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Method Article
L’objectif du test des substances réactives à l’acide thiobarbiturique est d’évaluer le stress oxydatif dans des échantillons biologiques en mesurant la production de produits de peroxydation lipidique, principalement du malondialdéhyde, en utilisant la spectrophotométrie de longueur d’onde visible à 532 nm. La méthode décrite ici peut être appliquée au sérum humain, aux lysats cellulaires et aux lipoprotéines de basse densité.
Malgré sa spécificité analytique et sa robustesse limitées, le dosage des substances réactives à l’acide thiobarbiturique (TBARS) a été largement utilisé comme mesure générique de la peroxydation lipidique dans les fluides biologiques. Il est souvent considéré comme un bon indicateur des niveaux de stress oxydatif dans un échantillon biologique, à condition que l’échantillon ait été correctement manipulé et stocké. Le test implique la réaction de produits de peroxydation lipidique, principalement le malondialdéhyde (MDA), avec l’acide thiobarbiturique (TBA), ce qui conduit à la formation d’adduits MDA-TBA2 appelés TBARS. TBARS donne une couleur rouge-rose qui peut être mesurée spectrophotométriquement à 532 nm. Le test TBARS est effectué dans des conditions acides (pH = 4) et à 95 °C. Le MDA pur est instable, mais ces conditions permettent la libération de MDA à partir du MDA bis(diméthylacétal), qui est utilisé comme norme analytique dans cette méthode. Le test TBARS est une méthode simple qui peut être complétée en environ 2 h. La préparation des réactifs d’essai est décrite en détail ici. Les chercheurs soucieux de leur budget peuvent utiliser ces réactifs pour plusieurs expériences à faible coût plutôt que d’acheter un kit de test TBARS coûteux qui ne permet la construction que d’une seule courbe standard (et ne peut donc être utilisé que pour une seule expérience). L’applicabilité de ce test TBARS est démontrée dans le sérum humain, les lipoprotéines de basse densité et les lysats cellulaires. Le test est cohérent et reproductible, et des limites de détection de 1,1 μM peuvent être atteintes. Des recommandations pour l’utilisation et l’interprétation du test spectrophotométrique TBARS sont fournies.
La peroxydation lipidique est un processus dans lequel les radicaux libres, tels que les espèces réactives de l’oxygène et les espèces réactives de l’azote, attaquent les doubles liaisons carbone-carbone dans les lipides, un processus qui implique l’extraction d’un hydrogène à partir d’un carbone et l’insertion d’une molécule d’oxygène. Ce processus conduit à un mélange de produits complexes, y compris les radicaux peroxyles lipidiques et les hydroperoxydes comme produits primaires, ainsi que le malondialdéhyde (MDA) et le 4-hydroxynonénal comme produits secondaires prédominants1.
Le MDA a été largement utilisé dans la recherche biomédicale comme marqueur de la peroxydation lipidique en raison de sa réaction facile avec l’acide thiobarbiturique (TBA). La réaction conduit à la formation de MDA-TBA2, un conjugué qui absorbe dans le spectre visible à 532 nm et produit une couleur rouge-rose2. D’autres molécules dérivées de la peroxydation lipidique en plus du MDA peuvent également réagir avec le TBA et absorber la lumière à 532 nm, contribuant ainsi au signal d’absorption global mesuré. De même, la MDA peut réagir avec la plupart des autres grandes classes de biomolécules, ce qui pourrait limiter son accessibilité à la réaction avec TBA3,4. En tant que tel, ce test traditionnel est simplement considéré comme mesurant les « substances réactives de l’acide thiobarbiturique » ou TBARS5.
Lorsqu’il est correctement appliqué et interprété, le test TBARS est généralement considéré comme un bon indicateur des niveaux globaux de stress oxydatif dans un échantillon biologique6. Malheureusement, comme l’ont documenté Khoubnasabjafari et d’autres, le test TBARS est souvent mené et interprété de manière à faciliter les conclusions douteuses3,4,7,8,9,10,11. Les causes en sont principalement enracinées dans les variables pré-analytiques liées à l’échantillon et un manque de robustesse du test qui interdit des variations apparemment mineures dans le protocole d’essai sans changements substantiels dans les résultats du test1,7,12,13.
