Анализ жизнеспособности

Анализ жизнеспособности — это анализ , созданный для определения способности органов , клеток или тканей поддерживать или восстанавливать состояние выживания. ^[2] Жизнеспособность можно отличить от состояний жизни и смерти по принципу «все или ничего», используя количественный индекс, который находится в диапазоне целых чисел от 0 до 1 или, если проще понять, в диапазоне от 0% до 100%. ^[3] Жизнеспособность можно наблюдать по физическим свойствам клеток, тканей и органов. Некоторые из них включают механическую активность, подвижность, например, сперматозоидов и гранулоцитов , сокращение мышечной ткани или клеток, митотическую активность клеточных функций и многое другое. ^[3] Анализы жизнеспособности обеспечивают более точную основу для измерения уровня жизнеспособности организма.

Анализы жизнеспособности могут привести к большему количеству результатов, чем разница между живыми и неживыми. Эти методы можно использовать для оценки успеха методов культивирования клеток , методов криоконсервации , токсичности веществ или эффективности веществ в смягчении воздействия токсичных веществ. ^[4]

Общие методы

Хотя простые визуальные методы наблюдения за жизнеспособностью могут быть полезны, может быть сложно тщательно измерить жизнеспособность организма/части организма, просто используя наблюдение за физическими свойствами. Однако существует множество общих протоколов, используемых для дальнейшего наблюдения за жизнеспособностью с помощью анализов.

Восстановление тетразолия. Одним из полезных способов определения и измерения жизнеспособности является проведение анализа восстановления тетразолия. Тетразолиевый аспект этого анализа, в формуле которого используются как положительные, так и отрицательные заряды, способствует различению жизнеспособности клеток в образце. ^[5]

Восстановление резазурина. Анализы восстановления резазурина очень близки к анализу тетразолия, за исключением того, что они используют силу окислительно-восстановительного процесса для поддержания своей способности отображать жизнеспособность клеток. ^[5]

Маркер жизнеспособности протеазы: можно посмотреть на функцию протеазы в образцах, если они хотят определить жизнеспособность клеток; эта исследовательская практика известна как «Концепция анализа маркеров жизнеспособности протеазы». Действие протеазы прекращается после гибели клетки, поэтому при использовании этого метода проводится четкая линия в определении жизнеспособности клеток. ^[5]

АТФ: АТФ — это обычная энергетическая молекула, о которой многие исследователи обладают обширными знаниями, что позволяет понять, как понимать анализы жизнеспособности. Концепция анализа АТФ представляет собой хорошо известный метод определения жизнеспособности клеток с использованием оценки АТФ и метода, известного как «люцифераза светлячка». ^[5]

Соотношение натрия и калия. Другой вид анализа предполагает изучение соотношения калия и натрия в клетках, которое служит показателем жизнеспособности. Если в клетках нет высокого уровня внутриклеточного калия и если внутриклеточный натрий низкий, то (1) клеточная мембрана может быть повреждена и/или (2) натрий-калиевый насос может работать неправильно. ^[6]^[7]

Цитолиз или утечка мембраны: эта категория включает анализ лактатдегидрогеназы . Подобные анализы содержат стабильный фермент, общий для всех клеток, который можно легко обнаружить, когда клеточные мембраны больше не повреждены. Примеры этого типа анализа включают йодид пропидия , трипановый синий и 7-аминоактиномицин D (7-AAD).

Митохондриальная активность или каспаза: резазурин и формазан ( MTT /XTT) позволяют определять различные стадии процесса апоптоза , который предвещает гибель клеток.

Функциональность: анализы клеточной функции будут очень специфичны для типов анализируемых клеток. Например, подвижность — широко используемый анализ функции сперматозоидов. Выживаемость гамет обычно можно использовать для анализа фертильности . Эритроциты исследовали на деформируемость , осмотическую хрупкость , гемолиз , уровень АТФ и содержание гемоглобина . ^[9] Для трансплантируемых целых органов окончательным анализом является способность поддерживать жизнь после трансплантации, анализ, который не помогает предотвратить трансплантацию нефункциональных органов. ^[10]

Геномная и протеомная: клетки можно анализировать на активацию путей стресса с использованием микрочипов ДНК и белковых чипов.

Проточная цитометрия: автоматизация позволяет анализировать тысячи клеток в секунду. ^[11]

Как и во многих видах анализов жизнеспособности, количественные измерения физиологических функций не указывают на возможность устранения и восстановления повреждений. ^[12] Анализ способности клеточной линии прикрепляться и делиться может быть более показательным для начинающегося повреждения, чем для целостности мембраны. ^[13]

Лягушка и головастик

«Лягушонок» — это тип метода анализа жизнеспособности, в котором в качестве среды используется чашка с агаром и который заключается в нанесении серийных разведений путем закрепления их после того, как они были разведены в жидкости. Некоторые из его ограничений включают в себя то, что он не учитывает общую жизнеспособность и не особенно чувствителен к анализам с низкой жизнеспособностью; однако он известен своим быстрым темпом. ^[1] «Головастик», метод, практикуемый после разработки «лягушки», аналогичен методу «лягушки», но его тестовые клетки разводятся в жидкости, а затем сохраняются в жидкости в процессе исследования. Метод «головастика» можно использовать для точного измерения жизнеспособности культуры, что и отражает его основное отличие от «лягушки». ^[1]

