GOX / CAT系统：一种新颖的酶法，可独立控制细胞培养物中的过氧化氢和低氧。,Advances in Medical Sciences

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GOX / CAT系统：一种新颖的酶法，可独立控制细胞培养物中的过氧化氢和低氧。
Advances in Medical Sciences ( IF 2.5 ) Pub Date : 2009-12-22 , DOI: 10.2478/v10039-009-0042-3
S Mueller ₁ , G Millonig , G N Waite

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在各种水平的氧气和过氧化氢（H2O2）下研究培养细胞中细胞功能的需求不断增加，只能通过常规方法部分满足，例如低氧舱，推注H2O2或氧化还原循环药物。本文介绍了最近开发的由葡萄糖氧化酶（GOX）和过氧化氢酶（CAT）组成的酶促GOX / CAT系统，该系统可独立控制和维持细胞培养物中H2O2和低氧。与缺氧室相反，GOX / CAT系统可在几分钟内以定义的速率更快地诱发缺氧。缺氧的程度取决于GOX活性和氧气从培养基表面到粘附细胞的扩散距离。相反，H2O2含量仅受GOX和CAT活性之比控制。可以在24小时内将其调整为无毒或有毒剂量。因此，GOX / CAT系统模拟了一条非磷酸化的呼吸链，并允许在低氧条件下调节H2O2的水平，从而真正模拟H2O2的释放，例如通过炎症细胞或细胞内来源释放。GOX / CAT可用于解决许多问题，从氧化还原信号传导到移植医学中的缺血/再灌注研究。对缺氧和H2O2都有反应的HIF1α等因素是该新方法特别有吸引力的目标。详细讨论了几种应用，以证明技术要求和潜力。另外，为细胞或分子生物学实验室提供了简化的协议，而没有专用的生物物理设备。GOX / CAT系统模拟了一条非磷酸化的呼吸链，并允许在低氧条件下调节H2O2的水平，从而真正模拟H2O2的释放，例如由炎性细胞或细胞内来源释放。GOX / CAT可用于解决许多问题，从氧化还原信号传导到移植医学中的缺血/再灌注研究。对缺氧和H2O2都有反应的HIF1α等因素是该新方法特别有吸引力的目标。详细讨论了几种应用，以证明技术要求和潜力。另外，为细胞或分子生物学实验室提供了简化的协议，而没有专用的生物物理设备。GOX / CAT系统模拟了一条非磷酸化的呼吸链，并允许在低氧条件下调节H2O2的水平，从而真正模拟H2O2的释放，例如由炎性细胞或细胞内来源释放。GOX / CAT可用于解决许多问题，从氧化还原信号传导到移植医学中的缺血/再灌注研究。对缺氧和H2O2都有反应的HIF1α等因素是该新方法特别有吸引力的目标。详细讨论了几种应用，以证明技术要求和潜力。另外，为细胞或分子生物学实验室提供了简化的协议，而没有专用的生物物理设备。GOX / CAT可用于解决许多问题，从氧化还原信号传导到移植医学中的缺血/再灌注研究。对缺氧和H2O2都有反应的HIF1α等因素是该新方法特别有吸引力的目标。详细讨论了几种应用，以证明技术要求和潜力。另外，为细胞或分子生物学实验室提供了简化的协议，而没有专用的生物物理设备。GOX / CAT可用于解决许多问题，从氧化还原信号传导到移植医学中的缺血/再灌注研究。对缺氧和H2O2都有反应的HIF1α等因素是该新方法特别有吸引力的目标。详细讨论了几种应用，以证明技术要求和潜力。另外，为细胞或分子生物学实验室提供了简化的协议，而没有专用的生物物理设备。

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The GOX/CAT system: a novel enzymatic method to independently control hydrogen peroxide and hypoxia in cell culture.

The increasing demand in studying cellular functions in cultured cells under various levels of oxygen and hydrogen peroxide (H2O2) is only partly fulfilled by conventional approaches such as hypoxia chambers, bolus additions of H2O2 or redox-cycling drugs. This article describes the recently developed enzymatic GOX/CAT system consisting of glucose oxidase (GOX) and catalase (CAT) that allows the independent control and maintenance of both H2O2 and hypoxia in cell culture. In contrast to hypoxia chambers, the GOX/CAT system more rapidly induces hypoxia within minutes at a defined rate. The degree of hypoxia is dependent on the GOX activity and the diffusion distance of oxygen from the medium surface to the adherent cells. In contrast, H2O2 levels are solely controlled by the ratio of GOX and CAT activities. They can be adjusted at non-toxic or toxic dosages over 24 hours. Thus, the GOX/CAT system mimics a non-phosphorylating respiratory chain and allows to adjust H2O2 levels under hypoxic conditions truly simulating H2O2 release e.g. by inflammatory cells or intracellular sources. GOX/CAT can be employed to address many questions ranging from redox signaling to ischemia/reperfusion studies in transplantation medicine. Factors such as HIF1 alpha that respond both to hypoxia and H2O2 are an especially attractive target for the novel methodology. Several applications are discussed in detail to demonstrate the technical requirements and potentials. In addition, simplified protocols are presented for cell or molecular biology labs without dedicated biophysical equipment.

更新日期：2019-11-01

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