細(xì)胞凋亡檢測可以:
用于腫瘤細(xì)胞和組織在內(nèi)的不同種類病理標(biāo)本研究;
應(yīng)用于臨床診療,新藥研制、生物制品開發(fā)、腫瘤放化療、以及從促凋亡角度探索腫瘤的基因治療;
對(duì)相關(guān)疾病的早期發(fā)現(xiàn)、放化療的療效評(píng)價(jià)具有舉足輕重的地位。
細(xì)胞凋亡的檢測方法有很多,下面介紹 7 種常用的測定方法。
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形態(tài)學(xué)檢測法
實(shí)驗(yàn)方法原理
根據(jù)凋亡細(xì)胞固有的形態(tài)特征,使用合適的顯微鏡檢測凋亡細(xì)胞形態(tài)變化。
光學(xué)顯微鏡和倒置顯微鏡
(1)未染色細(xì)胞:凋亡細(xì)胞的體積變小、變形,細(xì)胞膜完整但出現(xiàn)發(fā)泡現(xiàn)象,細(xì)胞凋亡晚期可見凋亡小體。貼壁細(xì)胞出現(xiàn)皺縮、變圓、脫落。
(2)染色細(xì)胞:常用姬姆薩染色、瑞氏染色等。凋亡細(xì)胞的染色質(zhì)濃縮、邊緣化,核膜裂解、染色質(zhì)分割成塊狀和凋亡小體等典型的凋亡形態(tài)。
熒光顯微鏡和共聚焦激光掃描顯微鏡
一般以細(xì)胞核染色質(zhì)的形態(tài)學(xué)改變?yōu)橹笜?biāo)來評(píng)判細(xì)胞凋亡的進(jìn)展情況。
常用的 DNA 特異性染料有:HO 33342 (Hoechst 33342),HO 33258 (Hoechst 33258),DAPI。三種種染料與 DNA 的結(jié)合是非嵌入式的,主要結(jié)合在 DNA 的 A-T 堿基區(qū)。紫外光激發(fā)時(shí)發(fā)射明亮的藍(lán)色熒光。
Hoechst 是與 DNA 特異結(jié)合的活性染料,儲(chǔ)存液用蒸餾水配成 1 mg/ml 的濃度,使用時(shí)用 PBS 稀釋,終濃度為 10 ug/ml。
DAPI 為半通透性,用于常規(guī)固定細(xì)胞的染色。儲(chǔ)存液用蒸餾水配成 1 mg/ml 的濃度,使用終濃度一般為 10 ug/ml。
結(jié)果評(píng)判:細(xì)胞凋亡過程中細(xì)胞核染色質(zhì)的形態(tài)學(xué)改變分為三期:Ⅰ期的細(xì)胞核呈波紋狀(rippled)或呈折縫樣(creased),部分染色質(zhì)出現(xiàn)濃縮狀態(tài);Ⅱa 期細(xì)胞核的染色質(zhì)高度凝聚、邊緣化;Ⅱb 期的細(xì)胞核裂解為碎塊,產(chǎn)生凋亡小體 (圖 1)。
透射電子顯微鏡觀察
結(jié)果評(píng)判:凋亡細(xì)胞體積變小,細(xì)胞質(zhì)濃縮。凋亡Ⅰ期(pro-apoptosis nuclei)的細(xì)胞核內(nèi)染色質(zhì)高度盤繞,出現(xiàn)許多稱為氣穴現(xiàn)象(cavitations)的空泡結(jié)構(gòu) (圖 2);Ⅱa 期細(xì)胞核的染色質(zhì)高度凝聚、邊緣化;細(xì)胞凋亡的晚期,細(xì)胞核裂解為碎塊,產(chǎn)生凋亡小體。
2
磷脂酰絲氨酸外翻分析(Annexin-V)法態(tài)學(xué)
磷脂酰絲氨酸(Phosphatidylserine,PS)正常位于細(xì)胞膜的內(nèi)側(cè),但在細(xì)胞凋亡的早期,PS 可從細(xì)胞膜的內(nèi)側(cè)翻轉(zhuǎn)到細(xì)胞膜的表面,暴露在細(xì)胞外環(huán)境中 (圖 3)。Annexin-V 是一種分子量為 35~36 KD 的 Ca2+依賴性磷脂結(jié)合蛋白,能與 PS 高親和力特異性結(jié)合。將 Annexin-V 進(jìn)行熒光素(FITC、PE)或 biotin 標(biāo)記,以標(biāo)記了的 Annexin-V 作為熒光探針,利用流式細(xì)胞儀或熒光顯微鏡可檢測細(xì)胞凋亡的發(fā)生。
碘化丙啶 (propidine iodide,PI) 是一種核酸染料,它不能透過完整的細(xì)胞膜,但在凋亡中晚期的細(xì)胞和死細(xì)胞,PI 能夠透過細(xì)胞膜而使細(xì)胞核紅染。因此將 Annexin-V 與 PI 匹配使用,就可以將凋亡早晚期的細(xì)胞以及死細(xì)胞區(qū)分開來。
實(shí)驗(yàn)步驟
懸浮細(xì)胞的染色
將正常培養(yǎng)和誘導(dǎo)凋亡的懸浮細(xì)胞(0.5~1×106)用 PBS 洗 2 次,加入 100 ul Binding Buffer 和 FITC 標(biāo)記的 Annexin-V(20 ug/ml)10 ul,室溫避光 30 min,再加入 PI(50 ug/ml)5 ul,避光反應(yīng) 5 min 后,加入 400 ul Binding Buffer,立即用 FACScan 進(jìn)行流式細(xì)胞術(shù)定量檢測(一般不超過 1 h), 同時(shí)以不加 AnnexinV-FITC 及 PI 的一管作為陰性對(duì)照。
貼壁培養(yǎng)的細(xì)胞染色
先用 0.25% 的胰酶消化,洗滌、染色和分析同懸浮細(xì)胞。
爬片細(xì)胞染色
同上,最后用熒光顯微鏡和共聚焦激光掃描顯微鏡進(jìn)行觀察。
結(jié)果