Summary

Avaliação de danos oxidativos nas células de superfície ocular/células-tronco do rato primário em resposta ao dano ultravioleta-C (UV-C)

Published: February 15, 2020
doi:

Summary

Este protocolo demonstra a detecção simultânea de espécies de oxigênio reativa (ROS), células vivas e células mortas em culturas primárias vivas de células superficiais do rato. 2′,7′-Diclorofluoresceindiacetato, iodeto de propídio e coloração hoechst são usados para avaliar o ROS, células mortas e células vivas, respectivamente, seguidas de imagem e análise.

Abstract

A superfície ocular é submetida a desgaste regular devido a vários fatores ambientais. A exposição à radiação UV-C constitui um risco para a saúde ocupacional. Aqui, demonstramos a exposição de células-tronco primárias da superfície ocular do rato à radiação UV-C. A formação de espécies de oxigênio reativo (ROS) é a leitura da extensão do estresse/dano oxidativo. Em um ambiente in vitro experimental, também é essencial avaliar o percentual de células mortas geradas devido ao estresse oxidativo. Neste artigo, demonstraremos a coloração de 2′,7′-Diclorofluoresceindiacetato (DCFDA) de células-tronco primárias de superfície ocular exposta do rato UV-C e sua quantificação com base nas imagens fluorescentes da coloração DCFDA. A coloração DCFDA corresponde diretamente à geração ROS. Demonstramos também a quantificação de células mortas e vivas por coloração simultânea com iodeto de propídio (PI) e Hoechst 3332, respectivamente, e o percentual de células Positivas DCFDA (ROS positivo) e PI.

Introduction

A superfície ocular (OS) é uma unidade funcional composta principalmente pela camada externa e epíterlia glandular de córnea, glândula lacrimosa, glândula meibomiana, conjuntiva, parte das margens da tampa ocular e invações que transducam sinais1. A camada córnea em forma de cúpula transparente foca luz na retina. Este tecido avascular é composto por componentes celulares, como células epiteliais, ceratocitos e células endoteliais e componentes acelulares, como colágeno e glicosaminoglicanos2. A área é drenada por lágrimas que também fornecem a maioria dos nutrientes. A posição anatômica do SO obriga-o a estar em contato direto com o ambiente externo, muitas vezes expondo-o a vários componentes ásperos, como luz brilhante, micróbios, partículas de poeira e produtos químicos. Esse fator predispõe o SO a lesões físicas e o torna propenso a várias doenças.

O estresse oxidativo é causado devido ao desequilíbrio entre a produção de espécies de oxigênio reativa (ROS) e os mecanismos endógenos de defesa antioxidante3. Ros são classificados em moléculas reativas e radicais livres, ambos derivados de oxigênio molecular (O2) através da fosforilação oxidativa mitocondrial4. O antigo grupo é composto por espécies não radicais como peróxido de hidrogênio (H2O2), oxigênio singlet (1O2) e este último inclui espécies como anões de superóxido (O2) e radicais hidroxilos(• OH),entre outras. Essas moléculas são subprodutos de processos celulares normais e seus papéis foram implicados em importantes funções fisiológicas, como transdução de sinal, expressão genética e defesa hospedeira5. Sabe-se que uma produção aprimorada de ROS é gerada em resposta a fatores como invasão de patógenos, xenobióticos e exposição à radiação ultra violeta (UV)4. Essa superprodução de ROS resulta em estresse oxidativo que leva ao dano de moléculas como ácidos nucleicos, proteínas e lipídios6.

A luz solar natural, a fonte mais predominante de radiação UV, é composta por UV-A (400-320 nm), UV-B (320-290 nm) e UV-C (290-200 nm)7. Uma correlação inversa entre o comprimento de onda e as energias espectrais foi relatada. Embora as radiações NATURAIS UV-C sejam absorvidas pela atmosfera, fontes artificiais como lâmpadas de mercúrio e instrumentos de soldagem emitem e, portanto, constituem um risco ocupacional. Os sintomas de exposição aos olhos incluem fotoqueratite e fotoqueratoconjuntivite8. A produção de ROS é um dos principais mecanismos de infligir danos celulares induzidos por UV9. No presente estudo, demonstramos a detecção de ROS utilizando o método de colorcetato diacetato de 2′,7′-Diclororodihidrofluorescena (DCFDA) em células de superfície ocular primárias do camundongo/células-tronco expostas ao UV-C. A fluorescência verde foi capturada usando microscopia fluorescente. As células foram contra-manchadas com dois corantes, Hoechst 33342 e iodeto de propídio vermelho, para manchar as células vivas e mortas, respectivamente.

