图12. 用Image-iT LIVE线粒体转换孔检测试剂盒染色的BPAE细胞。使用Image-iT LIVE线粒体转换孔检测试剂盒对BPAE细胞进行染色。用MitoTracker Red CMXRos和Hoechst 33342复染细胞。图A部分显示了未淬灭钙黄绿素的均一细胞荧光。图B部分显示了添加钴后的线粒体模式:钴淬灭细胞质钙黄绿素荧光,但不淬灭线粒体钙黄绿素。图C部分显示了加入离子霉素后钙黄绿素荧光的下降,离子霉素打开孔允许钴进入和钙黄绿素流出(MitoTracker Red中仍可见线粒体)。亲环蛋白D活性是MPTP形成所必需的,能被环孢菌素A抑制。因此,环孢菌素A(CspA)对孔形成的抑制作用被作为一个论点:环孢菌素A特异性抑制MPTPD图显示,在添加离子霉素之前加入环孢素A时,钙黄绿素脂被保留,这表明离子霉素引发的变化是由mptp介导的。4个胞显微视图显示,随着转换孔的打开,绿色荧光消失。细胞用蓝色(细胞核)和红色(线粒体)荧光复染。
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细胞凋亡检测(流式分析)
细胞凋亡(细胞程序性死亡)是细胞正常发育过程中,由遗传控制的细胞消亡现象。细胞死亡的有序进程对于多细胞生物而言至关重要。凋亡—由遗传因素控制的去除细胞的过程—不仅可为生物体去除其不重要的细胞和组织,确保生物体正常生长和发育,还能通过破坏免疫系统中多余的细胞以及被病毒感染或者DNA 受损的细胞,从而减小对生物体的损害。凋亡调控异常与许多疾病状态有关,例如阿尔茨海默病、 中风以及癌症。
1. 细胞凋亡概述
细胞凋亡(程序性细胞死亡)在细胞形态和细胞生理上都不同于细胞坏死(损伤性细胞死亡)。与坏死细胞不同,凋亡细胞表现出细胞核染色质紧密、细胞质收缩以及产生膜结合的凋亡小体(图1),而且细胞凋亡还可通过基因断裂以及多种细胞蛋白裂解或降解来与细胞坏死区分。细胞凋亡的失调与多种疾病也相关,包括癌症、中风、阿尔茨海默病和多种自身免疫性疾病。
图1.细胞凋亡与坏死过程
第一行从左到右依次为:细胞凋亡//形成小泡//细胞分裂成多个凋亡小体,随后被胞吞。不发生炎症。
第二行:Normal cell翻译为正常细胞
第三行:Necrosis翻译为:细胞坏死//Cell Swells翻译为细胞胀大//Plasma…翻译为细胞膜破碎,细胞和核内物质裂解导致炎症发生。
细胞凋亡通路类型有哪些?
可以通过三种不同的途径诱导凋亡:1)靶向线粒体功能(线粒体通路、细胞通路或凋亡内在通路)、2)通过衔接蛋白(死亡受体或凋亡外在通路)直接转导信号,以及3)穿孔素/颗粒酶通路。
鉴定凋亡过程中的细胞很具挑战性,因为作为凋亡指标的多种试剂盒也同时会检测其他细胞状态的结构和功能上的变化。还有,还未有单一指标完全定义各种状态下的程序性细胞死亡,同时凋亡通路和细胞类型也会使检测指标表现不同。因此,最好使用多种方法检测细胞凋亡。
诱导后时间开始结束 |
细胞功能的改变 |
所用试剂 |
线粒体膜电位 |
Mito Tracker™ RedMitoProbe™ DIOC2(3) 试剂盒MitoProbe™ JC01 试剂盒 |
|
线粒体转换孔开放 |
Image-iT™ LIVE 线粒体转换孔检测试剂盒MitoProbe™ 转换孔检测试剂盒 |
|
磷脂酰丝氨酸外翻 |
Annexin V( 膜联蛋白V) |
|
Caspase 活性 |
Caspase 检测试剂盒 |
|
DNA 浓缩 |
Hoechst 染料 |
|
质膜完整性 |
碘化丙啶SYTOX™ GREEN 染料 |
|
DNA 片段化 |
APO-BrdU™ TUNEL 检测试剂盒抗BrdU 抗体 |
2. 凋亡检测---膜联蛋白V检测
为什么用膜联蛋白V检测细胞凋亡?
