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Imunologia e Infecção

Zellfreie biochemische fluorometrisch enzymatische Assays für Hochdurchsatz-Messung der Lipidperoxidation in High-Density Lipoprotein

Published: October 12, 2017
doi:
10.3791/56325
, , , , , ,
1University of California, Los Angeles, 2Centre for Biomedical Research,Burnet Institute, 3School of Health and Biomedical Sciences,RMIT University, 4Department of Infectious Diseases,Monash University

Summary

Wir beschreiben hier ein fluorometrisch zellfreie biochemischen Assays zur Bestimmung von HDL-Lipidperoxidation. Dieser schnellen und reproduzierbaren Assay kann zur HDL-Funktion in groß angelegte Studien zu bestimmen und zu unserem Verständnis der HDL-Funktion in der menschlichen Krankheit beitragen kann.

Abstract

Niedrige High-density-Lipoprotein-Cholesterin (HDL-C) Ebenen sind einer der leistungsstärksten unabhängigen negative Prädiktoren für arteriosklerotische Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVD). Die Struktur und Funktion von HDL statt HDL-C können Arteriosklerose genauer vorherzusagen. Mehreren Veränderungen HDL Protein- und Lipid kompositorischen, die HDL-Funktion beeinträchtigen in entzündlichen Zuständen wie Arteriosklerose. HDL-Funktion richtet sich normalerweise nach zellbasierte Assays wie Cholesterin-Efflux-Assay, aber diese Tests haben zahlreiche Nachteile fehlende Standardisierung. Zellfreie Assays können robustere Maßnahmen der HDL-Funktion im Vergleich zu zellbasierte Assays geben. HDL-Oxidation beeinträchtigt HDL-Funktion. HDL hat eine Hauptrolle in Lipid Peroxid Transport und hohes Maß an Lipid-Peroxide bezieht sich auf abnormale HDL-Funktion. Lipid-Sonde Interaktionen sollten als Interpretation der Ergebnisse der nicht-enzymatische Fluoreszenz Tests zur Messung der Lipid oxidativen Status berücksichtigt werden. Dies hat uns motiviert, entwickeln eine zellfreie biochemische enzymatische Methode zur HDL Peroxid Lipidgehalt (HDLox) zu ermitteln, die zur HDL Dysfunktion beiträgt. Diese Methode basiert auf der Enzym-Meerrettich-Peroxidase (HRP) und Fluorochrom Amplex Red, die (ohne Cholesterin Oxidase) Peroxid Fettgehalt pro mg von HDL-c quantifizieren kann Hier ist ein Protokoll Describedfor Bestimmung des HDL-Lipid Peroxidation verwenden das Fluorochrom-Reagenz. Assay-Variabilität kann durch strikte Standardisierung der experimentellen Bedingungen reduziert werden. Höhere HDLox Werte sind verringerte HDL antioxidative Funktion zugeordnet. Das Auslesen dieser Assay ist verbunden mit Anzeigen von validierten zellbasierte Assays, Surrogat Maßnahmen von kardiovaskulären Erkrankungen, systemische Entzündung, Immun-Dysfunktion und damit verbundene Risiko für Herz-Kreislauf- und Stoffwechselerkrankungen Phänotypen. Dieser technische Ansatz ist eine robuste Methode zur HDL-Funktion in der menschlichen Krankheit zu beurteilen, wo systemische Entzündung, oxidativer Stress und oxidierten Lipide eine wichtige Rolle (z.B. Arteriosklerose haben).

Introduction

Arteriosklerotische Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVD) ist die führende Ursache des Todes weltweit1,2. Epidemiologische Studien haben gezeigt, dass geringe Mengen an High-density-Lipoprotein (HDL) Cholesterin in der Regel umgekehrt das Risiko für die Entwicklung von Atherosklerose1,2zugeordnet sind. Obwohl einige Studien eine Atheroprotective Rolle für HDL1,2unterstützen, ist der Mechanismus, mit dem HDL die Initiierung und Progression der Atherosklerose dämpft, komplex 3,4. So wurde vermutet, dass die komplexe Struktur und Funktion des HDL statt absolute Ebene Atherosklerose 5,6,7,8genauer vorhersagen können. Mehreren Veränderungen HDL Protein- und Lipid kompositorischen, die HDL-Funktion beeinträchtigen in entzündlichen Zuständen wie Arteriosklerose. Diese i) reduzieren seinen Cholesterin Efflux potenzielle 9, Ii) verringern Sie anti-entzündliche und Erhöhung der HDL-assoziierten entzündungsfördernde Proteine 6,7, (Iii) Abnahme Antioxidans Faktorstufen und Aktivität und HDLs Fähigkeit zur Hemmung der Oxidation von Low Density Lipoprotein (LDLox)10 und iv) Lipid Hydroperoxid Inhalt und Redox-Aktivität (HDLox)9,11zu erhöhen. Robust-Assays, die die Pleotropic Funktionen des HDL (z. B. Cholesterin Efflux, antioxidative Funktion) auswerten können Bestimmung des HDL-HDL-C in der Klinik ergänzen.

