细胞凋亡,也称为程序性细胞死亡,是维持机体稳态与清除异常或多余细胞的重要生理过程。在生物医学研究中,准确检测和定量凋亡细胞显得尤为关键。流式细胞术凭借其高通量、多参数、定量的优势,已成为检测细胞凋亡的金标准方法。其中,最为经典的技术便是Annexin V结合/碘化丙啶(PI)双染法。
核心原理
Annexin V能够识别早期凋亡细胞。在凋亡早期,细胞膜的磷脂酰丝氨酸(PS)会从细胞膜的内侧翻转到外侧,成为重要的“吃我”信号。Annexin V是一种钙离子依赖的磷脂结合蛋白,对PS有着极高的亲和力,可以特异性地结合暴露在细胞膜外的PS,从而标记早期凋亡细胞。而碘化丙啶(PI)则可识别晚期凋亡及坏死细胞,作为一种核酸染料,PI无法通过完整的细胞膜,仅在细胞膜完整性丧失时进入细胞,与DNA/RNA结合发出荧光。活细胞及早期凋亡细胞(膜完整)不会被PI染色。
实验步骤
Annexin V/PI双染法示例
- 细胞样本(处理组与对照组)
- 1x Annexin V结合缓冲液(例如:10mM HEPES, 140mM NaCl, 25mM CaCl₂, pH 7.4)
- FITC(或其他荧光素)标记的Annexin V
- 碘化丙啶(PI)溶液(工作浓度通常为1-5μg/mL)
- PBS(无钙镁)
- 胰酶(不含EDTA或低浓度EDTA)或温和细胞刮刀
- 流式管、离心机、冰、移液器及枪头
细胞准备与处理:将细胞接种于培养板/皿中,待其生长至合适密度后施加凋亡诱导因素(如药物、射线、饥饿等)。处理时间应根据实验目的优化(一般几小时到几天),以获得合适的凋亡比例。处理结束时,确保收集充分数量的细胞(通常≥106个/样本)。
上机检测与结果解读
完成染色后1小时内,需进行流式细胞仪检测,以免影响检测结果的准确性。流式细胞分析软件会生成双参数散点图,X轴通常是Annexin V荧光强度,Y轴是PI荧光强度,依据象限划分活细胞、早期凋亡细胞、晚期凋亡细胞及坏死细胞。
注意事项与优化技巧
检测后的细胞应尽快进行流式检测(<1小时),避免自发凋亡。所有操作步骤应轻柔进行,以免造成细胞机械损伤。建议使用不含EDTA的温和消化酶,并严格控制胰酶的消化时间。此外,确保所用的Annexin V结合缓冲液含有足够浓度的Ca2+。
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