培養細胞における細胞内および細胞外アスコルビン酸の定量のための迅速かつ特異的マイクロプレートアッセイ
Summary
アスコルビン酸は、近年では光になってきたそれらの多くは、細胞代謝の多数の重要な役割を果たしている。ここでは、媒体スループット、細胞培養の両方において細胞内および細胞外アスコルビン酸の測定のための特異的かつ安価なマイクロプレートアッセイを記載している。
Abstract
ビタミンC（アスコルビン酸）は、唯一の近年の光になってきた、その多くは細胞代謝の多数の重要な役割を果たしている。脳のアスコルビン酸の恒常性のために重要であると思われる関係 – 例えば、脳内では、アスコルビン酸は、ニューロンとビシアストロサイト間のアスコルビン酸サイクルを伴う神経保護および神経調節的に作用する。さらに、新たな証拠は強くアスコルビン酸よりも古典的に認識され、細胞および全身の鉄代謝の調節において大幅に拡大役割を有することを示唆している。ノーマルと規制緩和、細胞および生物生理学のアスコルビン酸の重要な役割の増加の認識は非常に高価な専門機器を必要とせずに実行することができ、中スループットと高感度な分析手法の範囲を要求している。ここでは、BOの決定のための具体的かつ比較的安価なマイクロプレートアッセイ、中スループットの明示的な指示を提供細胞培養におけるTH細胞内および細胞外アスコルビン酸。
Introduction
1928年から1934年1に発表された論文中のアスコルビン酸（ビタミンC）、そして念願のアルバートシェント·ジェルジによる「抗壊血病因子」、および他のようなその同定の化学的性質の発見は、歴史の中で画期的なイベントでした生化学の。確かに、これらの発見は、シェント·ジェルジが1937年にノーベル生理学·医学賞を受賞しているに貢献した。動物や植物生理学におけるアスコルビン酸のための役割の拡大を続けるスイートだけでなく、人間の健康を、アクティブな科学の対象であり続ける調査と論争。
L-アスコルビン酸が豊富な生理学的還元剤であり、哺乳動物系で補因子、酵素、コラーゲンヒドロキシル化、カルニチンやノルエピネフリン生合成、チロシン代謝とペプチドホルモンのアミド化2を含む数々の明確に定義された酵素反応に貢献しています。興味深いことに、取り付けevideNCEは、アスコルビン酸などの水酸化に関与リルとアスパラヒドロキシラーゼなどの他の鉄依存ジオキシゲナーゼを、刺激し、低酸素誘導因子（HIFS）1αおよび2α3の標的化に関与していることを示唆している。最近の報告では、アスコルビン酸が核ヒドロキシラーゼ、十文字C（のJmjC）ドメインタンパク質を刺激する、その活性を介したクロマチン脱メチル化に影響を与えることによって、T細胞の成熟に関与していることを示唆している。後者は完全な活性4のためのアスコルビン酸を必要とするように表示されます。実際、アスコルビン酸によるこのような酵素の刺激は、HIFとコラーゲンヒドロキシラーゼのアスコルビン酸による刺激と同様のメカニズムで起こると思われる。他の古典的な効果の中で、アスコルビン酸は、水溶性連鎖頑丈ラジカルスカベンジャー5などの細胞抗酸化および原形質膜のリサイクルに大きく寄与するα-トコフェロールwを、6α-トコ基の還元による（ビタミンE）HICHは、膜脂質過酸化に対する保護7において重要である。ほとんどの哺乳類は、D-グルコースからのアスコルビン酸の新たな肝臓での合成が可能であるが、重要なのは、高等霊長類、モルモットといくつかのコウモリはビタミン8の栄養源に依存しています。これはグロ遺伝子の不活性化に起因して、影響を受けていない哺乳動物のオルソログのは9月13日オキシダーゼ酵素、γ-グロノ-ラクトンをコードする。この酵素は、グルコース13からのアスコルビン酸生合成の最終的な反応のために必要である。
ヒトでの腸管腔からのトランスポーターが介在する吸収後、アスコルビン酸は、循環系によって体全体に分布している。ビタミンは、一般的に（濃度は、通常、一般的な血漿中濃度と同様である、赤血球の注目すべき例外として）、およびマイクロモルの濃で、細胞内にミリモル濃度でその還元型で発見されているほとんどの細胞外液14,15におけるentrations（ 例えば 50〜200μM）。
生理的条件下では、アスコルビン酸は通常、アスコルビン酸、フリーラジカルに可逆的一電子酸化を受ける（AFR;もmonodehydroascorbateまたはsemidehydroascorbateとして知られている）。 AFRは比較的安定なラジカル16ですが、戻ってアスコルビン酸への迅速な一電子酵素的還元が存在しない場合に、2 AFRSは1アスコルビン酸とデヒドロ1（DHA）9,13,17に不均化を促進することができます。セルの内部に、アスコルビン酸、DHAの二電子酸化生成物は、急速にグルタチオンとNAD（P）H依存性酵素及び非酵素的反応によって13に戻って、アスコルビン酸を低減することができる。
