Summary

Una medida cuantitativa de especies reactivas de oxígeno y senescencia asociada a fenotipo secretor en fibroblastos humanos normales durante la senescencia inducida por el oncogén

Published: August 12, 2018
doi:

Summary

ROS intracelular se ha demostrado para desempeñar un papel importante en la inducción de senescencia celular. Aquí, describimos un análisis sensible para cuantificar los niveles ROS durante la senescencia celular. También ofrecemos protocolos para evaluar el fenotipo secretor asociados a senescencia, que supuestamente contribuye a diferentes disfunciones relacionadas con la edad.

Abstract

Senescencia celular se ha considerado un estado de detención del crecimiento irreversible sobre agotamiento de la capacidad proliferativa o la exposición a tensiones diferentes. Estudios recientes han ampliado el papel de la senescencia celular a varios procesos fisiológicos, incluyendo el desarrollo, la cicatrización de heridas, vigilancia inmune y la disfunción relacionada con la edad del tejido. Aunque la detención del ciclo celular es una característica crítica de senescencia celular, una producción de aumento intracelular de oxígeno reactivo (ROS) las especies también se ha demostrado que juegan un papel importante en la inducción de senescencia celular. Además, estudios recientes revelaron que las células senescentes exhiben actividades potente paracrina sobre vecinos células y tejidos a través de un fenotipo secretorio asociada a la senescencia (spas). Fuerte aumento de interés sobre estrategias terapéuticas contra la senescencia celular hace hincapié en la necesidad de un entendimiento preciso de los mecanismos de la senescencia, incluyendo ROS intracelular y el SASP. Aquí, describimos protocolos para evaluar cuantitativamente los niveles ROS intracelulares durante la senescencia celular inducida por el H-Ras utilizando colorante fluorescente sensible al ROS y citometría de flujo. Además, presentamos las técnicas sensibles para el análisis de la inducción de la expresión del mRNA y la secreción de factores de spas. Estos protocolos pueden aplicarse a diversos modelos de senescencia celular.

Introduction

Más de 50 años, Hayflick y Moorhead revelaron que las células normales entren la detención de crecimiento irreversible sobre el agotamiento de su potencial proliferativo después de un cierto número de divisiones celulares1. Este fenómeno se conoce como senescencia replicativa y se cree que correlaciona fuertemente con la envejecimiento2. Aunque la erosión progresiva de los telómeros es considerada una de las principales causas de la senescencia replicativa, varias tensiones celulares, tales como daño del ADN, activación oncogénica y estrés oxidativo, se han divulgado para inducir a otro tipo de senescencia celular se llama “envejecimiento prematuro” o “senescencia inducida por estrés”. Curiosamente, senescencia prematura desempeña un papel supresor de tumor potente sobre la activación de oncogenes como H-Ras y BRAF. Estudios de modelos de ratón y de tejidos humanos han producido evidencia que eran predominante presentes en las lesiones premalignas donde oncogénica Ras y BRAF se activan pero fueron disminuidos en cánceres malignos que se convirtió de biomarcadores de la senescencia celular Estas lesiones3,4,5. Más allá de su papel en el envejecimiento y la supresión tumoral, senescencia celular se ha demostrado en estudios anteriores para jugar un papel en varios procesos fisiológicos, incluyendo la cicatrización de heridas, reparación de tejidos, vigilancia inmune y desarrollo embrionario6.

Aunque la detención de crecimiento ha sido estudiada extensivamente como un sello de senescencia celular7, un importante cuerpo de evidencia sugiere que esa especie intracelular de oxígeno reactivo (ROS) también contribuye a la senescencia celular8. La elevación de los niveles ROS durante varios tipos de senescencia celular, senescencia replicativa como senectud oncogene-inducida (OIS), originalmente se informó hace décadas9,10. Más directamente, el tratamiento exógeno con una dosis subletal de H2O2 induce senescencia11,12. La inhibición de enzimas barrido ROS como SOD1, también causa senescencia prematura13. En contraste, bajo condiciones de oxígeno ambiente y el aumento de retardo barrido ROS el inicio de la senescencia10,14,15. Sin duda, estos resultados indican que los ROS son mediadores importantes o determinantes de la inducción de senescencia celular. Sin embargo, cómo ROS contribuyen a la inducción de senescencia celular y cómo se elevan los niveles ROS durante la senescencia celular requieren una investigación adicional.

Estudios recientes han revelado que las células senescentes tienen actividades paracrinas potente sobre vecinos células y tejidos a través de una spas16,17. En el tejido envejecido, las células senescentes promoción disfunciones relacionadas con la edad del tejido mediante muchas vías a través de spas además de una disminución Autónoma de las células proliferativas. Factores proinflamatorios como la IL-6, IL-8, TGFβ y metaloproteinasas de matriz (MMPs), secretadas por las células senescentes, causan disfunciones relacionadas con la edad del tejido a través de la alteración de la homeostasis del tejido, destrucción de la arquitectura del tejido, senescencia de las células vecinas e inflamación estéril18,19. Sin embargo, SASPs puede tener efectos beneficiosos dependiendo el contexto biológico. Además, la naturaleza heterogenetic del SASPs depende del tipo de células senescentes y la etapa de la célula, haciendo hincapié en la necesidad de más investigación19.