HDL-Funktion wird in der Regel durch Zell-basierte Methoden wie das Cholesterin Efflux Assay8,12,13,14bewertet. Diese Methoden haben wesentliche Einschränkungen einschließlich erhebliche Heterogenität in Bezug auf Arten der verwendeten Zellen, Art der Anzeige gemeldet, fehlende Standardisierung und verwirrende Effekte von Triglyceriden 7,15. Diese Nachteile aufwerfen Schwierigkeiten für große klinische Studien16. Zellfreie Assays können robustere Maßnahmen der HDL-Funktion im Vergleich zu zellbasierte Assays geben. Der Cholesterin-Efflux ist eine der wichtigsten Funktionen von HDL, aber es kann nur durch zellbasierte Assays ermittelt werden. Andere Ansätze zur HDL-Funktion wie Proteomics17,18,19,20,21,22,23zu bestimmen, 24 und zellbasierte Monocyte Chemotaxis-Assays HDL Funktion 17,22,25 nicht standardisiert wurden und nicht in großem Maßstab Studien am Menschen verwendet werden.

HDL hat bedeutende antioxidative Atheroprotective Effekt5,6,7,8. Die antioxidative Funktion von HDL wurde im Beisein von LDL in vorherigen Zelle frei fluorometrischen Assays 26bestimmt. Diese biochemischen fluorometrischen Methoden der HDL antioxidative Funktion wurden ursprünglich von Mohamad Navab und Alan Fogelman und ihre Kollegen26entwickelt. Obwohl viele Studien am Menschen diese Methoden verwendet haben, um festzustellen, HDL Funktion 17,18,19,20,21,22,23 ,24, Lipid (HDL)-Lipid (LDL) und Lipid-Fluorochrom Interaktionen begrenzen Reproduzierbarkeit dieser Zelle frei nicht-enzymatische biochemischen Assays HDL Funktion27,28.

Vor kurzem Interesse konzentriert sich auf die funktionellen Konsequenzen der HDL-Oxidation, die das Ergebnis der Oxidation von Lipiden und Proteinen innerhalb von HDL 27,29,30. Frühere Studien haben gezeigt, dass Oxidation von HDL HDL Funktion 27,29,30beeinträchtigt. HDL hat eine Hauptrolle in Lipid Peroxid Transport und hohes Maß an Lipid-Peroxide bezieht sich auf abnormale HDL-Funktion. Somit kann HDL Lipid Peroxid Inhalte zur Bestimmung der HDL-Funktion 9,17,20,31 und angesichts der bekannten Grenzen der vorherige Assays von HDL-Funktion7, 15,27,32, wir entwickelt alternatives fluorometrisch Verfahren, das HDL Lipid Peroxid Inhalt (HDLox) 32quantifiziert. Diese Methode basiert auf der Enzym-Meerrettich-Peroxidase (HRP) und Fluorochrom Amplex Red, die (ohne Cholesterin Oxidase) Peroxid Fettgehalt pro mg von HDL-C 32quantifizieren können. Die biochemische Prinzip des Tests ist in Abbildung 1dargestellt. Wir haben gezeigt, dass diese Fluoreszenz basierenden Ansatz nicht die Grenzen der vorherige HDL Funktion Assays27,28. Dieser Assay wurden weiter verfeinert und in unserem Labor standardisiert, so dass es in großem Maßstab Studien am Menschen selbst mit kryokonservierten Plasma 32,33,34, zuverlässig genutzt werden kann 35 , 36 , 37 , 38 , 39 , 40 , 41 , 42. das Auslesen dieser Assay ist verbunden mit Anzeigen von validierten zellbasierte Assays, Surrogat Maßnahmen der Herz-Kreislauf-Krankheit, systemische Entzündung, Immun-Dysfunktion und damit verbundene Risiko für Herz-Kreislauf- und Stoffwechselerkrankungen Phänotypen 32 , 33 , 34 , 35 , 36 , 37 , 38 , 39. hier beschreiben wir diese einfache, aber robuste Methode zur Messung der HDL Peroxid Lipidgehalt (HDLox). Dieser Assay kann als Werkzeug verwendet werden, um wichtige Forschungsfragen bezüglich der Rolle von HDL-Funktion in der menschlichen Krankheit zu beantworten wo systemische Entzündung, oxidativer Stress und oxidierten Lipide haben eine wichtige Rolle (z.B. Arteriosklerose)32.

