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1、細胞凋亡檢測方法一、細胞凋亡的形態(tài)學檢測1?光學顯微鏡和倒置顯微鏡(1)?未染色細胞:凋亡細胞的體積變小、變形,全面皺縮,細胞膜完整但出現(xiàn)發(fā)泡現(xiàn)象,細胞凋亡晚期可見凋亡小體,凋亡小體為數(shù)個圓形小體圍繞在細胞周圍。貼壁細胞出現(xiàn)皺縮、變圓、脫落。 ?。?)?染色細胞:姬姆薩(Giemsa)染色、瑞氏染色等:正常細胞核色澤均一;凋亡細胞染色質濃縮、邊緣化,核膜裂解、染色質分割成塊狀和凋亡小體等典型的凋亡形態(tài);壞死細胞染色淺或沒染上顏色。蘇木素-伊紅(HE)染色:細胞核固縮碎裂、呈藍黑色、胞漿呈淡紅色(凋亡細胞),正常細胞核呈均勻淡藍色或藍色,壞死細胞核呈很淡
2、的藍色或藍色消失。2?熒光顯微鏡和共聚焦激光掃描顯微鏡 一般以細胞核染色質的形態(tài)學改變?yōu)橹笜藖碓u判細胞凋亡的進展情況。常用的DNA特異性染料有:Hoechst?33342,Hoechst?33258,DAPI。三種染料與DNA的結合是非嵌入式的,主要結合在DNA的A-T堿基區(qū)。紫外光激發(fā)時發(fā)射明亮的藍色熒光。Hoechst是與DNA特異結合的活性染料,能進入正常細胞膜而對細胞沒有太大細胞毒作用。Hoechst33342在凋亡細胞中的熒光強度要比正常細胞中要高。DAPI為半通透性,用于常規(guī)固定細胞的染色。PI和Hoechst33342雙標:PI、Hoe
3、chst33342均可與細胞核DNA(或RNA)結合。但PI不能通過正常細胞膜,Hoechst則為膜通透性熒光染料,故細胞在處于壞死或晚期調亡時細胞膜被破壞,這時可為PI著紅色。正常細胞和中早期調亡細胞均可被Hoechst著色,但是正常細胞核的Hoechst著色的形態(tài)呈圓形,淡蘭色,內有較深的蘭色顆粒;而調亡細胞的核由于濃集而呈亮蘭色,或核呈分葉,碎片狀,邊集。故PI著色為壞死細胞;亮蘭色,或核呈分葉狀,邊集的Hoechst著色的為調亡細胞。凋亡細胞體積變小,細胞質濃縮。細胞凋亡過程中細胞核染色質的形態(tài)學改變分為三期:Ⅰ期的細胞核呈波紋狀(ripple
4、d)或呈折縫樣(creased),部分染色質出現(xiàn)濃縮狀態(tài);Ⅱa期細胞核的染色質高度凝聚、邊緣化;Ⅱb期的細胞核裂解為碎塊,產生凋亡小體(圖1)。63?透射電子顯微鏡觀察 凋亡細胞體積變小,細胞質濃縮。凋亡Ⅰ期(pro-apoptosis?nuclei)的細胞核內染色質高度盤繞,出現(xiàn)許多稱為氣穴現(xiàn)象(cavitations)的空泡結構(圖2);Ⅱa期細胞核的染色質高度凝聚、邊緣化;細胞凋亡的晚期,細胞核裂解為碎塊,產生凋亡小體。二、磷脂酰絲氨酸外翻分析(AnnexinV法)磷脂酰絲氨酸(Phosphatidylserine,PS)正常位于細胞膜內側,但
5、在細胞凋亡早期,PS可從細胞膜內側翻轉到細胞膜表面,暴露在細胞外環(huán)境中。磷脂酰絲氨酸的轉位發(fā)生在凋亡早期階段,先于細胞核的改變、DNA斷裂、細胞膜起泡。體內的吞噬細胞可通過識別磷脂酰絲氨酸來清除凋亡細胞。Annexin-V(green)是一種分子量為35~36KD的Ca2+依賴性磷脂結合蛋白,能與PS高親和力特異性結合,細胞處于調亡或壞死時,Annexin-V可為陽性(早期壞死細胞可能為陰性),是檢測細胞早期凋亡的靈敏指標。將Annexin-V進行熒光素(FITC、PE)或biotin標記,以標記了的Annexin-V作為熒光探針,利用流式細胞儀或熒光
6、顯微鏡可檢測細胞凋亡的發(fā)生。PI和Annexin-V雙標:碘化丙啶(propidineiodide,PI)是一種核酸染料,它不能透過完整的細胞膜,但在凋亡中晚期的細胞和死細胞,PI能夠透過細胞膜而使細胞核紅染。因此將Annexin-V與PI匹配使用,就可以將凋亡早晚期的細胞以及死細胞區(qū)分開來。*注意:細胞凋亡時其DNA可染性降低被認為是凋亡細胞標志之一,但這種DNA可染性降低也可能是因為DNA含量的降低,或者是因為DNA結構的改變使其與染料結合的能力發(fā)生改變所致。在分析結果時應該注意。活細胞不能被AnnexinV-FITC或PI染色(右圖左下象限)。早
7、期凋亡細胞因磷脂酰絲氨酸的暴露及具有完整細胞膜,故呈AnnexinV-FITC染色陽性及PI染色陰性(右圖右下象限)。壞死或晚期凋亡的細胞呈AnnexinV-FITC及PI染色雙陽性(右圖右上象限)。*注意:未處理的對照細胞進行常規(guī)培養(yǎng)的過程中也有一小部分的細胞死亡發(fā)生。三、線粒體膜電位的檢測線粒體跨膜電位下降,被認為是細胞凋亡級聯(lián)反應過程中最早發(fā)生的事件,它發(fā)生在細胞核凋亡特征(染色質濃縮、DNA斷裂)出現(xiàn)之前,一旦線粒體DYmt崩潰,則細胞凋亡不可逆轉。線粒體跨膜電位的存在,使一些親脂性陽離子熒光染料可結合到線粒體基質,其熒光的增強或減弱說明線粒體
8、內膜電負性的增高或降低。名稱檢測原理3,3’-Dihexyloxacarbocyanineio