Biolumineszenz Imaging von NADPH-Oxidase-Aktivität in verschiedenen Tiermodellen

NADPH-Oxidase ist ein kritischer Enzym, das antibakterielle und antimykotische Wirts vermittelt. Zusätzlich zu seiner Rolle in der antimikrobiellen Abwehrmechanismen hat NADPH-Oxidase kritischen Meldefunktionen, die die Entzündungsreaktion ¹ modulieren. Somit ist die Entwicklung einer Methode, um in "real-time" die Kinetik der NADPH-Oxidase-derived ROS-Generation messen erwartet ein wertvolles Forschungsinstrument Mechanismen relevant Verteidigung, Entzündungen und Verletzungen Gastgeber verstehen.

Chronische Granulomatose (CGD) ist eine erbliche Erkrankung des NADPH-Oxidase durch schwere Infektionen und übermäßiger Entzündung aus. Aktivierung der Phagozyten NADPH-Oxidase erfordert Translokation seiner cytosolischen Untereinheiten (p47 ^phox, p67 ^phox und p40 ^phox) und Rac an einen membrangebundenen Flavocytochrom (bestehend aus einer gp91 ^phox und p22 ^phox Heterodimer). VerlustFunktionsverlust-Mutationen in einem dieser NADPH-Oxidase Komponenten ergeben CGD. Ähnlich wie bei Patienten mit CGD haben gp91 ^{phox-defizienten} Mäusen und p47 ^{phox-defizienten} Mäusen defekte Phagozyt NADPH-Oxidase-Aktivität und beeinträchtigter Wirtsabwehr ^{13, 14.} Neben Phagozyten, die die NADPH-Oxidase oben beschriebenen Komponenten enthalten, exprimieren eine Vielzahl von anderen Zelltypen unterschiedliche Isoformen von NADPH-Oxidase.

Hier beschreiben wir eine Methode zur ROS-Produktion in lebenden Mäusen zu quantifizieren und den Beitrag der NADPH-Oxidase zu ROS-Generation in den Modellen von Entzündungen und Verletzungen abzugrenzen. Dieses Verfahren basiert auf ROS Umsetzung mit L-012 (ein Analogon von Luminol) zur Lumineszenz, die durch eine Charge-Coupled Device (CCD) aufgezeichnet wird basierend emittieren. In der ursprünglichen Beschreibung der L-012-Sonde wurde L-012-abhängigen Chemolumineszenz vollständig von Superoxiddismutase aufgehoben, was anzeigt, dass der Haupt-ROS in dieser Reaktion nachgewiesen war superOxidanion ^15. Spätere Studien haben gezeigt, dass L-012 können andere freie Radikale, einschließlich reaktiven Stickstoffspezies ^{16, 17} zu detektieren. Kielland et al. ¹⁷ zeigte, dass die topische Anwendung von Phorbolmyristatacetat, ein potenter Aktivator der NADPH-Oxidase, führte zu Oxidase-abhängigen ROS Generation, die in Mäusen unter Verwendung des lumineszierenden Sonde L-012 detektiert werden könnte NADPH. In diesem Modell zeigten sie, dass L-012-abhängigen Lumineszenz in p47 ^{phox-defizienten} Mäusen wurde aufgehoben.

Wir verglichen ROS-Generation in Wildtyp-Mäusen und NADPH-Oxidase-Mangel p47 ^{phox-/ –} Mäusen ² in den folgenden drei Modelle: 1) intratracheale Verabreichung von Zymosan, eine pro-inflammatorische Pilzzellwand abgeleiteten Produkt, das NADPH-Oxidase aktivieren kann, 2) cecal Ligatur und Punktion (CLP), ein Modell des intra-abdominalen Sepsis mit sekundärer akuter Lungenentzündung und Verletzungen, und 3) mündliche Tetrachlorkohlenstoff(CCl _4), ein Modell der ROS-abhängige Leberschädigung. Diese Modelle wurden speziell ausgewählt, um NADPH-Oxidase-abhängigen ROS-Generation im Rahmen der nicht-infektiösen Entzündungen, polymikrobiellen Sepsis und toxininduzierte Organverletzung auszuwerten sind. Vergleicht man Biolumineszenz in Wildtyp-Mäusen p47 ^{phox-/ –} Mäusen ermöglicht es uns, den spezifischen Beitrag von ROS durch p47 ^{phox-haltigen} NADPH-Oxidase der Biolumineszenz-Signal in diesen Modellen generiert abzugrenzen.

Biolumineszenz-Bildgebung Ergebnisse, die eine erhöhte ROS Ebenen in Wildtyp-Mäusen im Vergleich zu p47 nachgewiesen ^{phox-/ –} Mäusen zeigten, dass NADPH-Oxidase die Hauptquelle der ROS-Generation ist in Reaktion auf entzündliche Reize. Diese Methode bietet eine minimal-invasive Ansatz für "real-time" Überwachung der ROS-Generation während der Entzündung in vivo.