Aquí, describimos técnicas basadas en citometría rápidos y sensibles para evaluar los niveles ROS intracelulares durante infecciones oportunistas. Además, se introducen métodos para el análisis de los factores de spas mediante reacción en cadena de la polimerasa en tiempo real cuantitativa (qPCR) y ELISA.

Protocol

1. induce senectud Oncogene-inducida Preparación de un H-RasV12 retrovirus Capa de la placa de cultivo de 100 mm, añadir 2 mL de 0.001% poly-L-lisina/fosfato tampón salino (PBS) por 5 min a temperatura ambiente. Retirar la solución de poli-l-lisina, mediante una pipeta de vidrio conectada a una aspiradora y lavar la placa de cultivo, añadir 2 mL de 1 x PBS. Placa de 3 x 106 ecotropic BOSC-23 empaquetado sobre la cultura cubierta plato con de Dulb…

Representative Results

En la figura 1se muestra un ejemplo de la senescencia inducida por el H-Ras. Una infección de fibroblastos humanos normales de WI-38 con el retrovirus de H-RasV12 indujo dramáticos cambios morfológicos (figura 1B). Además, como se muestra en la figura 1, actividad tinción de β-gal SA se incrementó notablemente al H-RasV12 expresión. Más del 70% de las células demostraron SA β-gal tinción …

Discussion

Aquí, hemos presentado para el monitoreo de los niveles ROS intracelulares durante la senescencia inducida por el H-Ras en fibroblastos humanos normales WI-38. Niveles ROS intracelulares en células vivas pueden medirse cuantitativamente utilizando el reactivo permeable a la célula DCF-DA y citometría de flujo. Absorción celular, DCF-DA es desacetilado por esterasas intracelulares y, posteriormente, oxidado por ROS para formar altamente fluorescente 2′, 7′-Diclorofluoresceína (DCF). La fluorescencia DCF puede detect…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabajo fue financiado por una beca de la Fundación Nacional de investigación de Corea (2015R1D1A1A01060839) (a Young Yeon Kim) y por una beca de la National Research Foundation de Corea (NRF) financiado por el gobierno de Corea (MSIT) (no. 2016R1A2B2008887 no. 2016R1A5A2007009) (a Jeanho Yun).

Materials

REAGENTS
poly-L-lysine Sigma-Aldrich P2636
BOSC 23 ATCC CRL-11269
FBS GIBCO 16000-044
penicillin/streptomycin wellgene LS202-02
PBS Hyclone SH30013.02
DMEM GIBCO 12800-082
OPTI-MEM  GIBCO 31985-070
pBabe puro-H-RasV12  Addgene 1768
pGAG/pol Addgene 14887
pVSVG Addgene 1733
Turbofect Thermo Fisher Scientific R0531
polybrene Sigma-Aldrich H9268 8 mg/ml
puromycin Sigma-Aldrich P8833 2 mg/ml 
formaldehyde Sigma-Aldrich F8775
5-bromo-4-chloro-3-indolyl β D-galactopyranoside (X-gal) Sigma-Aldrich B4252
potassium ferrocyanide Sigma-Aldrich B4252
potassium ferricyanide Sigma-Aldrich P9387
trypsin-EDTA wellgene LS015-01
DCF-DA Sigma-Aldrich  D6883 10 mM 
Trizol Thermo Fisher Scientific 15596026
MMLV Reverse transcriptase Promega M1701
SYBR Green PCR master 2X mix Takara PR820A
Random Primer Promega C118A
Tween-20 Sigma-Aldrich P9416
Ultra-pure distilled water Invitrogen 10977015
Human IL-6 ELISA assay PeproTech #900-TM16
Human IL-8 ELISA assay PeproTech #900_TM18
EQUIPMENTS
0.45 μm syringe filter sartorius 16555
Parafilm BEMIS  PM-996
Microscope NIKON TS100
Flow cytometer BD Bioscience LSR Fortessa
Amicon Ultra-4ml Merk Millipore UFC800324
NanoDrop spectrophotometer BioDrop 80-3006-61
Real-time PCR System Applied Biosystems ABI Prism 7500
ELISA Reader Molecular Devices EMax microplate reader

References

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Cite This Article
Kim, Y. Y., Um, J., Yun, J. A Quantitative Measurement of Reactive Oxygen Species and Senescence-associated Secretory Phenotype in Normal Human Fibroblasts During Oncogene-induced Senescence. J. Vis. Exp. (138), e57890, doi:10.3791/57890 (2018).

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