Hücrelerde üretilen reaktif oksijen türleri, doku homeostazı, hücresel yaşlanma ve kanser gibi hastalık durumlarında rol oynamaktadır. Adından da anlaşılacağı gibi, bu moleküller, tüm elektronları eşleştiği için doğal olarak kararlı, dioksijen bir molekül olarak var olan oksijenden kaynaklanır. Eşleşmemiş bir elektronun eklenmesi onu kararsız hale getirir ve bir tür reaktif oksijen türü veya ROS olan süperoksit anyonunun oluşumuna yol açar. Süperoksit anyonu dışında, hücrenin seviyelerini sıkı bir şekilde kontrol etmeyi amaçladığı, eşleşmemiş elektronlara sahip birkaç tür reaktif tür vardır.
Bu videoda, reaktif oksijen türlerinin hücre metabolizması ve hastalığı ile nasıl ilişkili olduğunu öğreneceğiz, bir floresan probu kullanarak tespiti için bir testin arkasındaki ilkeleri keşfedeceğiz ve bu test için genelleştirilmiş bir protokolü gözden geçireceğiz. Son olarak, bilim adamlarının bugün bu yöntemi deneylerde nasıl uyguladıklarını araştıracağız.
İlk olarak, reaktif oksijen türlerinin nasıl üretildiğini tartışalım ve bunların hücre metabolizması ve hastalıkları üzerindeki etkilerini ele alalım.
Hücresel reaktif oksijen türlerinin önemli bir kaynağı mitokondridir. Normalde, hücre metabolizması sırasında elektronlar, moleküler oksijenin suya indirgenmesi ve aynı anda ATP'nin üretilmesi ile sonuçlanan bir protein kompleksleri zinciri boyunca taşınır. Bu işlemin olağanüstü düzenlenmesine rağmen, elektronlar dışarı sızar ve bu da süperoksit anyonu oluşumuna neden olur.
Süperoksit anyonunun varlığı hızla hidrojen peroksit ve hidroksil radikali gibi diğer reaktif oksijen türlerine yol açar. Hepsi oldukça reaktif eşleşmemiş bir elektrona sahip olan bu radikaller, zarlara, DNA'ya ve proteinlere oksidatif olarak zarar verebilir. Karşı koymak için hücre, serbest radikalleri azaltan süperoksit dismutaz veya C vitamini gibi moleküller gibi kendi antioksidan enzim stokunu korur. Bu savunma sistemindeki herhangi bir dengesizlik, potansiyel olarak ölümcül bir pozitif geri besleme döngüsüne neden olabilir ve bu da oksidatif stres olarak bilinen aşırı reaktif oksijen türlerinin durumuna neden olabilir.
Reaktif oksijen türleri, kanserin başlaması ve ilerlemesinde rol oynamaktadır. Bu moleküllerin bir başka zararlı etkisi, yaşlanma olarak da bilinen hücresel yaşlanmanın indüklenmesidir. "Yaşlanmanın Serbest Radikal Teorisi", normal metabolizma sırasında hücrelerde üretilen reaktif oksijen türlerinin hücresel yaşlanma ve ölümü çağrıştırdığını öne sürmektedir.
Şimdiye kadar, bu yüksek derecede reaktif moleküllerin olumsuz yönlerini tartıştık, ancak hücresel fizyolojide de olumlu rolleri var. Fagositler patojenleri yuttuğunda bağışıklık tepkileri sırasında, hücreler, patojenleri oksidatif olarak parçalamak için aşırı miktarda reaktif oksijen türünün üretildiği bir "solunum patlaması" oluşturur. Ek olarak, çeşitli hücre sinyal yollarının gerekli ara maddeleri ve düzenleyicileridir ve hatta kanserli hale gelen hücrelerin ölümünü bile işaret edebilirler.
Bu etkili hücresel oksidanları ölçmek için bilim adamları, oksidasyon üzerine floresan hale gelen molekülleri kullanırlar. Reaktif oksijen türlerini tespit etmek için yaygın olarak kullanılan bir prob, floresan olmayan bir floresan analoğu olan H2DCFDA veya dikloro-dihidro-floresein diasetattır. Hücrelere eklendiğinde, hücre kaynaklı doğası pasif olarak yayılmasına izin verir.
Daha sonra, hücre içi esterazlar, asetat gruplarının parçalanmasına neden olan bir hidroliz reaksiyonunu katalize eder. Bu, bileşiği daha polar hale getirir, böylece hücre içinde tutulur. Hidrojen atomlarının çok çeşitli reaktif oksijen türleri tarafından uzaklaştırılmasını içeren oksidasyon üzerine, floresan olmayan H2DCFDA, yüksek derecede floresan dikloro-floresein veya DCF'ye dönüştürülür. Bu, bir plaka okuyucu, akış sitometresi veya floresan mikroskobu ile okunabilir ve ölçülebilir.
