve pHCEC BAK'a maruz kalan hücrelerin mikroskopisi,% 0.005 BAK maruziyetinde hücre ölümü gösterdi, ancak iHCEC'lerde etidyum boyama derecesi pHCEC'lerden daha büyüktü. Mikroskopi kullanarak toksik etkileri değerlendirmek, metabolik aktivitenin değerlendirilmesi ve sitokin üretimi için birçok yöntem kullanılarak, UV radyasyonunun ve kimyasal toksinlerin toksisitesi hem birincil hem de ölümsüzleştirilmiş hücre hatları için belirlenebilir.
Hücrelere zarar verebilecek kimyasalların ve diğer ajanların toksik etkilerini tahmin etmek için in vitro toksikoloji çalışmaları yapılmaktadır. Korneaya toksisitenin değerlendirilmesinde, insan kornea epitel hücreleri (HCEC'ler) bu etkilerin değerlendirilmesi için modellerde kullanılmıştır 1,2,3,4. Bu modeller tipik olarak hücrenin metabolik aktivitesindeki değişiklikler, hücre proliferasyonu ve enflamatuar sitokinlerin üretimi ve salınımı gibi diğer hücre fonksiyonları gibi fizyolojik etkileri değerlendirir. Bu toksikoloji çalışmaları için, kimyasalların ve UV radyasyonunun HCEC'ler üzerindeki zararlı etkilerini değerlendirmek için çeşitli kaynaklardan hücreler seçilmiştir 2,3. pHCEC hatları, bu hücreleri yetişkinlerin donör dokularından sağlayan şirketlerden temin edilebilir. Birincil hücreler dispaz ile tedavi edilebilir ve kültür5 için korneadan nazikçe kazınabilir. Hücreler daha sonra virüsler ve kontaminasyon açısından test edilir ve daha sonra% 10 dimetil sülfoksit içinde kriyokorunmuş olarak gönderilir.
Birincil hücre hatlarının avantajı, hücrelerin genetik olarak donörün hücreleriyle aynı olmasıdır. Bu idealdir, çünkü in vitro bir model in vivo dokuyu mümkün olduğunca taklit etmelidir. Birincil hücre hatlarının dezavantajı, sınırlı sayıda hücre bölünmesine veya pasajına sahip olmalarıdır6. Mevcut sınırlı sayıda hücre, tek bir birincil kültürle yapılabilecek deney sayısını kısıtlar ve deneylerin maliyetini artırır.
Ölümsüzleştirilmiş hücre hatları, hücre kültürü toksisite modellerinde de kullanılmıştır. Bununla birlikte, in vivo dokudan elde edilen birincil hücre hattının aksine, ölümsüzleştirilmiş hücre hattı genetik olarak değiştirilmiştir. Ölümsüzleştirilmiş hücreler, bir virüsün genlerinin birincil hücrelerin DNA'sına dahil edilmesiyle oluşturulur 6,7,8. Başarılı viral gen katılımına sahip hücreler, ölümsüzleştirilmiş hücre hattı için seçilir. Ölümsüzleştirmenin avantajı, sınırsız sayıda hücrenin aynı hücre hattını kullanarak birden fazla deney yapmasını sağlayarak sınırsız hızlı çoğalmaya izin vermesidir. Bu, deneyler arasında tutarlılık sağlar ve maliyeti azaltır.
Hücre proliferasyonunu sınırlayan genlerdeki değişikliklere ek olarak, kritik işlevselliğe sahip genlerin ekspresyonunda da değişiklikler meydana gelebilir9. Bu nedenle, ölümsüzleştirilmiş hücrelerin kullanılmasının dezavantajı, çeşitli dış uyaranlara tepkileri açısından orijinal in vivo hücreleri artık temsil edememeleridir10. Karşılaştırmalar, kimyasalların primer ve ölümsüzleştirilmiş insan kornea keratositleri11, ayrıca ölümsüzleştirilmiş HCEC'ler ve tavşan kornea epitelyal primer hücreleri12 üzerindeki toksik etkilerini gözlemlemeyi içermektedir. Toksinlerin primer insan keratositleri ile ölümsüzleştirilmiş keratositler üzerindeki etkileri arasındaki karşılaştırmada anlamlı bir fark görülmemiştir11. Bu makalede detaylandırılan yöntemler kullanılarak, UV radyasyonunun ve oküler toksinlerin pHCEC'ler ve iHCEC'ler üzerindeki toksisitesini değerlendirmek için bu testlerin etkinliği belirlenecektir.
