Bu protokol, zebra balığı embriyo (ZEM2S) ve karaciğer (ZFL) hücre hatlarında 96 kuyucuklu plakalarda sitotoksisitenin değerlendirilmesi için uyarlanmış yaygın olarak kullanılan sitotoksisite testlerini (Alamar Blue [AB], CFDA-, Nötr Kırmızı ve MTT testleri) sunar.
Balık hücre hatları ekotoksisite çalışmalarında giderek daha fazla kullanılmaya başlanmıştır ve sitotoksisite testleri balık akut toksisitesini tahmin etmek için yöntemler olarak önerilmiştir. Bu nedenle, bu protokol, zebra balığı (Danio rerio) embriyo (ZEM2S) ve karaciğer (ZFL) hücre hatlarında 96 kuyucuklu plakalarda hücre canlılığını değerlendirmek için modifiye edilmiş sitotoksisite testleri sunar. Değerlendirilen sitotoksisite sonlanım noktaları mitokondriyal bütünlük (Alamar Blue [AB] ve MTT testleri), esteraz aktivitesi yoluyla membran bütünlüğü (CFDA-testi) ve lizozomal membran bütünlüğüdür (Nötr Kırmızı [NR] testi). Test maddelerinin 96 delikli bir plakaya maruz bırakılmasından sonra, sitotoksisite testleri yapılır; Burada, AB ve CFDA-aynı anda gerçekleştirilir, ardından aynı plakada NR yapılırken, MTT testi ayrı bir plakada gerçekleştirilir. Bu tahliller için okumalar, AB ve CFDA-için floresan ve MTT ve NR için absorbans ile alınır. Bu balık hücre hatları ile yapılan sitotoksisite testleri, kimyasal maddelerin balıklar üzerindeki akut toksisitesini incelemek için kullanılabilir.
Kimyasal maddelerin insan sağlığı ve çevre açısından güvenlikleri açısından test edilmeleri gerekmektedir. Moleküler ve hücresel biyobelirteçler, düzenleyici kurumlar ve/veya mevzuatlar (örneğin, REACH, OECD, US EPA)1,2 tarafından canlı organizmalar üzerindeki etkileri tahmin etmek için güvenlik değerlendirmelerinde giderek daha fazla dikkate alınmaktadır, çünkü bunlar in vivo advers sonuçtan (örneğin, endokrin bozulma, immünolojik yanıt, akut toksisite, fototoksisite)3,4,5,6,7 . Bu bağlamda, sitotoksisite, balık akut toksisitesini tahmin etmek için bir ölçüm olarak alınmıştır 5,8; Bununla birlikte, ekotoksisite çalışmalarında, balıklar üzerindeki en çeşitli etkilerini (örneğin, endokrin bozucu etkiler) incelemek için kimyasal maddelerin alt sitotoksik konsantrasyonlarını tanımlamak gibi birçok başka uygulamaya sahip olabilir.
Hücre kültürü sistemlerinde (in vitro sistemler), kimyasal maddelerin sitotoksisitesi, sonlanım noktalarının tiplerinde farklılık gösteren yöntemlerle belirlenebilir. Örneğin, bir sitotoksisite yöntemi, hücre ölümü sürecinde gözlenen spesifik morfoloji ile ilgili bir son noktaya dayanabilirken, bir diğeri hücre ölümü, canlılık ve işlevsellik, morfoloji, enerji metabolizması ve hücre bağlanma ve çoğalmasının ölçülmesiyle sitotoksisiteyi belirleyebilir. Kimyasal maddeler hücre canlılığını farklı mekanizmalarla etkileyebilir, bu nedenle kimyasal etkileri tahmin etmek için farklı hücre canlılık sonlanım noktalarını kapsayan sitotoksisite değerlendirmesi gereklidir9.
