细胞凋亡是一个有序的生理过程,其早期会发生磷脂酰丝氨酸(PS)外翻—— 正常情况下位于细胞膜内侧的 PS 翻转到外侧,这是凋亡早期的标志性事件。
- Annexin V:一种钙依赖性磷脂结合蛋白,可高特异性、高亲和力地与膜外 PS 结合,通过荧光标记(如 FITC,异硫氰酸荧光素)实现对凋亡早期细胞的识别。
- PI(碘化丙啶):一种核酸染料,无法透过完整细胞膜,但可进入膜破损的细胞(如凋亡晚期细胞或坏死细胞),与 DNA 结合发出红色荧光,用于区分凋亡晚期 / 坏死细胞与活细胞、凋亡早期细胞。
通过双染后流式细胞术或荧光显微镜检测,可将细胞分为四类:
- 活细胞:Annexin V⁻/PI⁻(无荧光)
- 凋亡早期细胞:Annexin V⁺/PI⁻(仅绿色荧光)
- 凋亡晚期细胞:Annexin V⁺/PI⁺(绿色 + 红色荧光)
- 坏死细胞:Annexin V⁻/PI⁺(仅红色荧光,膜完整性早于凋亡被破坏)
- Annexin V-FITC:荧光标记的 Annexin V,通常溶于含防腐剂的缓冲液中,避光保存。
- PI 染色液:高浓度 PI 溶液(需稀释使用),具有潜在毒性和诱变作用,操作时需注意防护。
- Binding Buffer:含钙离子的缓冲液,维持 Annexin V 与 PS 结合所需的离子环境,避免使用无钙缓冲液(如 PBS)替代。
- 说明书:包含具体稀释比例、染色时间、操作步骤及注意事项。
- 细胞收集:贴壁细胞需用胰酶消化(避免过度消化导致细胞膜损伤),悬浮细胞直接离心收集,用冷 PBS 洗涤 2 次以去除培养基成分。
- 洗涤与重悬:将细胞重悬于 Binding Buffer 中,调整浓度至 1×10⁶ cells/mL,确保细胞状态良好(避免机械损伤导致的假阳性)。
- 双染反应:每 100μL 细胞悬液中加入 5μL Annexin V-FITC 和 5μL PI,室温避光孵育 5-15 分钟(时间过短可能染色不充分,过长可能导致 PI 非特异性进入活细胞)。
- 检测:
- 流式细胞术:孵育后加入 400μL Binding Buffer,1 小时内上机检测,激发波长 488nm,FITC 检测通道为 FL1(绿色荧光),PI 检测通道为 FL2 或 FL3(红色荧光)。
- 荧光显微镜:滴加染色后的细胞悬液至载玻片,封片后观察,凋亡早期细胞呈绿色,凋亡晚期细胞呈黄橙色,坏死细胞呈红色。
- 基础研究:探究药物、辐射、细胞因子等对细胞凋亡的诱导或抑制作用。
- 临床检测:评估肿瘤细胞对化疗药物的敏感性,监测免疫细胞的凋亡状态。
- 毒理学研究:检测化学物质或环境因素对细胞的毒性及凋亡诱导效应。
- 避光操作:FITC 和 PI 均易受光漂白,染色及孵育过程需避光,流式检测前样本需置于冰上并尽快上机。
- 钙离子依赖:Binding Buffer 中的钙离子是 Annexin V 结合 PS 的关键,若缓冲液含钙量不足,会导致染色效率下降。
- 细胞浓度:过高的细胞浓度可能导致荧光信号叠加,影响结果分析,建议调整至 1×10⁶ cells/mL 左右。
- 对照设置:需设置空白对照(未染色细胞)、单染对照(仅 Annexin V-FITC 或 PI)用于流式细胞术的荧光补偿调节。
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