Method Article

Imaging-Ansätze zur Bewertung der toxikologischen oxidativen Stress mit genetisch codierte Fluorogenic Sensoren

DOI:

10.3791/56945

February 7th, 2018

In This Article

Summary

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Dieses Manuskript beschreibt die Verwendung von genetisch codierte Fluorogenic Reporter in einer live Cell Imaging-Anwendung für die Prüfung der Harnblase-induzierten oxidativen Stress. Diese experimentelle Ansatz bietet unvergleichliche räumlich-zeitliche Auflösung, Sensitivität und Spezifität vieler die Unzulänglichkeiten der konventionellen Methoden zur Erkennung von toxikologischen oxidativen Stress zu vermeiden.

Abstract

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Während oxidativer Stress eine häufig zitierte toxikologischen Mechanismus ist, leiden einige Mängel, einschließlich Zerstörung der Probe, Einführung der möglichen Artefakte und mangelnder Spezifität für die reaktive konventionelle Methoden zu studieren beteiligten Spezies. So gibt es einen aktuellen Bedarf auf dem Gebiet der Toxikologie für die zerstörungsfreie, sensitive und spezifische Methoden, die verwendet werden können, zu beobachten und zu quantifizieren, intrazellulären Redox-Störungen, häufiger als oxidativer Stress bezeichnet. Hier präsentieren wir Ihnen eine Methode für die Verwendung von zwei genetisch codierte Fluorogenic Sensoren, roGFP2 und HyPer in live Cell imaging Studien verwendet werden, um Fremdstoff-induzierte oxidative Reaktionen zu beobachten. roGFP2 gestalten mit der Glutathion-Redoxpotential (EGSH), während HyPer direkt erkennt Wasserstoffperoxid (H2O2). Beide Sensoren in verschiedenen Zelltypen über Transfektion oder Transduktion ausgedrückt werden können, und können zu bestimmten zellulären Kompartimenten ausgerichtet sein. Am wichtigsten ist, bietet live-Cell-Mikroskopie mit diesen Sensoren hohen räumlichen und zeitlichen Auflösung, der mit herkömmlichen Methoden nicht möglich ist. Änderungen in der Fluoreszenzintensität überwacht bei 510 nm dient als Anzeige für beide genetisch codierte Fluorogenic Sensoren nacheinander begeistert von 404 nm und 488 nm Licht. Diese Eigenschaft macht beide Sensoren ratiometrischen, Beseitigung von gemeinsamen Mikroskopie Artefakte und Berichtigung für Unterschiede bei den Sensor Ausdruck zwischen den Zellen. Diese Methodik kann über eine Vielzahl von fluorometrisch Plattformen in der Lage, spannende und sammeln von Emissionen bei der vorgeschriebenen Wellenlängen, bildet es verwendbar für Gebrauch mit konfokale bildgebenden Systemen, konventionellen Weitfeld-Mikroskopie und Platte Leserinnen und Leser. Beide Fluorogenic genetisch codierten Sensoren wurden in einer Vielzahl von Zelltypen und toxikologischen Studien zur zellulären EGSH und H2O2 Generation in Echtzeit zu überwachen. Die hier skizzierten ist eine standardisierte Methode, die allgemein anpassungsfähig Zelltypen und fluorometrisch plattformübergreifend für die Anwendung von roGFP2 und HyPer im Leben-Zelle toxikologische Bewertungen von oxidativem Stress.

Introduction

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Der Begriff "oxidativer Stress" häufig als einen Mechanismus in der Toxikologie, zitiert ist noch ist selten dieser Begriff konkret beschrieben. Oxidativer Stress kann beziehen sich auf verschiedene intrazelluläre Prozesse, einschließlich der Generierung von reaktiven Sauerstoffspezies, Schäden durch freie Radikale, die Oxidation von antioxidativen Molekülen, und auch die Aktivierung der spezifischen Signalisierung Kaskaden. Ein breites Spektrum von Umweltkontaminanten1,2 und pharmazeutische Wirkstoffe3,4 , oxidativen Stress durch entweder direkte Akti....

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Protocol

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1. Vorbereitung der Zellen

Hinweis: Diese Vorgehensweise beschreibt die Lentivirale Transduktion eine immortalisierte Zelllinie (BEAS-2 b; ATCC, Manassas, VA) die gewünschten Reporter (roGFP2 oder HyPer) zum Ausdruck bringen. Andere Linien/Zelltypen und/oder Methoden des Gentransfers, einschließlich Transfection können genutzt werden, solange dadurch ein Maß an Reporter Ausdruck ausreichend, um eine ausreichende Anzahl von Sensor exprimierenden Zellen pro Gesichtsfeld (in der Regel 5 bis 10 Zellen) zu visualisieren. Wenn Transfektion Methoden zu verwenden, sollte das Verfahren durchgeführt werden, in der Schale, die letztlich für die Methode ....

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Results

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Die Verwendung von roGFP2 und HyPer bei der Erkennung von Änderungen im EGSH und intrazellulären H2O2 wurde zuvor beschriebenen25,36,42,43 und wird hier gezeigt. Konfokale Bilder mit dem Ausdruck roGFP2 bei Baseline und folgenden Zusatz von H2O2 und DVB-t-Zellen sind in Abbildung 2

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Discussion

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Die Verwendung von roGFP2 und HyPer bei der Erkennung von Änderungen im intrazellulären EGSH und H2O2, bzw. wurde gut beschrieben in früheren physiologische und toxikologische Studien 25,35,36 ,39,40,41,42,43. Das Protokoll.......

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Disclosures

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Die Forschung in diesem Artikel beschriebenen wurde bewertet von National Health und ökologischen Auswirkungen Research Laboratory, US Environmental Protection Agency, und zur Veröffentlichung freigegeben. Der Inhalt dieses Artikels dürfen nicht so ausgelegt werden, um die Agentur Politik vertreten, noch stellt die Erwähnung von Handelsnamen oder kommerzielle Produkte Billigung oder Empfehlung für den Einsatz.

Acknowledgements

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Die Autoren möchten Katelyn Lavrich danken für Unterstützung bei der Versuchsplanung und Manuskript bearbeitet.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
roGFP2 PlasmidUniversity of OregonN/AGroßzügiges Geschenk von S.J. Remington
HyPer PlasmidEvrogenFP941
WasserstoffperoxidSigma AldrichH1009
DithiothreitolSigma Aldrich10708984001
9,10-PhenanthrenequinonSigma Aldrich156507
Schwarz Wandschalen mit GlasbodenTed Pella14029-20
ZelllinieAmerican Type Culture CollectionCRL-9609
Keratinozyten-BasalmediumLonza192151
Keratinozyten-Wachstumsmedium BulletKitLonza192060
Excel Microsoft Office SuiteN/A
NIS-Elements AR Imaging SoftwareNikonN/A
Nikon C1si Konfokales Imaging SystemNikonN/A
BEAS-2B

References

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  1. Cross, C. E., et al. Environmental oxidant pollutant effects on biologic systems: a focus on micronutrient antioxidant-oxidant interactions. Am J Respir Crit Care Med. 166, 44-50 (2002).
  2. Kobzik, L.

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Tags

Genetically encoded Fluorogenic SensorsLive cell ImagingOxidative Stress AssessmentroGFP2 SensorHyPer SensorConfocal MicroscopySequential ExcitationFluorescence IntensityRatiometric MeasurementToxicological Oxidative Stress

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