Les variables préanalytiques liées à la manipulation et au stockage des échantillons biologiques (p. ex., plasma sanguin conservé temporairement à -20 °C)14,15 peuvent avoir un impact majeur sur les résultats des essais TBARS16,17; à tel point que les résultats des tests TBARS ne devraient pas être comparés entre différents laboratoires à moins que des données explicites de validation analytique interlaboratoire ne le justifient. Cette recommandation s’apparente à la façon dont les transferts de Western sont couramment utilisés et interprétés. Les comparaisons des densités de bande sont valables pour les études à l’intérieur du transfert et peut-être à l’intérieur du laboratoire, mais la comparaison des densités de bande entre laboratoires est généralement considérée comme une pratique invalide.
Certains chercheurs ont suggéré que la MDA telle que mesurée par le test TBARS ne répond tout simplement pas aux critères analytiques ou cliniques requis pour un biomarqueur acceptable3,9,10,18,19. En effet, si le test n’avait pas été développé il y a plus de 50 ans, il n’aurait probablement pas acquis l’utilisation généralisée et l’acceptabilité tacite qu’il a aujourd’hui. Bien qu’il existe d’autres tests avec une sensibilité analytique, une spécificité et une robustesse plus élevées utilisés pour déterminer le stress oxydatif, le test TBARS basé sur l’absorbance à 532 nm reste de loin l’un des tests les plus couramment utilisés pour la détermination de la peroxydation lipidique20, et donc l’évaluation du stress oxydatif.
Le test TBARS ne peut être trouvé que sous la forme d’un kit coûteux (plus de 400 dollars américains), dans lequel les instructions ne fournissent pas d’informations détaillées sur la plupart des concentrations des réactifs utilisés. De plus, les réactifs fournis ne peuvent être utilisés que pour une seule expérience, car une seule courbe standard colorimétrique peut être réalisée par kit. Cela peut être problématique pour les chercheurs qui ont l’intention de déterminer les niveaux d’oxydation dans quelques échantillons à différents moments, car la même courbe standard ne peut pas être utilisée à plusieurs reprises. Par conséquent, plusieurs kits doivent être achetés pour plusieurs expériences. Actuellement, à moins qu’un kit coûteux ne soit acheté, il n’existe pas de protocole détaillé sur la façon d’effectuer un test TBARS. Certains chercheurs dans le passé ont vaguement décrit comment effectuer un test TBARS21,22, mais ni un protocole entièrement détaillé ni une vidéo complète sur la façon de mener le test TBARS sans un kit coûteux n’est disponible dans la littérature.
Nous rapportons ici une méthodologie détaillée, validée analytiquement et à cet effet sur la façon d’effectuer un test TBARS de manière simple, reproductible et peu coûteuse. Les changements dans la peroxydation lipidique du sérum humain, des lysats d’HepG2 et des lipoprotéines de basse densité lors du traitement par des ions Cu(II) sont démontrés à titre d’applications illustratives pour le test TBARS. Les résultats démontrent que ce test TBARS est cohérent et reproductible au quotidien.
Des échantillons de sérum humain ont été obtenus auprès de volontaires consentants sous l’approbation de la CISR et conformément aux principes exprimés dans la Déclaration d’Helsinki. Les échantillons ont été codés et anonymisés avant d’être transférés au laboratoire d’analyse.
1. Préparation de l’échantillon
2. Préparation du réactif
ATTENTION: L’acide thiobarbiturique provoque une irritation de la peau et des yeux et peut être nocif par inhalation ou absorption cutanée. L’acide acétique peut endommager les organes internes s’il est inhalé. Préparer toutes les solutions acides dans une hotte.
3. Préparation de l’échantillon étalon de malondialdéhyde bis(diméthylacétal)
REMARQUE: Le malondialdéhyde (MDA) est instable et n’est pas disponible dans le commerce. Cependant, il existe différentes formes chimiques de MDA qui sont disponibles dans le commerce, telles que le sel de tétrabutylammonium MDA, le MDA bis (diméthylacétal) et le MDA bis (diéthyl acétal). De ces trois formes chimiques, MDA bis(diméthyl acétal) est utilisé ici, car la majorité des études utilisent cette même norme21,22. Si vous choisissez d’utiliser les deux autres formes chimiques de MDA, une validation préalable de leur adéquation doit être effectuée.
4. Dosage TBARS
REMARQUE: Une fois que le test TBARS est démarré, il doit être terminé sans s’arrêter.