Список методов анализа жизнеспособности

Кальцеин АМ
Клоногенный анализ
Анализ гомодимера этидия
Эванс синий
Гидролиз диацетата флуоресцеина / йодидом пропидия (окрашивание FDA/PI) окрашивание
Проточная цитометрия
формазана Анализы на основе ( MTT /XTT)
Зеленый флуоресцентный белок
Лактатдегидрогеназа (ЛДГ)
Метиловый фиолетовый
Нейтральное поглощение красного цвета ( витальное окрашивание )
Йодид пропидия , пятно ДНК , позволяющее дифференцировать некротические , апоптотические и нормальные клетки .
Резазура
ТУНЕЛЬ-анализ

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с Уэлч АЗ, Кошланд Д.Э. (2013). «Простой анализ колониеобразования в жидкой среде, называемый «головастиком», обеспечивает чувствительную оценку жизнеспособности культуры Saccharomyces cerevisiae». Дрожжи . 30 (12): 501–509. дои : 10.1002/да.2989 . ISSN 1097-0061 . ПМИД 24185677 . S2CID 21664332 .
^ Гаванджи С., Бахтари А., Фамурева А.С., Отман Э.М. (январь 2023 г.). «Цитотоксическая активность растительных лекарственных средств, оцененная in vitro: обзор» . Химия и биоразнообразие . 20 (2): 3–27. дои : 10.1002/cbdv.202201098 . ПМИД 36595710 . S2CID 255473013 .
^ Jump up to: ^а ^б Пегг Д.Е. (1 июня 1989 г.). «Анализ жизнеспособности сохранившихся клеток, тканей и органов». Криобиология . 26 (3): 212–231. дои : 10.1016/0011-2240(89)90016-3 . ISSN 0011-2240 . ПМИД 2743785 .
^ «Обзор датчиков жизнеспособности клеток, пролиферации клеток и функционирования живых клеток — Раздел 15.1 — США» . www.thermofisher.com . Проверено 04 марта 2020 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Найлз А.Л., Моравец Р.А., Ворзелла Т.Дж., Эванс Н.Дж., Рисс Т.Л. (04 марта 2013 г.). «Высокопроизводительный скрининговый анализ для оценки цитотоксичности». В Стейнберге П. (ред.). Высокопроизводительные методы скрининга при тестировании на токсичность . John Wiley & Sons, Inc., стр. 107–127. дои : 10.1002/9781118538203.ch5 . ISBN 978-1-118-53820-3 .
^ Линднер Б., Зейдел Ю. (январь 1983 г.). «Масс-спектрометрический анализ лекарственных изменений содержания Na+ и K+ в одиночных бактериальных клетках» . Журнал общей микробиологии . 129 (1): 51–5. дои : 10.1099/00221287-129-1-51 . ПМИД 6339677 .
^ Пичугин Ю., Фэхи Г.М., Морин Р. (апрель 2006 г.). «Криоконсервация срезов гиппокампа крысы методом витрификации» . Криобиология . 52 (2): 228–40. doi : 10.1016/j.cryobiol.2005.11.006 . ПМИД 16403489 .
^ «Протокол окрашивания проточной цитометрии (FACS) (окрашивание поверхности клеток)» . Йельская медицинская школа – Йельская проточная цитометрия . Проверено 17 октября 2023 г.
^ Хенкельман С., Лагерберг Дж.В., Грааф Р., Рахорст Г., Ван Оверен В. (ноябрь 2010 г.). «Влияние криоконсервации на реологические свойства эритроцитов». Переливание . 50 (11): 2393–401. дои : 10.1111/j.1537-2995.2010.02730.x . ПМИД 20561300 . S2CID 22548108 .
^ Саутард Дж. Х. (июнь 1989 г.). «Анализ жизнеспособности при сохранении органов». Криобиология . 26 (3): 232–8. дои : 10.1016/0011-2240(89)90017-5 . ПМИД 2663353 .
^ Дэйви Х.М. (август 2011 г.). «Жизнь, смерть и между ними: значения и методы в микробиологии» . Прикладная и экологическая микробиология . 77 (16): 5571–6. Бибкод : 2011ApEnM..77.5571D . дои : 10.1128/АЕМ.00744-11 . ПМК 3165249 . ПМИД 21705550 .
^ Кратчфилд А., Диллер К., Брэнд Дж. (1 февраля 1999 г.). «Криоконсервация Chlamydomonas reinhardtii (Chlorophyta)». Европейский журнал психологии . 34 (1): 43–52. Бибкод : 1999EJPhy..34...43C . дои : 10.1080/09670269910001736072 .
^ Вустеман MC, Пегг Д.Е., Робинсон MP, Ван Л.Х., Fitch P (февраль 2002 г.). «Среды для стеклования: токсичность, проницаемость и диэлектрические свойства». Криобиология . 44 (1): 24–37. дои : 10.1016/S0011-2240(02)00002-0 . ПМИД 12061845 .