İn vitro testlerde yaygın olarak kullanılan üç oküler toksin seçildi: BAK, H2,O2ve SDS. BAK, oftalmik çözeltilerde yaygın olarak kullanılan katyonik bir koruyucudur13,14, H2O2, kontakt lensleri dezenfekte etmek için yaygın olarak kullanılır15 ve SDS, deterjanlarda ve şampuanlarda bulunan anyonik bir yüzey aktif maddedir 14. Oküler toksinlere benzer şekilde, UV radyasyonu da HCEC'lerde önemli hasara neden olabilir3. Ek olarak, UV'ye aşırı maruz kalmak, yırtılma, ışık hassasiyeti ve kumluluk hissi belirtileri ile karakterize fotokeratit olarak bilinen bir oküler duruma neden olabilir16.
Kullanılabilecek sınırsız sayıda birincil hücre kültürü ve geliştirilmiş çeşitli ölümsüzleştirilmiş hücre hatları vardır. Bu nedenle, bu tip hücreleri içeren modeller arasındaki benzerlikleri ve farklılıkları belirlemek için birincil HCEC'leri ölümsüzleştirilmiş bir HCEC çizgisiyle karşılaştırmak için bir araştırma yapılmıştır.
Bu çalışmada, pHCEC'ler ve iHCEC'ler arasındaki UV ve toksinlere hücre fizyolojik yanıtı üzerindeki olası farklılıkları değerlendirmek için mikroskopi kullanılmıştır. UV radyasyonu ve kimyasallarının hücre metabolik aktivitesi ve iki hücre hattı için inflamatuar sitokin salınımı üzerindeki etkileri de değerlendirildi. İki hücre hattı arasındaki farklılıkları belirlemenin önemi, bu hücre hatlarının değerlendirmek için en uygun kullanımını anlamaktır: 1) UV radyasyonunun hücreler üzerindeki etkisi, 2) toksinlerin hücreler üzerindeki etkileri ve 3) gelecekteki çalışmalar için metabolizma, hücre canlılığı ve hücre sitokin salınımında ortaya çıkan değişiklikler.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
1. pHCEC'lerin ve iHCEC'lerin kültürü
2. Konfokal mikroskopi kullanarak hücre büyüklüğünün belirlenmesi
3. Hücrelerin UV radyasyonuna maruz kalması
4. Hücrelerin kimyasal toksinlere maruz kalması
5. Çeşitli BAK konsantrasyonlarına maruz kalan hücrelerin incelenmesi
6. Veri analizi
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Hücre boyutu
Birincil ve ölümsüzleştirilmiş HCEC'ler, hücre canlılığının üç farklı aşamasını yansıtan üç floresan boya ile görselleştirildi. Canlı hücreler yeşildir (kalsein-), ölü hücreler kırmızıdır (ethidium homodimer-1) ve apoptotik hücreler sarıdır (floresan sinyalinin daha iyi görselleştirilmesi için ek V-bilgisayar ayarlı renk). Canlı hücreler, hücre sitoplazmasında esterazlar içerir ve kalsein-'yi kalseine dönüştürür. Ölü hücreler, ethidium homodimer-1'e geçirgen hücre zarlarına sahiptir. Apop...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
İki tip HCEC'in kullanımındaki potansiyel farklılıklar değerlendirildi. Hücreler aynı ortama (HOEM) aynı hücre konsantrasyonlarında yerleştirildi ve daha sonra kısa ve uzun süreli UV radyasyonuna ve üç oküler toksine maruz bırakıldı. UV radyasyonu ve kimyasalların dozları, karşılaştırılabilecek ara tepkiler üretmek için hücrelere yeterince zarar veren fizyolojik etkilerine dayanarak seçildi. UV radyasyonu için 5 ve 20 dakika ve seçilen BAK (% 0.001), SDS (% 0.0025) ve H2O2(% 0.01) dozları için 5 ve 15 dakikalı...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazar Lyndon W. Jones, son 3 yılda, CORE aracılığıyla, aşağıdaki şirketlerden araştırma desteği veya öğretim üyeliği onursal olarak almıştır: Alcon, Allergan, Allied Innovations, Aurinia Pharma, BHVI, CooperVision, GL Chemtec, i-Med Pharma, J&J Vision, Lubris, Menicon, Nature's Way, Novartis, Ophtecs, Ote Pharma, PS Therapy, Santen, Shire, SightGlass SightSage ve Visioneering. Lyndon Jones ayrıca Alcon, CooperVision, J&J Vision, Novartis ve Ophtecs için bir danışman ve/veya danışma kurulunda görev yapmaktadır. Diğer yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yok.