Dans des conditions acides (pH = 4) et à 95 °C, le malondialdéhyde (MDA) bis(diméthylacétal) donne du MDA23. Le MDA et les congénères chimiques étroitement apparentés réagissent avec deux molécules d’acide thiobarbiturique (TBA) pour produire des composés appelés substances réactives de l’acide thiobarbiturique (TBARS), qui donnent une couleur rouge-rose et ont une absorbance λmax à 532 nm (Figure 1, Figure 2
Malgré ses limites1,3,4,7,8,9,10,12,13,14,15,19 et un manque d’aptitude à la comparaison entre laboratoires, le test TBARS est l’un des plus ...
Les auteurs n’ont pas d’intérêts financiers concurrents ou d’autres conflits d’intérêts à divulguer.
La recherche rapportée ici a été soutenue en partie par l’Institut national du cancer des National Institutes of Health sous le numéro de bourse. R33 CA217702 et le programme Initiative pour maximiser le développement des élèves (IMSD). Le contenu relève de la seule responsabilité des auteurs et ne représente pas nécessairement le point de vue officiel des National Institutes of Health.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1x Sterile PBS pH 7.4 1 L | VWR, PA | 101642--262 | cell lysis reagent |
50 mL self-standing centrifuge tube | Corning, NY | CLS430897 | General material |
96 well plate, Non-Treated, clear, with lid, Non-sterile | Thermo Fisher Scientific, MA | 280895 | To measure absorbance |
Amicon Ultra-0.5 100 kD centrifugal spin filter device | Fisher Scientific, NH | UFC510024 | LDL purification |
Caps for glass tubes | Thermo Fisher Scientific, MA | 14-930-15D | for TBARS assay |
Copper II Chloride | SIGMA, MO | 222011-250G | to induce oxidation |
Culture tubes, Disposable, with Screw-Cap Finish, Borosilicate Glass (13 x 100 mm) | VWR, PA | 53283-800 | for TBARS assay |
Eagle's Minimum Essential Medium (EMEM) | ATCC, VA | HB-8065 | HepG2 cell media |
Eppendorf Safe-Lock Tubes, 1.5 mL | eppendorf, NY | 22363204 | General material |
Eppendorf Safe-Lock Tubes, 2.0 mL | Genesee Sceitific, CA | 22363352 | General material |
Fetal Bovine Serum US Source | Omega Scientific, CA | FB-11 | for cell culture |
Glacial Acetic Acid | SIGMA, MO | 27225-1L-R | TBARS Reagent |
Halt Protease Inhibitor Cocktail (100x) | Thermo Scientific, MA | 87786 | cell lysis reagent |
HEPES | SIGMA, MO | H3375-250G | LDL solvent |
HepG2 Cells | ATCC, VA | HB-8065 | Biological matrix prototype |
Hydrocloric acid (HCl) | Fisher Scientific, NH | A144-212 | cell lysis reagent |
Legend Micro 17 Centrifuge | Thermo Scientific, MA | 75002431 | General material |
Low Density Lipoprotein, Human Plasma | Athens Research & Technology, GA | 12-16-120412 | Biological matrix prototype |
Magnetic Stir Bars, Octagon 6-Assortment | VWR, PA | 58948-025 | General material |
Malondialdehyde bis (dimethyl acetal) | SIGMA, MO | 8207560250 | TBARS Standard |
Multiskan Go Microplate Spectrophotometer | Fisher Scientific, NH | 51119200 | To measure absorbance |
NP-40 | EMD Millipore Corp, MA | 492016-100ML | cell lysis reagent |
Sodium Chloride | SIGMA, MO | S7653-1KG | cell lysis reagent |
Sodium dodecyl sulfate (SDS) | SIGMA, MO | 436143-100G | TBARS Reagent |
Sodium hydroxide | SIGMA, MO | 367176-2.5KG | TBARS Reagent |
SpeedVac Concentrator | Thermo Scientific, MA | SC250EXP | For concentrating cell lysates |
T-75 Flask, Tissue Culture Treated, 250 mL, w/filter cap | USA Scientific, FL | 658175 | cell culture |
Thiobarbituric Acid | SIGMA, MO | T5500-100G | TBARS Reagent |
TRIS base | Fluka, GA | 93362 | cell lysis reagent |
Trypsin (1x) | VWR, PA | 16777-166 | To detach HepG2 cells |
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