Artık bu testin nasıl çalıştığını bildiğinize göre, laboratuvar ortamında nasıl yapıldığını görelim.
Kültür ortamında büyütülen hücreleri fosfat tamponlu tuzlu suya aktararak başlayın, ardından bunları yıkamak için santrifüjleyin. Süpernatanı çıkarın ve floresan probu H2DCFDA çözeltisini ekleyin. Foto ağartmayı önlemek için boya yüklü hücreleri karanlıkta inkübe edin. İnkübasyondan sonra, boşaltılmış boyayı çıkarmak için hücreleri yıkayın ve hücreleri bir plakaya aktarın. Bu noktada, deneysel oksidatif stres indükleyicileri eklenebilir.
Analiz için hazır olduğunda, hücreler plaka okuyucuya yerleştirilebilir. Uyarma ve emisyon dalga boyları floresein için ayarlanmıştır. Plakalar okunduktan sonra değerler analiz edilebilir. Sonuçlar, belirli zaman noktalarında numuneler arasındaki reaktif oksijen türlerinin nispi miktarını ortaya koymaktadır.
Artık gerçek protokolü incelediğimize göre, bugün deneylerde nasıl uygulandığına bakalım.
Araştırmacılar genellikle fagositozun mekaniğini araştırmak için bu yöntemi kullanırlar. Bu bilim insanı grubu, zebra balıklarının gelişimin farklı aşamalarında bir bağışıklık tepkisi oluşturma yeteneğini incelemek istedi. Daha önce de belirtildiği gibi, fagositoz, patojenleri öldürmek için kullanılan yüksek reaktif oksijen türlerinin veya "solunum patlamasının" üretilmesine neden olur. NADPH oksidaz enzimi, fagositik hücrelerde önemli bir ROS üreticisi olduğundan, bu bilim adamları, zebra balıklarını bir NADPH indükleyicisi ile tedavi ederek patlama tepkisini indüklediler. Sonuçlar, "patlama" tepkisi tetiklenen zebra balığı embriyoları arasında, döllenmeden 72 saat sonra olanların, döllenmeden 48 saat sonrakilere göre daha yüksek reaktif oksijen türü gelişimi gösterdiğini gösterdi.
Artmış reaktif oksijen türlerine bağlı mitokondriyal disfonksiyon birçok hastalığın patolojik bir özelliğidir. Bu nedenle, araştırmacılar oksidatif stres seviyesini ölçerek mitokondriyal disfonksiyonu tanımlayabilirler. Burada, bilim adamları H2DCFDA nöronlara yüklediler ve daha sonra örnekleri bir floresan mikroskobuna monte ettiler. Hidrojen peroksit gibi bir oksidatif stres etkeninin eklenmesiyle, hücre gövdeleri, mitokondriyal disfonksiyonun bir göstergesi olabilecek floresanda ani bir artış gösterdi.
Astrositlerin merkezi sinir sistemi nöronlarını oksidatif stresten koruduğu öne sürülmüştür. Bu önem nedeniyle, bu araştırmacılar, harici bir indükleyicinin varlığında astrositlerdeki oksidatif stresi tespit etmek için bir test geliştirmeyi amaçladılar. Bunu, astrositleri hidrojen peroksit ve reaktif oksijen türlerinin tespiti için floresan probu ile inkübe ederek yaptılar. Daha sonra üretilen floresan, bir akış sitometresi kullanılarak analiz edildi. Oksidatif stres için aktive olan astrositlerin, sağa kaydığı görülen floresan yoğunluğunun arttığı bir bölgeye düştüğü gözlendi.
JoVE'nin reaktif oksijen türlerini veya ROS'u tespit etme konusundaki videosunu az önce izlediniz. Özetlemek gerekirse, bu videoda reaktif oksijen türleri, hücre metabolizması ve hastalık arasındaki bağlantıyı tartıştık. Daha sonra reaktif oksijen türlerinin tespiti için bir testin prensibini ve prosedürünü inceledik. Son olarak, araştırmacıların bu yöntemi araştırmalarına nasıl uyguladıklarını araştırdık. Reaktif oksijen türlerinin hala esrarengiz rollerinin analizi, hücre biyologları için büyük ilgi görmektedir ve floresan problarla yapılan güvenilir ölçümün paha biçilmez olduğu kanıtlanmıştır. Her zaman olduğu gibi, izlediğiniz için teşekkürler!
Reaktif oksijen türleri, diğer molekülleri oksitleyebilen kimyasal olarak aktif, oksijenden türetilmiş moleküllerdir. Reaktif yapıları nedeniyle, DNA…
Bu videodaki bölümler
0:00
Overview
1:15
Cell Metabolism, Disease and ROS
3:43
Principles of ROS Measurement Using a Fluorescent Probe
4:52
Generalized Protocol for Measuring ROS
5:52
Applications
8:16
Summary
Telif hakkı © 2026 MyJoVE Corporation. Tüm hakları saklıdır.