それは古典的に鉄代謝におけるアスコルビン酸の唯一の重要な役割は、非ヘム鉄18の栄養吸収を刺激することであることが認められているが、我々と他の証拠Sを提供してきたtronglyアスコルビン酸塩、この金属の代謝に大幅に拡張役割を果たすことを示唆している。まず、アスコルビン酸満ち細胞によって放出されたアスコルビン酸は、細胞19,20による非トランスフェリン結合鉄の取り込みを調節するのに重要な役割を果たしていると思われる、と非常に最近の証拠は、アスコルビン酸はまた、トランスフェリン結合鉄の取り込みを調節することを示すセル21で、後半は主要な生理学的な鉄取り込み経路22に対応しています。
アスコルビン酸は哺乳類23,24の正常な中枢神経系の機能に必須である。一緒に副腎皮質、脳下垂体、胸腺、網膜と黄体と、脳は他の体組織23,25-27にアスコルビン酸の相対的な高濃度が含まれています。また、アストロサイト28,29および神経様細胞にグルタミン酸への30の両方の露出がascorbat外空間へとアスコルビン酸の放出を引き起こすことが知られているEはグルタミン酸誘発神経機能障害31に対してニューロンを保護すると考えられている。アストロサイトからのグルタミン酸誘発アスコルビン酸の放出の正確なメカニズムは不明であるが、我々は最近、アストロサイトのグルタミン酸とアスパラギン酸トランスポーター（GLASTによるグルタミン酸の取り込みによる膨潤細胞の関与を示す証拠を提供した。にも知られている興奮性アミノ酸トランスポーターアイソフォーム1 [EAAT1ヒトにおける）とアスコルビン酸塩32のような小さな有機アニオンに対して透過性容積感受性オスモライトおよび陰イオンチャネル（VSOACs）の結果としての活性化。 VSOAC形成に関与する形質膜導管の分子同一性は、33,34同定されていない。
多くのアッセイは、蛍光分光光度アッセイ及びクロマトグラフィー35,36を含む生物学的サンプル中のアスコルビン酸の測定のために開発されてきたが、特異性、感度、interferencに多くのばらつきがある化学汚染物質によるE、エンドポイントの分析物の効果的な直線範囲と安定性。さらに、アッセイの選択に影響を与える他の重要な要因は、迅速、使いやすさや、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）装置などの比較的特殊な装置へのアクセスである。
ここでは、培養細胞における細胞内アスコルビン酸の決定だけでなく、培養細胞からのアスコルビン酸の流出を測定するための別々のアッセイのためのシンプルかつ非常に特異的な比色マイクロプレートアッセイを提示する。後者のアッセイは、ナトリウム依存性アスコルビン酸トランスポーター（SVCTs）が発表しアスコルビン酸の迅速な再取り込みによる細胞からのアスコルビン酸の放出の過小評価の問題を回避することを目指しています。これらのメソッドの両方が私たちの前の出版物19,20,32,37,38の一部で登場してきたが、この原稿は、その効果的な実行のための命令とガイドラインの明示的なセットを提供します。
Protocol
Representative Results
Discussion
本稿では、培養細胞における細胞内および細胞外コンパートメントから派生したアスコルビン酸の測定のための2、迅速な特定と比較的敏感比色マイクロプレートアッセイを提示する。アッセイは、標準的な実験機器や試薬へのアクセスを完了することができます。アッセイに必要な適度に高価な試薬は、それが、L-アスコルビン酸に向けた分析物特異性の高い学位を与…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
私たちは、星状細胞培養の寛大な供給のための博士スティーブン·ロビンソンとMSハニアCzerwinska（モナッシュ大学）に感謝しています。
Materials
| Nunc 96-well flat-bottom plates | Thermo | 269620 | Any flat-bottom 96-well plate can be used |
| Refrigerated benchtop microcentrifuge | Eppendorf | 5415D | A non-refrigerated microcentrifuge that has been equilibrated to temperature in a cold room can also be used |
| Refrigerated bench-top centrifuge | Eppendorf | 5810R | Swing-bucket |