膜联蛋白V的荧光偶联物通常用于检测细胞凋亡。人血管抗凝膜联蛋白V分子量为35 -36kDa,是一种Ca2+离子依赖型磷脂结合蛋白,它对磷脂酰丝氨酸(PS)有很高的亲和力。在健康的活细胞中,磷酯酰丝氨酸位于细胞膜的内侧。然而,在凋亡过程中,细胞膜经历结构变化,包括PS从膜的内部向外部(细胞外侧)的翻转。据报道,细胞外表面上翻转的磷脂酰丝氨酸标志细胞等巨噬细胞进行识别和吞噬(1)。
用于凋亡检测的膜联蛋白V偶联物
我们的膜联蛋白V偶联物的优势包括:
- 可与 Invitrogen Alexa Fluor 和 eFluor 染料偶联获得更明亮的信号
- 可以偶联目前所有激光器激发的染料
- 可选择单独型试剂或简单易用型试剂盒
膜联蛋白V染色的实验条件
只有活细胞和组织才能检测凋亡细胞的膜联蛋白V。如果样品染色后被固定,则需要特定的条件来保留信号。包括使用不含酒精的乙醛固定方法、使用含Ca2+但不含表面活性剂/洗涤剂的缓冲液。为了您的方便,我们还提供了浓缩膜联蛋白结合缓冲液,便于更好的检测膜联蛋白V与磷脂酰丝氨酸的结合。
避免假阳性
应该注意的是,当用膜联蛋白V偶联物染色时,会存在假阳性。坏死细胞的质膜受损,膜联蛋白V蛋白由此能进入到细胞内部与合内小叶中的PS结合。我们建议将活细胞非渗透染料与膜联蛋白 V 偶联物配套使用。这样就可以区分坏死细胞和凋亡细胞。然双阳性的细胞可能是晚期凋亡的细胞,但也可能是膜联蛋白 V 染色结合内部小叶的 PS ,因此不能完全认为是凋亡的细胞。在这种情况下,只有膜联蛋白V单阳性的细胞,被认为是具有完整的质膜,也就是凋亡的细胞。我们提供一系列试剂盒,包括膜联蛋白V偶联物和兼容的活细胞非渗透性染色(参见选择指南)。这些试剂盒适用于流式细胞分析。
膜联蛋白V染色的应用
流式细胞分析实验中Alexa Fluor 488 膜联蛋白V染色
使用 10 μM 喜树碱处理 Jurkat 细胞(人类白血病 T 细胞)4 小时(右图)或不处理(作为对照,左图)。然后用膜联蛋白V Alexa Fluor 488偶联物和碘化丙啶染色,分别用以检测细胞凋亡和死亡,接着进行流式细胞分析。结果显示,经喜树碱处理的细胞(右图)后,凋亡细胞(用“A”表示)比例明显高于对照组(左边)。V =活细胞,D =坏死细胞。
利用代谢活性坏死细胞凋亡试剂盒进行流式细胞分析实验
使用代谢活性/膜联蛋白V/坏死细胞凋亡试剂盒对Jurkat细胞进行流式细胞分析。先用10 μM喜树碱或2 mM过氧化氢处理Jurkat细胞(人T淋巴细胞白血病细胞),孵育条件为37°C、5% CO2,时间为4小时。接着分别用这些试剂盒处理并进行流式细胞术分析。(A)SYTOX Green荧光和APC Annexin荧光的散点图中,分别显示了活细胞、凋亡细胞以及坏死细胞。这些细胞群的代谢活性可以通过图B和图C进行评估。图(B)是十二烷基试卤灵荧光和SYTOX Green荧光的散点图,图(C)是十二烷基试卤灵荧光和APC荧光的散点图。
引用文献
-
Demchenko AP (2013) Cytotechnology 65:157–172.
-
van Engeland M, Nieland LJ, Ramaekers FC et al.(1998) Cytometry 31:1-9.
