Reactive oxygen species (ROS) Nachweis und Quantifizierung in Zellen
Reactive oxygen species (ROS) sind Sauerstoff-enthaltende chemisch reaktive Substanzen, wie z.B. Moleküle (Wasserstoffperoxid, H2O2), Ionen (hydroxyl ion, OH-), Radikale (Hydroxylradikal, HO.) oder auch eine Mischung daraus (Superoxidanion Radikal, O2-.). Die Elektronen der äußeren Hülle in diesen Verbindungen liegen entweder ungepaart oder nur schwach gebunden vor. Daraus resultiert ihre Eigenschaft zelluläre Strukturen (Makromoleküle) chemisch anzugreifen und sekundäre Radikale oder oxidierte/peroxidierte neutrale Produkte zu formen. Derart modifizierte Makromoleküle können in ihrer Funktion eingeschränkt sein (z.B. Lipide, DNA) oder aber funktionell stimuliert sein (z.B. oxidativer burst, Arachidonsäurekaskade).
Unter physiologischen, aeroben Bedingungen generieren Mitochondrien mit ihrem oxidativem Stoffwechsel bis zu 3% ROS. Daher verfügen Säugetierzellen über enzymatische und nicht-enzymatische Systeme diesem ROS-Überschuss zu begegnen und zu eliminieren (z.B. Katalase, Superoxiddismutase, Peroxiredoxin usw.). Darüberhinaus erzeugt auch das hier verwendete Atmosphärendruck-Plasma ROS (z.B. HO.), die über die Flüssigkeit in die Zellen eindringen. Am ZIK plasmatis kommen verschiedene Methoden zur intrazellulären ROS-Messung zum Einsatz. Hierbei wird die grundlegende Eigenschaft der ROS, andere Moleküle zu oxidieren, ausgenutzt. Das experimentelle Design basiert auf der Aufnahme eines Farbstoffes in die Zellen, der durch die oxidative Modifikation in der Zelle seine optischen Eigenschaften ändert und mit verschiedenen Geräten/Methoden nachgewiesen werden kann. Einen ersten guten Überblick geben mikroskopische Techniken. Sie geben Informationen über die räumliche Aufteilung des Farbstoffes und den prozentualen Anteil der betroffenen Zellen. Am ZIK plasmatis häufig verwendete Farbstoffe sind Hydroethidium oder 2,7-Dichlorofluorescein (H2DCF). Für quantitative Analysen sind Färbungen im Multiwellplattenformat besser geeignet.