MTT ve Alamar Blue (AB), hücre metabolik aktivitesine bağlı olarak hücre canlılığı üzerindeki etkileri belirleyen testlerdir. MTT testi, mitokondriyal enzim süksinat dehidrogenaz10’un aktivitesini değerlendirir. Sarımsı 3-[4,5-dimetiltiazol-2il]-2,5-difeniltetrazolyum bromür (MTT) formazan mavisine indirgenmesi sadece canlı hücrelerde meydana gelir ve optik yoğunluğu canlı hücrelerin sayısı ile doğru orantılıdır10. AB testi, resazurinin canlı hücreler tarafından resorufin’e indirgenmesi üzerine floresan ve renk değiştiren mitokondriyal enzimlerin aracılık ettiği hassas bir oksidasyon-indirgeme göstergesidir11; Bununla birlikte, sitozolik ve mikrozomal enzimler de AB ve MTT12’nin azaltılmasına katkıda bulunur. Bu enzimler, alkol ve aldehit oksidoredüktazları, NAD (P) H gibi çeşitli redüktazları içerebilir: kinon oksidoredüktaz, flavin redüktaz, NADH dehidrogenaz ve sitokromlar11.
Nötr Kırmızı (NR) testi, bu boyanın canlı hücrelerin lizozomlarına dahil edilmesine dayanan bir hücre canlılığı testidir13. NR alımı, hücrelerin pH gradyanlarını koruma kapasitesine bağlıdır. Lizozomların içindeki proton gradyanı, sitoplazmadan daha düşük bir pH tutar. Normal fizyolojik pH’da, NR yaklaşık sıfır net yük sunar ve bu da hücre zarlarına nüfuz etmesini sağlar. Böylece, boya şarj olur ve lizozomların içinde tutulur. Sonuç olarak, tutulan NR miktarı ne kadar büyük olursa, canlı hücrelerin sayısı da o kadar fazlaolur 14. Hücre yüzeyine veya lizozomal membranlara zarar veren kimyasal maddeler bu boyanın alımını bozar.
CFDA-testi, 5-karboksifloresein diasetat asetoksimil esterin (CFDA-) 15’in tutulmasına dayanan bir florometrik hücre canlılığı testidir. Bir esteraz substratı olan 5-CFDA-, polar olan ve canlı hücrelerin zarları tarafından geçirgen olmayan floresan bir madde olan karboksifloreseine dönüştürülür15; Böylece, sağlam bir hücre zarının iç tarafında tutulur ve canlı hücreleri gösterir.
Son zamanlarda, RTgill-W1 hücre hattını (gökkuşağı alabalığından kalıcı hücre hattı [Oncorhynchus mykiss] solungaç) kullanarak balık akut toksisitesini değerlendirmek için doğrulanmış bir ISO (Uluslararası Standardizasyon Örgütü) kılavuzunda (ISO 21115: 2019) 16 ve OECD (Ekonomik İşbirliği ve Kalkınma Örgütü) test yönteminde (OECD TG 249) üç sitotoksisite testi (CFDA-, NR ve AB tahlilleri) birleştirilmiştir17 . Balıkların akut toksisitesini tahmin etmek için mevcut hücre bazlı bir yöntem olmasına rağmen, diğer balık türleriyle benzer yöntemler geliştirmek ve yöntemin verimini artırmak için çabalar harcanmıştır. Bazı örnekler arasında, spesifik toksisite yolları18,19 için muhabir genlerle transfekte edilmiş ZFL hücre hatlarının geliştirilmesi, RTgill-W1 hücre hattı20’de fototoksisite testleri ve ZFL ve ZF4 hücre hatlarının (1 günlük embriyolardan türetilen zebra balığı fibroblastik ) çeşitli sitotoksisite tahlilleri ile toksisiteyi değerlendirmek için kullanılması21.