膜联蛋白V偶联物
显微镜 |
流式细胞术 |
||||
膜联蛋白V偶联物 |
激发/发射波长(nm) |
常见发射滤光片 |
激光 |
常见发射滤光片 |
货号 |
Alexa Fluor 350 |
346/442 |
DAPI |
UV |
450/40 nm |
A23202 |
Pacific Blue |
410/455 |
不适用 |
405/7 nm |
450/50 nm |
A35122 |
Alexa Fluor 488 |
490/525 |
FITC |
488 nm |
530/30 nm |
A13201 |
FITC |
490/525 |
FITC |
488 nm |
530/30 nm |
A13199 |
PE |
565/578 |
TRITC |
488 nm |
585/42 nm |
A35111 |
532 nm |
|||||
561 nm |
|||||
Alexa Fluor 555 |
555/580 |
TRITC |
532 nm |
575/26 nm |
A35108 |
561 nm |
|||||
Alexa Fluor 568 |
578/603 |
Texas Red |
532 nm |
610/20 nm |
A13202 |
561 nm |
|||||
Alexa Fluor 594 |
590/617 |
Texas Red |
532 nm |
630/20 nm |
A13203 |
Alexa Fluor 647 |
650/665 |
Cy5 |
633-637 nm |
661/8 nm |
A13204 |
APC |
650/660 |
Cy5 |
633-637 nm |
661/8 nm |
A35110 |
Alexa Fluor 680 |
679/702 |
Cy5.5 |
633-637 nm |
720/30 nm |
A35109 |
生物素-X |
NA |
NA |
NA |
NA |
A13204 |
所需缓冲液 |
|||||
膜联蛋白结合缓冲液 |
V13246BMS500BB |
膜联蛋白V试剂盒
蛋白V偶联 |
坏死细胞染色 |
合适的最大荧光激发/发射光谱 |
试剂盒内的其他试剂 |
规格 |
货号 |
|
膜联蛋白V偶联物 |
坏死细胞染色 |
|||||
膜联蛋白V,eFluor 450 |
7-AAD |
405/450 nm |
546/647 nm |
膜联蛋白结合缓冲液 (10x) |
50 次检测200 次检测 |
88-8006-7288-8006-74 |
膜联蛋白V,Pacific Blue |
SYTOX AADvanced |
415/455 nm |
546/647 nm |
膜联蛋白结合缓冲液 (5x) |
50 次检测 |
A35136 |
膜联蛋白V,Alexa Fluor 488 |
PI |
499/521 nm |
535/617 nm |
膜联蛋白结合缓冲液 (5x) |
50 次检测250 次检测 |
V13241V13245 |
膜联蛋白V,FITC |
488/520 |
535/617 |
膜联蛋白 V 结合缓冲液 (10X) |
200 次检测50 次检测 |
88-8005-7488-8005-72 |
|
结合缓冲液 (4X) |
300 次检测100 次检测20 次检测 |
BMS500FI-300 BMS500FI-100 BMS500FI-20 |
||||
膜联蛋白V,Alexa Fluor 488 |
SYTOX Green |
499/521 nm |
503/524 nm |
膜联蛋白结合缓冲液 (5x) |
50 次检测 |
V13240 |
膜联蛋白V,Alexa Fluor 488 |
无 |
499/521 nm |
不适用 |
•MitoTracker Red (CMXRos) |
50 次检测 |
V35116 |
• 膜联蛋白结合缓冲液 (5x) |
||||||
• DMSO |
||||||
膜联蛋白V,荧光 |
PI |
494/518 nm |
535/617 nm |
膜联蛋白结合缓冲液 (5x) |
50 次检测 |
V13242 |
膜联蛋白V,PerCP-eFluor 710 |
— |
482/710 nm |
不适用 |