Yazarlar bu çalışma için herhangi bir fon almadılar.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 75 cm2 Bacalı Şişe | Corning | 354485 | Bu BioCoat marka, kollajen kaplı |
| 96 kuyulu plaka | costar | 3370 | |
| alamarBlue | Fisher Scientific | dal 1025 | |
| Annexin Boyama tampon çözeltisi | Invitrogen, Burlington, ON, Kanada | ||
| Annexin V | Invitrogen, Burlington, AÇIK, Zeiss | ||
| Axiovert 100 mikroskobu Carl | Zeiss Inc., Almanya | ||
| Corning 48 Kuyu plakaları | Corning | 354505 | Bu BioCoat marka, kollajen kaplı |
| Cytation 5 | BioTek | CYT5MPV | 280 - 700 nm arasında floresan okuyabilir (540/590 tahlil için) |
| Fetal Sığır Serumu | Hycone | SH30396.03 | |
| cam alt lameller | MatTek Corporation, Ashland, MA, ABD | ||
| İnsan Kornea Epitel Hücreleri | Ottawa Üniversitesi | N/A | Dr. M. Griffith'ten (Ottawa Göz Araştırma Enstitüsü, Ottawa, Kanada) SV40 ile ölümsüzleştirilmiş insan kornea epitel hücreleri ve Griffith M, Osborne R, Munger R, Xiong X, Doillon CJ, Laycock NL, Hakim M, Song Y, Watsky MA. Hücre hatlarından oluşturulan fonksiyonel insan kornea eşdeğerleri. Bilim. 1999;286:2169-72. |
| Aşağıdaki takviyeleri içeren İnsan Oküler Epitel Ortamı (HOEM): | Millipore, Billerica, MA, ABD | SCMC001 | 6 mM L-Glutamin, %0.002 EpiFactor O (makalede hücre ortamı takviyesi O) ile desteklenmiş Epigro baz ortamı, 1.0 & mu; M Epinefrin,% 0.4 EpiFactor P (makalede hücre ortamı takviyesi P), 5 & mu; g/mL rh İnsülin, 5 & mu; g/mL Apo-Transferrin ve 100 ng/mL Hidrokortizon Hemisüksinat Kollajen-1 kaplı kültür şişelerinde (BioCoat, Corning, Tewksbury, MA, ABD). |
| Canlı Ölü kalsien ve etidyum homodimer | Invitrogen, Burlington, ON, Kanada | ||
| MesoScale Discovery (MSD) QuickPlex SQ 120 cihazı | Rockville, MD, ABD | ||
| MSD İnsan Proinflamatuar Panel II (4-Plex) V-Plex testi | Rockville, MD, ABD | ||
| Penisilin Streptomisin | Gibco | 15140-122 | 100x konsantrasyon, bu nedenle her 99 mL ortama 1 mL ekleyin |
| Primer Kornea Epitel Hücreleri | Millipore, Billerica, MA, ABD | SCCE016 | |
| SpectraMax floresan çok kuyulu plaka okuyucu | Moleküler Cihazlar, Sunnyvale, CA, ABD | ||
| TrypLE Express (hücre ayrışma çözümü) | Fisher Scientific | 12605036 |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.