Durchflusszytometrischen Durchflussmessung von ROS-Produktion In Makrophagen als Reaktion auf FcγR Vernetzung

Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) sind reaktive Moleküle oder freie Radikale, die Nebenprodukte der aeroben Atmung (rezensiert in ¹). Dazu gehören die Superoxid-Anion, Wasserstoffperoxid, Wasserstoffperoxid, Hydroxyl-radikal und Hydroxyl-Ionen, unter anderem. Unter normalen physiologischen Bedingungen ROS entstehen vor allem durch die Mitochondrien und Nicotinamid Adenin Dinucleotide Phosphat (NADPH) Oxidasen und werden schnell durch verschiedene Enzyme und Proteine wie Superoxid-Dismutase und Glutathion entgiftet. Eine übertriebene Produktion von ROS oder ein Defekt in der Fähigkeit, ROS entfernen führt zu oxidativem Stress, wobei reaktive Sauerstoffspezies den Schaden der Proteine, Lipide und DNA zu zellulären Stresses oder Tod und pathologischen Krankheitszuständen führen zu fördern. Allerdings ist es derzeit geschätzt, dass ROS kann auch als Signalmoleküle (Redox signaling) fungieren, und ROS-vermittelten Modifikation verschiedener Moleküle und Weg Zwischenprodukte zellulären Stoffwechsel, Vermehrung, überleben, entzündliche beeinflussen Signalisierung und Alterung². In phagocytic Zellen spielt ROS eine wesentliche Rolle bei der Bereitstellung von antimikrobielle Aktivität während der sogenannten “respiratorischen Burst”^1,3,4,5,6. Während die Reaktion der Phagozyten auf äußere Reize translozieren Komponenten von der NADPH-Oxidase Komplex (p40^Phox, p47^Phox, p67^Phox) aus dem Zytosol der phagosomal Membran mit gp91phox und p22phox Untereinheiten, und zusammen mit den Maßnahmen der Rac1/2 bilden eine voll funktionsfähige NADPH Oxidase Enzymkomplex. Die montierten NADPH-Oxidase nutzt dann NADPH um Sauerstoff zu Superoxid innerhalb der phagosomal Vakuole zu reduzieren. Superoxid-Anionen können direkt schädigen oder in Wasserstoffperoxid dismutated werden. Superoxid und Wasserstoffperoxid reagieren mit anderen Molekülen, hochreaktive Hydroxyl-Radikale zu generieren. Schaden wird durch Reaktion von diesen ROS mit Eisen-Schwefel-Clustern auf Proteine oder durch Basis Oxidation von DNA, die letztlich zu beschränkten mikrobiellen Stoffwechsel oder Tod der Mikrobe⁵vermittelt. Die Bedeutung der NADPH-Oxidase Enzymkomplex und ROS produziert während der respiratorischen Burst zeigt klinisch bei Patienten mit chronisch granulomatöse Erkrankung (CGD)^{7,8,9, 10}. Personen mit CGD besitzen Mutationen im gp91phox, was zu einem Mangel der ROS-Produktion und Anfälligkeit für rezidivierende Infektionen mit Bakterien und Pilzen, die nicht in der Regel ein Anliegen mit immunkompetenten Individuen sind. Deshalb ob oxidativer Stress, Redox signaling oder Host Verteidigung, die Möglichkeit, Messen ROS-Produktion in Echtzeit ein nützliches Unterfangen.

Mehrere Proben wurden an die Maßnahme ROS Produktion oder die Ergebnisse von oxidativem Stress^11,12,13genutzt. Unter diesen ist eine der am häufigsten verwendeten fluoreszierenden Sonde 2′, 7′ Dichlorodihydrofluorescein Diacetat (RLKV₂-DA)¹⁴. Dieses Molekül ist farblos und lipophil. Diffusion von RLKV₂-DA in der Zellmembran ermöglicht es, von intrazellulären Esterasen, einwirken lassen, die es in RLKV_{2 deacetylates,} wodurch es Zelle undurchlässig. Die Aktionen von mehreren Arten von ROS (Wasserstoffperoxid, Peroxynitrit, Hydroxyl-radikale, Stickstoffmonoxid und Peroxy radikale) auf RLKV₂ oxidieren es in DCF, fluoreszierende (gemeldeten Ex / Em: 485-500 nm/515-530 nm) und kann eine Strömung erfasst werden CYTOMETER ausgestattet mit einem standard-Filter für Fluorescein (FL1 Kanal) festgelegt. Superoxid reagiert nicht stark mit RLKV₂ aber mit einer anderen Sonde Dihydroethidium (DHE) liefern die fluoreszierenden Produkt 2-Hydroxyethidium (sowie andere fluoreszierende Superoxid-unabhängige Oxidationsprodukte)¹⁵reagieren kann. Die fluoreszierende Produkte der DHE Oxidation können erkannt werden, mit Hilfe einer Anregung Wellenlänge von 518 nm und einer Emissionswellenlänge von 605 nm (FL2 Kanal). Obwohl relativ einfach zu bedienen, erfordert Nutzung diese Sonden für die Erkennung von ROS wissen über ihre Grenzen und sorgfältige Einarbeitung der Färbung Verfahren und Kontrollen in den spezifischen Assay wird durchgeführt, um gültige experimentelle Ergebnisse und Schlussfolgerungen. Das folgende Protokoll veranschaulicht die Verwendung eines handelsüblichen Kits mit diesen 2 Sonden durch Durchflusszytometrie ROS messen soll. Wir färben grundierte Knochenmark stammenden Makrophagen mit diesen Sonden und ROS-Produktion durch FcγR Vernetzung zu induzieren. Wir präsentieren repräsentative Daten unter Verwendung dieses Protokolls und betonen entsprechende Vorsichtsmaßnahmen, die für erfolgreiche Experimente durchgeführt werden müssen.