Maja Szelągowska, Justyna Skrzypek, Maciej Gawlik
Postępy w analizie reaktywnych form tlenu (RFT) in situ
2021-09-30
W ostatnich latach obserwuje się szczególny wzrost zainteresowania tematyką reaktywnych form tlenu (RFT). RFT są produkowane w komórkach w warunkach fizjologicznych, jednak w sytuacji zaburzenia równowagi oksydacyjnej może dochodzić do wzrostu ich stężenia, co wpływa niekorzystnie na funkcjonowanie organizmu. Wolnorodnikowe RFT to związki, które zawierają atomy tlenu z niesparowanym elektronem. Wśród tych RFT wymienia się anionorodnik ponadtlenkowy czy rodnik hydroksylowy. RFT niemające niesparowanego elektronu to tlen singletowy, ozon i nadtlenek wodoru. W wyniku zaburzenia równowagi pomiędzy produkcją RFT a obroną antyoksydacyjną, generowany jest stres oksydacyjny (SO). Przyczynia się on do wystąpienia uszkodzeń w DNA, w białkach oraz powoduje peroksydację lipidów, prowadząc do zniszczenia błony komórkowej, a w rezultacie utratę integralności i funkcji komórek, apoptozę i nekrozę. Procesy te stanowią podstawę rozwoju większości chorób cywilizacyjnych, takich jak miażdżyca, nadciśnienie tętnicze, nowotwory czy choroby neurodegeneracyjne. Krytyczny wpływ tych zaburzeń na podstawowe funkcje życiowe podkreśla znaczenie monitorowania poziomu RFT w miejscu ich powstawania (in situ). Precyzyjna wiedza o rzeczywistej produkcji RFT otwiera szersze możliwości diagnostyki wymienionych wyżej chorób. Pozwala ustalić ich genezę, przewidzieć kierunek ich rozwoju oraz umożliwia udoskonalenie procesu leczenia. Istnieje wiele metod służących do oznaczania RFT, niestety żadna z nich nie jest w pełni doskonała. Trudności w diagnostyce RFT przysparza ich wysoka reaktywność przy jednoczesnej niewielkiej trwałości. W poniższym artykule znajduje się opis technik pozwalających na precyzyjne oznaczenie RFT. Wśród tych metod wymienia się chemiluminescencję, fluorescencję, fluorescencję w bliskiej podczerwieni, Amplex Red, metody immunohistochemiczne, elektronowy rezonans spinowy czy użycie detektora magnetycznego z mieszaniem częstotliwości. Istnieje potrzeba wynalezienia metody, dzięki której będzie możliwe szybkie, nieinwazyjne i rzetelne oznaczenie RFT, co w konsekwencji przyczyni się do usprawnienia procesu diagnostycznego wielu chorób.
Słowa kluczowe: reaktywne formy tlenu, in situ, chemiluminescencja, fluorescencja, Amplex Red.
© Farm Pol, 2021, 77(8): 529–535
Advances in the in situ analysis of reactive oxygen species (ROS)
In recent years, a particular increase in interest in the subject of reactive oxygen species (ROS) has been observed. ROS are produced in cells under physiological conditions, but in the event of an oxidative imbalance, an increase in their concentration adversely affects the functioning of the body. Free radical ROS are compounds that contain oxygen atoms with an unpaired electron. These ROS include the superoxide anion radical and the hydroxyl radical. ROS that do not have an unpaired electron are singlet oxygen, ozone and hydrogen peroxide. As a result of the imbalance between ROS generation and antioxidant defence, oxidative stress (OS) arises. It contributes to the damage of DNA and proteins, causes lipid peroxidation, destruction of the cell membrane and, as a result, loss of cell integrity and function, apoptosis and necrosis. These processes are the basis for the development of most civilization diseases, such as atherosclerosis, arterial hypertension, cancer and neurodegenerative diseases. The critical impact of these disorders on basic vital functions emphasizes the importance of monitoring ROS levels at the place of their formation (in situ). Precise knowledge about the actual production of ROS opens up wider possibilities of diagnosing the above-mentioned diseases. It allows to determine their genesis, predict the direction of their development and to improve the treatment process. There are many methods for determining ROS, unfortunately none is completely perfect. Difficulties in the diagnosis of ROS are caused by their high reactivity and low durability. The article describes the techniques that allow for the precise determination of ROS. These include chemiluminescence, fluorescence, near infrared fluorescence, Amplex Red, immunohistochemical methods, electron spin resonance or Frequency Mixing Magnetic Detection (FMMD) There is a need to invent a method that will enable quick, non-invasive and reliable determination of ROS, which in turn will contribute to the improvement of the diagnostic process of many diseases.
Keywords: Reactive Oxygen Species, in situ, chemiluminescence, fluorescence, Amplex Red.
© Farm Pol, 2021, 77(8): 529–535