Protocol

alle Experimente mit menschlichen biologischen Proben wurden mit Genehmigung der Ethik an der Universität von Kalifornien-Los Angeles, Los Angeles und der Alfred Hospital menschliche Ethik-Kommission, Melbourne durchgeführt. Hinweis: Es gibt viele Variationen der Fluorochrom HDL-Funktion Assay (siehe Diskussion) 32. Im folgenden beschreiben wir das Protokoll, das die beständigsten und reproduzierbare Ergebnisse liefert. Eine Übersicht des Tests ist in <strong cla…

Representative Results

50 µL jeder HDL-Probe werden in jedem Brunnen wie in Schritt 7.3 hinzugefügt. 50 µL HRP-Lösung 5 U/mL (0,25 U) werden dann in jedem Brunnen wie in Schritt 7,5 hinzugefügt. Proben sind für 30 min bei 37 ° C wie in Schritt 7.6 inkubiert. 50 µL Reagenz Fluorochrom sind dann in jedem Brunnen wie in Schritt 7,7 (Endkonzentration von 300 µM) hinzugefügt. Das fluoreszierende auslesen (im Dunkeln) wird dann jede Minute mehr als 120 Minuten bei 37 ° C mit einem fluoreszierenden Platte-L…

Discussion

Das hier beschriebene Protokoll bietet ein robustes Werkzeug um wichtige Forschungsfragen bezüglich der Rolle von HDL-Funktion bei Arteriosklerose und menschliche Krankheit zu beantworten. Der Assay quantifiziert den HDL Lipid Peroxid Inhalt pro mg HDL-C enzymatische Verstärkung (HRP). Dieser Ansatz vermeidet bekannte Einschränkungen der vorherige HDL-Funktion-Assays (z. B. Cholesterin-Efflux-Assay) einschließlich erhebliche Heterogenität in Bezug auf Arten der verwendeten Zellen, Art der Anzeige gemeldet, fehlende …

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Die Autoren erkennen dankbar die Arbeit von Dr. Mohamad Navab, Alan Fogelman und Srinivasa Reddy für ihre Schlüsselrolle bei der Entwicklung der früheren Iterationen dieses Modells. T.A.A. wird unterstützt durch eine RMIT University Vice-Chancellor Postdoctoral Fellowship. AJ und AH werden durch NHMRC Projekt Grant 1108792 unterstützt. TK stützt sich auf NIH gewährt NIH K08AI08272, NIH/NCATS Grant # µL1TR000124.

Materials

Experimental Reagents
HDL PEG (Polyethylene Glycol) Precipitating Reagent Pointe Scientific H7511
Amplex Red reagent. Life Technologies, Grand Island, NY A12216 Amplex Red Cholesterol Assay Kit.
• ≤–20°C • Desiccate
• Protect from light
DMSO. Life Technologies, Grand Island, NY A12216 Amplex Red Cholesterol Assay Kit.
• ≤–20°C • Desiccate
• Protect from light
Horse Radish Peroxidase (HRP) Life Technologies, Grand Island, NY A12216 Amplex Red Cholesterol Assay Kit.
• ≤–20°C • Desiccate
• Protect from light
Cholesterol Esterase. Life Technologies, Grand Island, NY A12216 Amplex Red Cholesterol Assay Kit.
• ≤–20°C • Desiccate
• Protect from light
 Cholesterol Reference standard Life Technologies, Grand Island, NY A12216 Amplex Red Cholesterol Assay Kit.
• ≤–20°C • Desiccate
• Protect from light
 Resorufin fluorescense Reference standard Life Technologies, Grand Island, NY A12216 Amplex Red Cholesterol Assay Kit.
• ≤–20°C • Desiccate
• Protect from light
5x Reaction Buffer. Life Technologies, Grand Island, NY A12216 Amplex Red Cholesterol Assay Kit.
• ≤–20°C • Desiccate
• Protect from light
HDL Cholesterol Automated Reagent ThermoFisher Scientific Co., San Jose, CA, USA. TR39601
Name Company Catalog Number Comments
Plasticware 
96-well plates (polypropylene, flat bottom, clear). Sigma Aldrich M0687
96-well plates (polypropylene, flat bottom, black). Sigma Aldrich M9936
1.5 mL Eppendorf tubes Eppendorf 0030 125.150
ClipTip 200, sterile ThermoFisher Scientific Co., San Jose, CA, USA. 14-488-058
Thermo Scientific Multichannel Pipettes, 8-channel, 125  ThermoFisher Scientific Co., San Jose, CA, USA.  14-387–955
Name Company Catalog Number Comments
Software 
Gen5 2.01 software Biotek, Vermont, USA NA
Name Company Catalog Number Comments
Equipment
Gen5 Plate reader Biotek, Vermont, USA NA
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Sen Roy, S., Nguyen, H. C. X., Angelovich, T. A., Hearps, A. C., Huynh, D., Jaworowski, A., Kelesidis, T. Cell-free Biochemical Fluorometric Enzymatic Assay for High-throughput Measurement of Lipid Peroxidation in High Density Lipoprotein. J. Vis. Exp. (128), e56325, doi:10.3791/56325 (2017).
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