Рекомендации по измерению активных форм кислорода и окислительного повреждения в клетках и in vivo

Метаболизм природы, том 4, страницы 651–662 (2022 г.) Процитировать эту статью

71 тыс. доступов

110 цитат

370 Альтметрика

Подробности о метриках

В биологических науках возникают многочисленные роли активных форм кислорода (АФК) и их последствия для здоровья и болезней. Такое развитие событий привело к тому, что исследователи, незнакомые со сложностями АФК и их реакциями, стали использовать коммерческие наборы и зонды для измерения АФК и окислительного повреждения ненадлежащим образом, рассматривая АФК (общее сокращение) как если бы это была отдельная молекулярная сущность. К сожалению, применение и интерпретация этих измерений сопряжены с проблемами и ограничениями. Это может привести к тому, что в литературе появятся вводящие в заблуждение утверждения и затруднить прогресс, несмотря на устоявшиеся знания о том, как лучше всего оценивать отдельные АФК, их реакции, роль сигнальных молекул и окислительный ущерб, который они могут вызвать. В этом консенсусном заявлении мы освещаем проблемы, которые могут возникнуть при использовании многих широко используемых подходов к измерению АФК и окислительного повреждения, и предлагаем рекомендации по передовой практике. Мы надеемся, что эти стратегии будут полезны тем, кто считает, что их исследования требуют оценки АФК, окислительного повреждения и передачи окислительно-восстановительных сигналов в клетках и in vivo.

Активные формы кислорода (АФК) (Вставка 1) тесно участвуют в передаче окислительно-восстановительных сигналов, но в некоторых ситуациях могут также приводить к окислительному повреждению. Следовательно, они играют как физиологическую, так и патофизиологическую роль в биологии1,2,3,4. Следовательно, исследователям из разных областей часто приходится измерять АФК, оценивать окислительные явления и исследовать их биологическую значимость, используя антиоксиданты (Вставка 1) или ингибиторы для модуляции наблюдаемых явлений. Существует множество анализов и коммерческих наборов, но их использование и интерпретация сложны и подвержены артефактам. Существует хорошо зарекомендовавшая себя область биофизики/биохимии/химии, занимающаяся идентификацией АФК, их химических реакций и продуктов окислительного повреждения. Однако, как и во многих специализированных областях, эту литературу может быть сложно интерпретировать тем, кто работает за пределами этой области. Часто проблемы возникают из-за использования коммерческих наборов, которые утверждают, что измеряют «АФК» или «окислительное повреждение», или из-за использования «антиоксидантов» в общих чертах, когда прогресс требует понимания конкретных молекулярных механизмов.

Чтобы решить эти вопросы, эта международная группа разработала рекомендации по номенклатуре и измерению АФК, окислительных реакций и окислительного повреждения. Наше внимание сосредоточено на методах измерения АФК и окислительного повреждения. Это можно применить к их роли в патологии, но также важно отметить, что изменения уровней АФК и последующие изменения в активности окислительно-восстановительных клеточных процессов занимают центральное место в области передачи окислительно-восстановительных сигналов1,2,3,4. . Мы надеемся, что эти рекомендации будут полезны исследователям, проводящим эксперименты в этой области. Эти темы, а также подходы, которые мы защищаем, были освещены во многих обзорах в прошлом1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 и которые исследователям настоятельно рекомендуется прочитать. Здесь мы выделяем ключевые моменты, лежащие в основе этого консенсусного заявления.

Активные формы кислорода (АФК) — это собирательный термин для видов, полученных из O2, которые более реакционноспособны, чем сам O2. Этот термин включает в себя не только анион-радикал супероксида (O2•-) и некоторые другие радикалы кислорода, но также некоторые нерадикальные производные O2, такие как перекись водорода (H2O2), хлорноватистая кислота (HOCl) и пероксинитрит/пероксиазотистая кислота (ONOO-). /ОНУХ). Следовательно, все кислородные радикалы представляют собой АФК, но не все АФК являются радикальными видами (последние определяются как виды с одним или несколькими неспаренными электронами). «Реактивный» — понятие относительное; O2•- и H2O2 избирательно реагируют с биологическими молекулами, оставляя большую часть из них невредимыми, тогда как •OH атакует все (табл. 1).