细胞凋亡检测是生物学和医学研究中的重要环节,用于确定细胞是否发生了程序性死亡。细胞凋亡是一种由基因决定的细胞自动结束生命的过程,它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等,与生物体的正常发育、免疫系统控制、老化细胞清除等密切相关。以下是细胞凋亡检测的主要方法:
一、形态学检测
光学显微镜和倒置显微镜:
凋亡细胞的体积变小、变形,细胞膜完整但出现发泡现象,细胞凋亡晚期可见凋亡小体。
贴壁细胞出现皱缩、变圆、脱落。
常用姬姆萨染色、瑞氏染色等方法观察细胞核染色质的形态学改变,如染色质浓缩、边缘化,核膜裂解、染色质分割成块状等。
电子显微镜:
透射电子显微镜观察是判断凋经典、可靠的方法,被认为是鉴定细胞凋亡的金标准。
凋亡细胞在电镜下体积变小,细胞质浓缩,细胞核内染色质高度盘绕,出现空泡结构,晚期细胞核裂解为碎块,产生凋亡小体。
二、基于生物学功能的方法
Annexin V/PI双染色法:
Annexin V是一种对磷脂酰丝氨酸(PS)有高度亲和力的Ca²⁺依赖性磷脂结合蛋白,而PS在细胞凋亡早期会从细胞膜内侧翻转到外侧。
通过荧光标记的Annexin V与PI联合染色,可以区分正常细胞(Annexin V-/PI-)、早期凋亡细胞(Annexin V+/PI-)和晚期凋亡细胞及坏死细胞(Annexin V+/PI+)。
线粒体膜电位检测:
细胞凋亡早期,线粒体膜通透性增加,膜电位下降甚至消失。
常用亲脂性阳离子染料如JC-1,通过荧光显微镜观察荧光的强弱来检测线粒体膜电位的变化。
三、基于生化标记的方法
Caspase活性检测:
Caspase蛋白家族的活化是细胞凋亡的典型特征,其中Caspase-3是凋亡通路下游的关键执行分子。
通过检测Caspase-3的活性或剪切体的含量,可以反映细胞凋亡的过程。
TUNEL检测:
TUNEL法(TdT介导的dUTP末端标记法)利用末端脱氧核苷酸转移酶(TdT)催化荧光素标记的dUTP与断裂DNA的3'-OH末端结合,从而检测DNA断裂。
该方法灵敏度高、背景干扰小、毒性低,可定量检测不同细胞或组织样本的凋亡情况。
四、其他方法
DNA含量测定:通过荧光染料检测或细胞流式分析技术检测细胞内DNA含量,确定细胞凋亡程度。
酶联免疫吸附法(ELISA)核小体测定:检测凋亡细胞裂解后释放的核小体,以判断细胞凋亡的发生。