Дальнейшее чтение

Стоддарт М.Дж. (2011). Жизнеспособность клеток млекопитающих: методы и протоколы . Методы молекулярной биологии. Том. 740. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер. дои : 10.1007/978-1-61779-108-6 . ISBN 978-1-61779-107-9 . S2CID 3704247 .
Рисс Т.Л., Моравец Р.А., Найлз А.Л., Дуэллман С., Бенинк Х.А., Ворзелла Т.Дж. и др. (2004). «Анализ жизнеспособности клеток» . В Ситтампаламе Г.С., Гроссмане А., Бримакомбе К. и др. (ред.). Руководство по проведению анализа . Бетесда (MD): Eli Lilly & Company и Национальный центр развития трансляционных наук. ПМИД 23805433 .

[:2-1] Jump up to: ^а ^б ^с Уэлч АЗ, Кошланд Д.Э. (2013). «Простой анализ колониеобразования в жидкой среде, называемый «головастиком», обеспечивает чувствительную оценку жизнеспособности культуры Saccharomyces cerevisiae». Дрожжи . 30 (12): 501–509. дои : 10.1002/да.2989 . ISSN 1097-0061 . ПМИД 24185677 . S2CID 21664332 .

[2] Гаванджи С., Бахтари А., Фамурева А.С., Отман Э.М. (январь 2023 г.). «Цитотоксическая активность растительных лекарственных средств, оцененная in vitro: обзор» . Химия и биоразнообразие . 20 (2): 3–27. дои : 10.1002/cbdv.202201098 . ПМИД 36595710 . S2CID 255473013 .

[:0-3] Jump up to: ^а ^б Пегг Д.Е. (1 июня 1989 г.). «Анализ жизнеспособности сохранившихся клеток, тканей и органов». Криобиология . 26 (3): 212–231. дои : 10.1016/0011-2240(89)90016-3 . ISSN 0011-2240 . ПМИД 2743785 .

[4] «Обзор датчиков жизнеспособности клеток, пролиферации клеток и функционирования живых клеток — Раздел 15.1 — США» . www.thermofisher.com . Проверено 04 марта 2020 г.

[:1-5] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Найлз А.Л., Моравец Р.А., Ворзелла Т.Дж., Эванс Н.Дж., Рисс Т.Л. (04 марта 2013 г.). «Высокопроизводительный скрининговый анализ для оценки цитотоксичности». В Стейнберге П. (ред.). Высокопроизводительные методы скрининга при тестировании на токсичность . John Wiley & Sons, Inc., стр. 107–127. дои : 10.1002/9781118538203.ch5 . ISBN 978-1-118-53820-3 .

[6] Линднер Б., Зейдел Ю. (январь 1983 г.). «Масс-спектрометрический анализ лекарственных изменений содержания Na+ и K+ в одиночных бактериальных клетках» . Журнал общей микробиологии . 129 (1): 51–5. дои : 10.1099/00221287-129-1-51 . ПМИД 6339677 .

[7] Пичугин Ю., Фэхи Г.М., Морин Р. (апрель 2006 г.). «Криоконсервация срезов гиппокампа крысы методом витрификации» . Криобиология . 52 (2): 228–40. doi : 10.1016/j.cryobiol.2005.11.006 . ПМИД 16403489 .

[8] «Протокол окрашивания проточной цитометрии (FACS) (окрашивание поверхности клеток)» . Йельская медицинская школа – Йельская проточная цитометрия . Проверено 17 октября 2023 г.

[9] Хенкельман С., Лагерберг Дж.В., Грааф Р., Рахорст Г., Ван Оверен В. (ноябрь 2010 г.). «Влияние криоконсервации на реологические свойства эритроцитов». Переливание . 50 (11): 2393–401. дои : 10.1111/j.1537-2995.2010.02730.x . ПМИД 20561300 . S2CID 22548108 .

[10] Саутард Дж. Х. (июнь 1989 г.). «Анализ жизнеспособности при сохранении органов». Криобиология . 26 (3): 232–8. дои : 10.1016/0011-2240(89)90017-5 . ПМИД 2663353 .

[11] Дэйви Х.М. (август 2011 г.). «Жизнь, смерть и между ними: значения и методы в микробиологии» . Прикладная и экологическая микробиология . 77 (16): 5571–6. Бибкод : 2011ApEnM..77.5571D . дои : 10.1128/АЕМ.00744-11 . ПМК 3165249 . ПМИД 21705550 .

[12] Кратчфилд А., Диллер К., Брэнд Дж. (1 февраля 1999 г.). «Криоконсервация Chlamydomonas reinhardtii (Chlorophyta)». Европейский журнал психологии . 34 (1): 43–52. Бибкод : 1999EJPhy..34...43C . дои : 10.1080/09670269910001736072 .

[13] Вустеман MC, Пегг Д.Е., Робинсон MP, Ван Л.Х., Fitch P (февраль 2002 г.). «Среды для стеклования: токсичность, проницаемость и диэлектрические свойства». Криобиология . 44 (1): 24–37. дои : 10.1016/S0011-2240(02)00002-0 . ПМИД 12061845 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]