異なる動物モデルにおけるNADPHオキシダーゼ活性の生物発光イメージング
Summary
NADPHオキシダーゼは、食細胞内の活性酸素種の主要な供給源（ROS）です。なぜならROSのはかない性質のために、生きている動物のROSレベルを測定し、監視することは困難である。生きたマウスにおけるROSのシリアル定量化のための低侵襲的方法が記載されている。
Abstract
NADPHオキシダーゼは、抗菌剤および抗真菌宿主防御を仲介する重要な酵素である。抗菌宿主防御における役割に加えて、NADPHオキシダーゼは、炎症反応を調節する重要な1シグナリング機能を持っています。したがって、NADPHオキシダーゼ由来のROS生成の "リアルタイム"の動態に測定する方法の開発が防衛、炎症やけがをホストするために関連するメカニズムを理解するための貴重な研究ツールであることが期待されています。
慢性肉芽腫症（CGD）は重篤な感染症や過度の炎症を特徴とNADPHオキシダーゼの遺伝性疾患です。食細胞NADPHオキシダーゼの活性化は、その細胞質サブユニット（P47 phoxの 、P67 phoxの 、およびp40 phoxの ）および膜結合flavocytochrome（gp91 phoxおよびP22 phoxのヘテロ二量体で構成される）へのRacの移行が必要。損失CGDでこれらのNADPHオキシダーゼコンポーネントの結果のいずれかの機能変異の。 CGDの患者と同様に、gp91 phoxの欠損マウスとP47 phoxの欠損マウスは、欠陥のある食細胞NADPHオキシダーゼ活性と障害ホスト防御13、14を持っています。上記のNADPHオキシダーゼ成分を含んでいて食細胞に加えて、他の種々の細胞型は、NADPHオキシダーゼの異なるアイソフォームを発現している。
ここで、我々は生きているマウスではROS産生を定量化すると炎症やけがのモデルでROS生成にNADPHオキシダーゼの貢献を線引きする方法を説明します。このメソッドは、電荷結合素子（CCD）によって記録される発光を発するように、L-012（ルミノールのアナログ）と反応し、ROSに基づいています。 L-012プローブの元の説明では、L-012-依存性化学発光は完全にこの反応で検出された主なROSはスーパーであったことを示す、スーパーオキシドジスムターゼにより廃止されましたオキシドアニオン15。その後の研究では、L-012は、反応性窒素種16、17を含む他のフリーラジカルを検出することができることが示されている。ヒェランら17 ホルボールミリスチン酸アセテート、NADPHオキシダーゼの強力な活性化因子、のその局所適用を示し、発光プローブのL-012を使用してマウスで検出することができオキシダーゼ依存ROS生成をNADPHに導いた。このモデルでは、彼らは、L-012-依存発光はP47 phoxの欠損マウスでは廃止されたことを示した。
我々は、野生型マウスとNADPHオキシダーゼ欠損P47 phoxの-/内ROS生成比較して–次の3つのモデルのマウス2：ザイモサン、NADPHオキシダーゼを活性化することができる壁由来製品プロ炎症性真菌細胞の1）気管内投与、2）盲腸結紮及び穿刺（CLP）、二次急性肺の炎症や損傷を伴う腹腔内敗血症のモデル、3）経口四塩化炭素（ 四塩化炭素）、ROS依存肝損傷のモデル。これらのモデルは、具体的にそれぞれ、非感染性の炎症、複数菌による敗血症、毒素誘発性臓器障害の文脈においてNADPHオキシダーゼ依存ROS生成を評価するために選択した。 P47に野生型マウスでは生物発光を比較phoxの-/ –マウスたちは、これらのモデルにおける生物発光信号にP47 phoxの含有NADPHオキシダーゼによって生成ROSの具体的な貢献を線引きすることができます。
P47に比べて野生型マウスでは増加したROSレベルを示した生物発光イメージング結果phoxの-/ –マウスでは、NADPHオキシダーゼは、炎症性刺激に応答して活性酸素の発生の主な原因であることが示された。この方法は、in vivoで炎症時ROS生成の"リアルタイム"モニタリングのための低侵襲なアプローチを提供します。
Protocol
Discussion
生きている動物での活性酸素種の "リアルタイム"測定（ROS）は、蛍光および化学発光プローブを使用することによって達成することができます。蛍光プローブは、弱い信号対雑音比12を有する苦しむ一方で、説明イメージング技術は、ルミノールベース基板のL-012とROSの化学反応後の発光の検出に敏感である。すべての生物発光イメージング技術と同様に、この方法論は、臓器…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は、NIHのRO1 AI079253と退役軍人局によって資金を供給された。
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalog number | Comments |
| L-012 | Wako Chemicals USA, Inc. | 120-04891 | |
| Zymosan | Sigma, St. Louis, MO | Z4250 | |
| carbon tetrachloride | Sigma, St. Louis, MO | 289116 |
References
- Segal, B., Han, W., Bushey, J. NADPH oxidase limits innate immune response in the lungs in mice. PLoS ONE. 5, e9631 (2010).
