凋亡(Apoptosis),或者说程序性细胞死亡(Programmed cell death),是细胞内建的防御机制之一,在生物的正常发育及疾病抵御中起到重要的作用。凋亡过程与通路的异常,会导致多种疾病,包括肿瘤。
目前至少有十数种检测细胞凋亡的方法,从大框架上讲,可以划分为基于细胞形态、生物学功能和生化标记三大类。这里简要介绍一下最受欢迎的“Annexin V/PI双染法”进行流式细胞术质膜分析。
磷脂酰丝氨酸(Phosphatidylserine, PS)正常位于细胞膜内侧,但在细胞凋亡早期,PS可从细胞膜内侧翻转到细胞膜表面,暴露在细胞外环境中。磷脂酰丝氨酸的转位发生在凋亡早期阶段,先于细胞核的改变、DNA断裂、细胞膜起泡。体内的吞噬细胞可通过识别磷脂酰丝氨酸来清除凋亡细胞。Annexin-V是一种分子量为35~36KD的Ca2+依赖性磷脂结合蛋白,能与PS高亲和力特异性结合,细胞处于调亡或坏死时,Annexin-V可为阳性(早期坏死细胞可能为阴性),是检测细胞早期凋亡的灵敏指标。将Annexin-V进行荧光素(FITC、PE)标记,利用流式细胞仪或荧光显微镜可检测细胞凋亡的发生。碘化丙啶(propidine iodide, PI)是一种核酸染料,它不能透过完整的细胞膜,但在凋亡中晚期的细胞和死细胞,PI能够透过细胞膜而使细胞核红染。因此将Annexin-V与PI匹配使用,就可以将凋亡早晚期的细胞以及死细胞区分开来。
值得注意的是,受到凋亡刺激的细胞,细胞膜通常比较脆弱。因此在制备贴壁细胞样品时,很容易在消化和吹打时带来额外的损伤,增加了数据变异度。此外,在实际实验中经常可以发现,凋亡细胞的本底荧光或非特异染色的特性会增强,导致荧光飘移,导致定量不准。解决途径包括:提高样品制备的质量,用密度图而非点图展示数据,双指数坐标部分解决荧光飘移带来的画门障碍等。