Danio rerio (zebra balığı), sucul toksisite çalışmalarında kullanılan başlıca balık türlerinden biridir; Bu nedenle, balık toksisitesi testi için zebra balığı hücre hatları ile hücre bazlı yöntemler son derece yararlı olabilir. ZFL hücre hattı, karaciğer parankimal hücrelerinin temel özelliklerini sunan ve ksenobiyotikleri 7,22,23,24,25 metabolize edebilen bir zebra balığı epitelyal hepatosit hücre hattıdır. Bu arada, ZEM2S hücre hattı, balık26,27 üzerindeki gelişimsel etkileri araştırmak için kullanılabilecek blastula aşamasından türetilen embriyonik bir zebra balığı fibroblastik hücre hattıdır. Bu nedenle, bu protokol, 96 delikli plakalarda ZFL ve ZEM2S hücre hatları ile yapılacak modifikasyonlarla dört sitotoksisite testini (MTT, AB, NR ve CFDA-testleri) tanımlamaktadır.
Sitotoksisite testleri, in vitro toksisite değerlendirmesi için yaygın olarak kullanılmaktadır ve bu protokol makalesi, zebra balığı hücre hatlarında gerçekleştirilmek üzere modifiye edilmiş dört yaygın olarak kullanılan sitotoksisite tahlilini sunmaktadır (yani, 96 kuyucuklu plaka için hücre yoğunluğu, MTT testinde kuluçka süresi, kimyasal maruz kalma koşulu sırasında FBS tükenmesi ve SC için maksimum kabul edilebilir konsantrasyon). Bu analizler sitotoksisiteyi farklı hücre canl?…
The authors have nothing to disclose.
Bu çalışmanın ortak yazarı, kozmetik alanında mükemmel bir araştırmacı olan ve Brezilya’da kozmetik araştırmalarını teşvik etmeye adanmış Dr. Márcio Lorencini’nin anısına. Yazarlar, ekipman kullanılabilirliği ve Yüksek Öğretim Personelinin İyileştirilmesi için Koordinasyon (CAPES, Brezilya) (Finans Kodu 001) ve Grupo Boticario’nun mali desteği için Fizyoloji Bölümündeki (UFPR) Çok Kullanıcılı Laboratuvara minnettardır.
5-CFDA, AM (5-Carboxyfluorescein Diacetate, Acetoxymethyl Ester) | Invitrogen | C1345 | |
Cell culture plate, 96 well plate | Sarstedt | 83.3924 | Surface: Standard, flat base |
DMEM | Gibco | 12800-017 | Powder, high glucose, pyruvate |
Ham's F-12 Nutrient Mix, powder | Gibco | 21700026 | Powder |
HEPES (1 M) | Gibco | 15630080 | |
Leibovitz's L-15 Medium | Gibco | 41300021 | Powder |
Neutral red | Sigma-Aldrich | N4638 | Powder, BioReagent, suitable for cell culture |
Orbital shaker | Warmnest | KLD-350-BI | 22 mm rotation diameter |
Dulbeccos PBS (10X) with calcium and magnesium | Invitrogen | 14080055 | |
Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL) | Gibco | 15140122 | |
Resazurin sodium salt | Sigma-Aldrich | R7017 | Powder, BioReagent, suitable for cell culture |
RPMI 1640 Medium | Gibco | 31800-014 | Powder |
SFB – Fetal Bovine Serum, qualified, USDA-approved regions | Gibco | 12657-029 | |
Sodium bicarbonate | Sigma-Aldrich | S5761 | Powder, bioreagent for molecular biology |
Thiazolyl Blue Tetrazolium Bromide 98% | Sigma-Aldrich | M2128 | |
Trypan blue stain (0.4%) | Gibco | 15250-061 | |
Trypsin-EDTA (0.5%), no phenol red | Gibco | 15400054 | |
ZEM2S cell line | ATCC | CRL-2147 | This cell line was kindly donated by Professor Dr. Michael J. Carvan (University of Wisconsin, Milwaukee, USA) |
ZFL cell line | BCRJ | 256 |