| Bio-Rad Benchmark Plus Microplate Spectrophotometer | Bio-Rad | Any microplate spectrophotometer capable of reading at 593 nm can be used and is recommended. If a filter-based plate reader is used, choose the closest wavelength possible and use the standard-curve method. | |
| Ependorf MixMate (microplate orbital mixer) | Eppendorf | This is a very versatile and reliable microplate mixer and works very well for these assays | |
| General-purpose buffers | |||
| Phosphate-buffered saline (PBS), pH 7.4 | |||
| MOPS-buffered saline (MBS); 137 mM NaCl, 2.7 mM KCl, 15 mM MOPS-Na+, pH 7.3 | |||
| MBS + 5 mM D-glucose (MBS/D) | |||
| HEPES-buffered saline + 5 mM D-glucose (HBS/D); 137 mM NaCl, 5.2 mM KCl, 1.8 mM CaCl2•2 H2O, 0.8 mM MgSO4•7 H2O, 5 mM D-glucose, 20 mM HEPES-Na+, pH 7.3) | |||
| Cell permeabilisation buffer (CPB; 0.1% saponin in PBS) | |||
| General chemicals | |||
| L-ascorbic acid or sodium L-ascorbate | Sigma-Aldrich | Highest purity preparations should be obtained | |
| Dehydro-L-ascorbic acid (DHA) dimer | Sigma-Aldrich | 30790 | Aqueous solutions theoretically yield 2 moles of DHA monomer per mole of DHA dimer |
| Cytochalasin B | Sigma-Aldrich | C6762 | Stock solutions prepared in DMSO or ethanol |
| Ascorbate oxidase (AO) | Sigma-Aldrich | A0157 | Stock solutions (120 U/ml) can be prepared in PBS or MBS and then frozen in aliquots |
| Potassium ferricyanide (FIC) | Sigma-Aldrich | 455989 | Trihydrate |
| Ferene-S (3-(2-Pyridyl)-5,6-di(2-furyl)-1,2,4-triazine-5′,5′′-disulfonic acid disodium salt) | Sigma-Aldrich | 92940 | |
| Sodium L-glutamate | Sigma-Aldrich | ||
| L-glutamine | Sigma-Aldrich | ||
| Saponin | Sigma-Aldrich | 47036 | Prepare a 0.1% stock solution |
| Stock solutions for intracellular ascorbate determination assay | |||
| 3 M sodium acetate (pH 6.0) | |||
| Glacial acetic acid | |||
| 0.2 M citric acid | |||
| 3.3 mM FeCl3 in 0.1 M acetic acid | |||
| 30 mM ferene-S | |||
| 50% (v/v) acetic acid + 30% (w/v) trichloroacetic acid (TCA) | |||
| Stock solutions for ascorbate-efflux assay | |||
| AO (120 U/ml) | |||
| 2.4 mM ferene-S | |||
| 0.12 mM FeCl3 in 0.6 mM sodium-citrate |
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