Linee guida per la misurazione delle specie reattive dell'ossigeno e del danno ossidativo nelle cellule e in vivo

Nature Metabolism volume 4, pagine 651–662 (2022) Citare questo articolo

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I molteplici ruoli delle specie reattive dell’ossigeno (ROS) e le loro conseguenze sulla salute e sulle malattie stanno emergendo in tutte le scienze biologiche. Questo sviluppo ha portato i ricercatori che non hanno familiarità con la complessità dei ROS e le loro reazioni a utilizzare kit e sonde commerciali per misurare i ROS e il danno ossidativo in modo inappropriato, trattando i ROS (un’abbreviazione generica) come se fossero un’entità molecolare discreta. Sfortunatamente, l’applicazione e l’interpretazione di queste misurazioni sono piene di sfide e limitazioni. Ciò può portare a far entrare in letteratura affermazioni fuorvianti e impedire il progresso, nonostante un corpus di conoscenze ben consolidato su come valutare al meglio i singoli ROS, le loro reazioni, il ruolo come molecole di segnalazione e il danno ossidativo che possono causare. In questa dichiarazione di consenso illuminiamo i problemi che possono sorgere con molti approcci comunemente usati per la misurazione dei ROS e del danno ossidativo e proponiamo linee guida per le migliori pratiche. Ci auguriamo che queste strategie siano utili a coloro che ritengono che la loro ricerca richieda la valutazione dei ROS, del danno ossidativo e della segnalazione redox nelle cellule e in vivo.

Le specie reattive dell'ossigeno (ROS) (Riquadro 1) sono intimamente coinvolte nella segnalazione redox ma in alcune situazioni possono anche portare a danno ossidativo. Pertanto, hanno ruoli sia fisiologici che fisiopatologici in biologia1,2,3,4. Di conseguenza, ricercatori provenienti da diversi campi hanno spesso bisogno di misurare i ROS, di valutare gli eventi ossidativi e di indagare la loro importanza biologica utilizzando antiossidanti (Riquadro 1) o inibitori per modulare i fenomeni osservati. Sono disponibili numerosi test e kit commerciali, ma il loro utilizzo e la loro interpretazione sono impegnativi e aperti ad artefatti. Esiste un campo ben consolidato della biofisica/biochimica/chimica incentrato sull'identificazione dei ROS, delle loro reazioni chimiche e dei prodotti del danno ossidativo. Tuttavia, come per molti settori specialistici, questa letteratura può essere difficile da interpretare da parte di coloro che lavorano al di fuori dell’area. Spesso sorgono problemi dovuti alla dipendenza da kit commerciali che pretendono di misurare i "ROS" o il "danno ossidativo", o dall'uso di "antiossidanti" in termini generali, quando il progresso richiede la comprensione di specifici meccanismi molecolari.

Per affrontare questi punti, questo gruppo internazionale ha stabilito linee guida sulla nomenclatura e la misurazione dei ROS, delle reazioni ossidative e del danno ossidativo. Il nostro focus è sulle tecniche utilizzate per misurare i ROS e il danno ossidativo. Questi possono essere applicati al loro ruolo in patologia, ma è anche importante notare che i cambiamenti nei livelli di ROS e i conseguenti cambiamenti nell’attività dei processi cellulari sensibili al redox sono centrali nel campo della segnalazione redox1,2,3,4 . Ci auguriamo che queste linee guida possano essere utili ai ricercatori che si trovano a svolgere esperimenti in questo ambito. Questi argomenti, e in effetti gli approcci che sosteniamo, sono stati trattati in numerose revisioni in passato1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 e che i ricercatori sono fortemente incoraggiati a leggere. Qui distilliamo i punti chiave alla base di questa dichiarazione di consenso.

Specie reattive dell'ossigeno (ROS) è un termine collettivo per le specie derivate dall'O2 che sono più reattive dell'O2 stesso. Il termine include non solo il radicale anione superossido (O2•−) e alcuni altri radicali dell'ossigeno, ma anche alcuni derivati ​​non radicalici dell'O2 come il perossido di idrogeno (H2O2), l'acido ipocloroso (HOCl) e il perossinitrito/acido perossinitroso (ONOO− /ONOOH). Quindi tutti i radicali dell'ossigeno sono ROS, ma non tutti i ROS sono specie radicaliche (quest'ultime essendo definite come specie con uno o più elettroni spaiati). "Reattivo" è un termine relativo; O2•− e H2O2 sono selettivi nelle loro reazioni con le molecole biologiche, lasciandone indenne la maggior parte, mentre •OH attacca tutto (Tabella 1).