Wpływ środowiska na rozwój stresu oksydacyjnego w śródbłonku - spektroskopowe badania modelowe in vitro

Komórki śródbłonka tworzą pojedynczą warstwę, która wyściela wnętrza naczyń krwionośnych i limfatycznych, stanowiąc naturalną barierę pomiędzy układem krążenia a miąższem narządów. Śródbłonek pełni wiele funkcji regulacyjnych, a zaburzenie jego działania stanowi marker rozwoju chorób układu sercowo-naczyniowego. Ważnym czynnikiem, który może powodować uszkodzenie funkcji śródbłonka jest stres oksydacyjny - zaburzenie równowagi prooksydacyjno-antyoksydacyjnej w kierunku reakcji utleniania wywołane przez wewnętrzne i zewnętrzne czynniki utleniające.Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu zewnętrznego czynnika - wodoronadtlenku tert-butylu (t-BHP) na rozwój stresu oksydacyjnego w komórkach śródbłonka za pomocą konfokalnej mikroskopii ramanowskiej. Badania spektroskopowe prowadzono in vitro na komórkach śródbłonka ludzkiej aorty (HAoEC), poddanych stymulacji t-BHP w stężeniach kolejno: 0, 10, 25, 50, 100 i 250 μM. Uzyskane wyniki poddano analizie chemometrycznej z wykorzystaniem analizy skupień oraz analizy głównych składowych w celu zidentyfikowania zmian wywołanych rozwojem stresu oksydacyjnego w śródbłonku.Wyraźne zmiany oksydacyjne obserwowano w strukturze siateczki śródplazmatycznej oraz jądra. Intensywność pasm ramanowskich przypisanych do białek, DNA, cytochromu i fosfolipidów zmniejszała się, wskazując na uszkodzenia w obrębie tych elementów. Jednocześnie widoczny był wzrost zawartości lipidów w komórkach, a odpowiednie testy wskazały na spadek przeżywalności komórek dla stężeń t-BHP powyżej 10 μM i rozwój stanu zapalnego przy stężeniu t-BHP większym od 50 μM.

Endothelial cells form a single layer that lines all the blood and lymphatic vessels and creates a natural barrier between circulation and organ parenchyma. Endothelium performs many regulatory functions and its dysregulation can be considered as an early indicator of many cardiovascular diseases. An important factor that contributes to the endothelial dysfunction is oxidative stress - a disturbance in the antioxidative-oxidative balance towards oxidation reactions caused by internal and external oxidizing agents.The aim of this study was to investigate the influence of an external factor – tert-butyl hydroperoxide (t-BHP), on the development of oxidative stress in endothelium using confocal Raman microscopy. Spectroscopic studies were conducted in vitro on cultured human aorta endothelial cells (HAoEC) treated with t-BHP concentrations of 0, 10, 25, 50, 100 and 250 μM. Data obtained was analyzed by means of cluster analysis and principal component analysis to indicate changes caused by oxidative stress developing in endothelium.Oxidative changes were captured in the structure of endoplasmic reticulum and nucleus. The intensity of Raman bands assigned to proteins, DNA, cytochrome and phospholipids decreased, indicating damages within their structure. At the same time, an increase in lipids content in cells was observed. In addition, cell viability and inflammation assays showed a decrease in the percentage of metabolically active cells for t-BHP concentrations greater than 10 μM and development of an inflammation for t-BHP levels above 50 μM.