- Jackson, S., Gallin, J., Holland, S. M. The p47phox mouse knock-out model of chronic granulomatous disease. J. Exp. Med. 182, 751-758 (1995).
- Gantner, B. N., Simmons, R. M., Underhill, D. M. Collaborative induction of inflammatory responses by dectin-1 and Toll-like receptor 2. J. Exp. Med. 197, 1107-1117 (2003).
- Dejager, L., Pinheiro, I., Libert, C. Cecal ligation and puncture: the gold standard model for polymicrobial sepsis. Trends Microbiol. 19, 198-208 (2011).
- Tsiotou, A. G., Sakorafas, G. H., Bramis, J. Septic shock; current pathogenetic concepts from a clinical perspective. Med. Sci. Monit. 11, 76-85 (2005).
- Fujii, T., Fuchs, B. C., Tanabe, K. K. Mouse model of carbon tetrachloride induced liver fibrosis: Histopathological changes and expression of CD133 and epidermal growth factor. BMC Gastroenterology. 10, 79-90 (2010).
- Kubo, H., Morgensterm, D., Doerschuk, C. M. Preservation of complement-induced lung injury in mice with deficiency of NADPH oxidase. J. Clin. Invest. 97, 2680-2684 (1996).
- Segal, B., Sakamoto, N., Bulkley, G. B. Xanthine oxidase contributes to host defense against Burkholderia cepacia in the p47(phox-/-) mouse model of chronic granulomatous disease. Infect Immun. 68, 2374-2378 (2000).
- Droge, W. Free radicals in the physiological control of cell function. Physiological reviews. 82, 47-95 (2002).
- Jones, D. Radical-free biology of oxidative stress. American journal of physiology. Cell physiology. 295, C849-C868 (2008).
- Hubbard, W. J., Choudhry, M., Chaudry, I. H. Cecal ligation and puncture. Shock. 24, 52-57 .
- Wardman, P. Fluorescent and luminescent probes for measurement of oxidative and nitrosative species in cells and tissues: progress, pitfalls, and prospects. Free Radic. Biol. Med. 43, 995-1022 (2007).
- Pollock, J. D., Williams, D. A., Gifford, M. A. Mouse model of X-linked chronic granulomatous disease, an inherited defect in phagocyte superoxide production. Nat. Genet. 9, 202-209 (1995).
- Aramaki, Y., Y, ., Yoshida, H. A new sensitive chemiluminescence probe, L-012, for measuring the production of superoxide anion by cells. Biochem. Biophys. Res. Commun. 193, 554-559 (1993).
- Daiber, A., Oelze, M., August, M. Detection of superoxide and peroxynitrite in model systems and mitochondria by the luminol analogue L-012. Free Radic. Res. 38, 259-269 (2004).
- Kielland, A., Blom, T., Nandakumar, K. S. In vivo imaging of reactive oxygen and nitrogen species in inflammation using the luminescent probe L-012. Free Radic. Biol. Med. 47, 760-766 (2009).
