ROS Detection Enzymes
ROS 检测缺血性中风

从源头对抗纤维化疾病:酶

与炎症和纤维变性相关的疾病可能难以治疗,如今的治疗方法仅可帮助缓解症状,无法解决与根本原因相关的因素。针对疾病发展和恶化过程中涉及的关键成分找出适当的治疗方法,才是改善病人护理的实用方法。

部分最常见的炎症和纤维化疾病包括:

  • 急性呼吸窘迫综合症
  • 慢性阻塞性肺病
  • 肝纤维化
  • 特发性肺纤维化
  • 糖尿病肾脏疾病
  • 神经退行性疾病
    • 阿尔茨海默病
    • 帕金森病
    • 缺血性中风

     

有人猜测,研究这些疾病中出现的酶是缓解病情的有效方法,尤其是相对于目前使用类固醇和/或各种其它消炎药物的治疗方法而言。

氮氧化物酶生成的活性氧

氮氧化物酶生成的活性氧 (ROS) 可对纤维化和炎症性疾病起到显著的作用,这种观点已得到广泛接受。使用氮氧化物抑制剂的药学疗法存在局限性,很少有抑制剂具有功能特异性。研究员们一直在寻找能够在炎症性和纤维化疾病中起到特定功能氮氧化物抑制剂作用的小分子。

Nox1 至 Nox5 和 Duox1 与 Duox2 属于酶的氮氧化物家族,是细胞 ROS 的主要来源。传递电子的线粒体酶也是细胞 ROS 的重要来源。这些 ROS 来源包括以下方面:

  • 过氧化氢 (H2O2)
  • 超氧阴离子 (O2-)

使用电子顺磁共振 (EPR) 检测 O2- 和 H2O2

想要找到检测 O2- H2O2 的可靠方法一直很难,因为常用的 ROS 探针缺乏特异性和反应性,无法同时产生 O2- H2O2Zielonka J 等人认为,特定种类和位点的专用探针可以在研究和发现特定氮氧化物同工酶抑制剂过程中实现更高效高通量的筛查。

此研究的研究员制定了一种快速高通量兼容化验,用于使用两种探针确定 O2- 和 H2O2 的生成:香豆素硼酸和氢化丙唳探针。研究期间,研究员们发现,他们可以使用基于中等通量盘式分析仪的血氧测量和电子顺磁共振 (EPR) 自旋捕获可靠又准确地找出氮氧化物酶抑制剂。

此实验中使用了布鲁克 X 波段 EPR 波谱仪,可以通过自旋捕获帮助找出寿命短的自由基。这种波谱仪可以更好地监测研究的样品中活性氧 (ROS) 的活动。布鲁克 EPR 波谱仪包括:  

  • EMXnano 是一种台式仪器,拥有一流的灵敏度和稳定性、微波和数字化技术以及集成参考标准、液氮变温单元。
  • EMXmicro 是小巧的波谱仪,拥有多频功能和液氦变温单元
  • EMXplus 可提供多频和多重共振选项/功能及液氦变温单元

此外,在本研究使用的多种方法之中,此方法有助于理解所发现的氮氧化物同功酶选择抑制剂的行为机制。研究员们的结论是,严谨和迅速地识别 O2- 和 H2O2 可更加深入地了解 H2O2 和 O2- 生成的酶背后隐藏的生物学奥秘,这有可能帮助发现选择性氮氧化物同种型抑制剂以及改善对炎症和纤维化疾病患者的护理。

 

 

 

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参考文献

  • Zielonka J, Cheng G, Zielonka M, et al. High-throughput Assays for Superoxide and Hydrogen Peroxide: Design of a Screening Workflow to Identify Inhibitors of NADPH Oxidases. J Biol Chem. 2014;289(23):16176–16189.
  • Liang S, Kisseleva T, and Brenner DA. The Role of NADPH Oxidases (NOXs) in Liver Fibrosis and the Activation of Myofibroblasts. Front Physiol. 2016;7:17.
  • Mannam P, Srivastava A, Sugunaraj JP, Lee PJ, and Sauler M. Oxidants in Acute and Chronic Lung Disease. J Blood Lymph. 2014;4:1000128.
  • Cifuentes-Pagano ME, Meijles DN, Pagano PJ. Nox Inhibitors & Therapies: Rational Design of Peptidic and Small Molecule Inhibitors. Curr Pharm Des. 2015;21(41):6023-6035.