活性(ROS)是具有化學(xué)活性的含氧分子，是作為細(xì)胞代謝的副產(chǎn)品自然產(chǎn)生的。在生理?xiàng)l件下，ROS水平受到仔細(xì)調(diào)節(jié)，它們?cè)谡＜?xì)胞傳導(dǎo)、細(xì)胞周期、基因表達(dá)和體內(nèi)平衡中充當(dāng)信使。
由于其破壞作用，細(xì)胞有幾個(gè)精心調(diào)節(jié)的系統(tǒng)來(lái)管理過(guò)量的ROS。研究充分的系統(tǒng)是谷胱甘肽-抗壞血酸循環(huán)，它使用NADH和NADPH作為電子供體，將H2O2解毒為H2O。其他系統(tǒng)包括酶，例如超氧化物歧化酶，其催化超氧陰離子(O2-)歧化為O2或H2O2，以及過(guò)氧化氫酶，其催化H2O2分解為H2O和O2。
一、ROS的類型
大多數(shù)細(xì)胞ROS作為線粒體氧化磷酸化的副產(chǎn)物或作為氧化還原酶的金屬催化氧化的中間體。由于氧原子在其外層電子殼的不同軌道上包含兩個(gè)不成對(duì)的電子，因此容易形成自由基。通過(guò)添加電子連續(xù)還原氧導(dǎo)致形成許多ROS，包括超氧陰離子(O2-)、過(guò)氧化氫(H2O2)、羥基自由基(·OH)、次氯酸(HOCI)、過(guò)氧亞硝酸根陰離子(ONOO)和一氧化氮(NO).
二、ROS優(yōu)勢(shì)
高靈敏度： 現(xiàn)代熒光檢測(cè)設(shè)備（共聚焦顯微鏡、流式細(xì)胞儀、微孔板讀數(shù)器）可以檢測(cè)到極低濃度的熒光信號(hào)變化，使得ROS檢測(cè)具有很高的靈敏度，能夠捕捉到生理和病理?xiàng)l件下的細(xì)微變化。
實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)： 這是熒光染料最大的優(yōu)勢(shì)之一?？梢栽诨罴?xì)胞或組織中進(jìn)行實(shí)時(shí)、原位、長(zhǎng)時(shí)間的成像觀察，追蹤ROS產(chǎn)生的時(shí)間動(dòng)態(tài)、空間分布和變化趨勢(shì)，這對(duì)于研究氧化應(yīng)激的動(dòng)力學(xué)過(guò)程至關(guān)重要。
空間分辨率高： 熒光顯微鏡（尤其是共聚焦、雙光子顯微鏡）能夠提供亞細(xì)胞水平的高分辨率圖像，精確揭示ROS在細(xì)胞器（如線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、過(guò)氧化物酶體）內(nèi)的產(chǎn)生位置。
相對(duì)簡(jiǎn)便易用： 操作流程相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化，通常只需將染料加載到細(xì)胞或組織中，孵育后進(jìn)行成像或讀數(shù)即可。許多染料具有細(xì)胞膜通透性，便于活細(xì)胞染色。
適用于高通量篩選： 結(jié)合微孔板讀數(shù)器，可以快速地對(duì)大量樣本（如藥物庫(kù)）進(jìn)行ROS水平的檢測(cè)和篩選，用于藥物研發(fā)（如尋找抗氧化劑或促氧化藥物）。
多樣性： 存在大量針對(duì)不同ROS物種、具有不同光譜特性（激發(fā)/發(fā)射波長(zhǎng)）、不同亞細(xì)胞定位、不同反應(yīng)機(jī)制（開(kāi)啟型、比率型）的染料可供選擇，滿足多樣化的研究需求。
活細(xì)胞兼容性： 許多染料毒性較低，可以在不顯著干擾細(xì)胞生理狀態(tài)的情況下進(jìn)行活細(xì)胞成像。
總結(jié)來(lái)說(shuō)，活性氧（ROS）熒光染料憑借其高靈敏度、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)能力、高空間分辨率以及相對(duì)簡(jiǎn)便的操作，成為研究氧化應(yīng)激、活性氧信號(hào)傳導(dǎo)及其在生理病理過(guò)程中作用的核心工具。它們?cè)诨A(chǔ)研究、疾病機(jī)制探索、藥物研發(fā)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。
使用ROS Brite™DHCF （Cat# 16053）測(cè)量HeLa細(xì)胞中ROS的熒光圖像。H2O2處理：細(xì)胞用ROS Brite™DHCF孵育1小時(shí)，然后用1 mM H2O2在37℃下處理30分鐘。未處理對(duì)照組：HeLa細(xì)胞與ROS Brite™DHCF在37°C下孵育1小時(shí)，不處理H2O2。用帶TRITC濾光片的熒光顯微鏡測(cè)量熒光信號(hào)。