Protocol

O experimento foi realizado em células oculares primárias/células-tronco derivadas do olho do rato albino suíço. O uso de animais para a colheita dos olhos para este experimento foi aprovado pelo Comitê Institucional de Ética Animal, Yenepoya (Considerado Universidade) (número de aprovação do IEAC, 6a/19.10.2016). 1. Preparativos de reagentes NOTA: A derivação das células primárias/células-tronco da superfície ocular do camundongo está além do escopo…

Representative Results

DCFDA é um corante incolor que é uma forma quimicamente reduzida de fluoresceína usada como indicador para detectar ROS nas células. Este corante fica preso dentro das células e é facilmente oxidado à diclorodfluoresceína fluorescente (DCF), que emite uma fluorescência verde. Essa fluorescência pode ser detectada usando microscopia fluorescente. As células podem ser visualizadas e correlacionadas com o acúmulo de ROS da seguinte forma: (i) células vivas sem ros emitem alta fluorescência azul; (ii) células …

Discussion

O método de coloração DCFDA descrito aqui permite a visualização de ROS em células vivas oculares primárias do camundongo tratadas com radiação UV-C. Uma vantagem desse método de coloração é que ele também permite que os pesquisadores estudem os efeitos imediatos da UV-C (3 horas após a exposição ao UVC) nas células vivas e sua enumeração simultânea para a porcentagem de ros positivo, bem como, células mortas. Além disso, como o método de coloração é usado nas células vivas, as células podem …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Os autores reconhecem o apoio do Centro de Pesquisa Yenepoya, Yenepoya (Considerado Universidade) para as instalações de infraestrutura.

Materials

2',7'-Dichlorofluorescein diacetate (DCFDA) Sigma D6883 2',7'-Dichlorofluorescein diacetate is fluorogenic probe and is permeable to cells. It is used for quantification of reactive oxygen species.
Cell culture dish (35 mm) Eppendorf SA 003700112 Sterile dishes for culturing the cells.
DMEM High Glucose HiMedia AT007 Most widely used cell culture media, contains 4500 mg/L of glucose.
Fetal Bovine Serum, EU Origin HiMedia RM99955 One of the most important components of cell culture media. It provides growth factors, amino acids, proteins, fat-soluble vitamins such as A, D, E, and K, carbohydrates, lipids, hormones, minerals, and trace elements.
GlutMax Gibco, Thermo Fisher Scientific 35050061 Used as a supplement and an alternative to L-glutamine. It helps in improving cell viability and growth.
HL-2000 Hybrilinker UVP Hybridization oven/UV cross linker
Hoechst 33342 Sigma B2261 Hoechst stain is permeable to both live and dead cells. It binds to double starnded DNA irrespective of wether the cell is dead or alive.
Matrigel Corning Basement membrane matrix
MEM Non-Essential Amino Acids (100X) Gibco, Thermo Fisher Scientific 11140050 Used as a supplement to increase the cell growth and viability.
Penicillin-Streptomycin (Pen-Strep) Gibco, Thermo Fisher Scientific 15140122 Penicillin and streptomycin is used to prevent the bacterial contamination in culture.
Propidium Iodide Sigma P4170 Fluorescent dye which is only permeable to dead cells. It binds with DNA and helps in distinguishing between live and dead cells.
TryplE Express Thermo Fisher Scientific Gentle cell dissociation agent
ZOE Fluorescent Cell Imager Bio-rad

References

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Cite This Article
Bose, B., Kapoor, S., Sen, U., Nihad AS, M., Chaudhury, D., Shenoy P, S. Assessment of Oxidative Damage in the Primary Mouse Ocular Surface Cells/Stem Cells in Response to Ultraviolet-C (UV-C) Damage. J. Vis. Exp. (156), e59924, doi:10.3791/59924 (2020).

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