膜联蛋白结合缓冲液 (10x) |
50 次检测200 次检测 |
88-8008-7288-8008-74 |
膜联蛋白V,APC |
SYTOX Green |
650/660 nm |
503/524 nm |
膜联蛋白结合缓冲液 (5x) |
50 次检测 |
V35113 |
膜联蛋白V,RPE |
SYTOX Green |
488/575 nm |
503/524 nm |
膜联蛋白 结合缓冲液 (5x) |
50 次检测 |
V35112 |
膜联蛋白V,RPE-Cyanine7 |
— |
488/767 nm |
不适用 |
膜联蛋白结合缓冲液 (10x) |
50 次检测 200 次检测 |
88-8103-7288-8013-74 |
膜联蛋白V,APC |
SYTOX Green |
650/660 nm |
503/524 nm |
• 膜联蛋白结合缓冲液 (5x) |
50 次检测 |
V35114 |
•C12-刃天青 (571/585 nm) |
||||||
PI |
535/617 |
膜联蛋白 V 结合缓冲液 (10X) |
200 次检测50 次检测 |
88-8007-7488-8007-72 |
||
膜联蛋白V,生物素
|
PI
|
NA |
535/617
|
结合缓冲液 (4X) |
20 次检测100 次检测试300 次检测 |
BMS500BT-20 BMS500BT100 BMS500BT-300 |
膜联蛋白V染色的替代方法在某些情况下,用膜联蛋白V染色并非检测凋亡的最佳方法。例如,检测那些对膜联蛋白V结合所需的高钙浓度敏感的细胞,或胰蛋白酶会影响粘附细胞上磷脂酰丝氨酸的检测,以及那些禁止样品洗涤的试验。 我们提供了独特的流式细胞分析试剂盒来检测膜联蛋白V结合时膜的变化。 如果无法使用含钙缓冲剂- 无需特殊缓冲液或清洗步骤- 适用于流式细胞分析、简单的、用时5分钟的染色方案- 与其他蓝激发的凋亡染料兼容- 精确分析胰蛋白酶化细胞的凋亡紫色膜不对称性比率探针/死细胞凋亡试剂盒提供了使用流式细胞仪的紫激光简单高效地检测细胞凋亡并区分坏死细胞的方法。与膜联蛋白的检测不同,这种检测不需要特殊的缓冲液或洗涤步骤,并且在检测贴壁细胞时,与物理或化学方法去除不同,它对细胞膜损伤不大,因此提供了更高质量的数据。紫色膜不对称性探针是一种新型紫激发染料,用于检测细胞凋亡过程中细胞膜发生的不对称性变化。它可以用于检测贴壁细胞和悬浮细胞,并与其他凋亡指标相关,如半胱天冬酶活性和线粒体膜电位的变化。该染料能产生激发态分子内质子迁移(ESIPT)效应,产生波长为530 nm和585 nm的双发射光谱,可对表面电荷的变化产生双重颜色比率的响应。F2N12S探针与SYTOX AADvanced死细胞染料结合,这种染料只能进入晚期凋亡或坏死细胞的细胞膜,因此其能与早期凋亡细胞区分开。![适用于检测细胞凋亡的紫色膜不对称性探针 适用于检测细胞凋亡的紫色膜不对称性探针]()
检测细胞凋亡的紫色膜不对称性探针用10μM喜树碱处理Jurkat细胞(人T细胞白血病)4小时(图B和图 D)或不处理作为对照(图A和图 C)。使用流式细胞仪分析样品,F2N12S使用585nm和530nm带通滤光片和405nm激发光,SYTOX AADvanced死细胞染色使用695nm带通滤光片和488nm激发光。通过F2N12S(A和B)两种发射光信号相对强度来区分活细胞、凋亡细胞和坏死细胞。在图C和图 D中,SYTOX AADvanced死细胞荧光染色对F2N12S的两种发射光(585/530 nm)的比值做图。A=凋亡细胞,L =活细胞,D =坏死细胞。
激光 |
Ex/Em |
凋亡细胞染色 |
坏死细胞染色 |
货号 |
|
紫色膜不对称性探针/坏死细胞凋亡检测试剂盒 |
405和488 nm |
405/585(活) |
F2N12S |
SYTOX AADvanced |
A35137 |
405/530(凋亡), |
|||||
546/647(死亡) |
|||||
细胞膜通透性/坏死细胞凋亡检测试剂盒 |
405和488 nm |
434/456 nm(凋亡) |
PO-PRO-1 |
7-AAD |
V351 |
546/647 nm(坏死) |
3. 线粒体功能检测试剂
凋亡细胞中线粒体功能的变化
程序性细胞死亡早期的一个特征是线粒体功能的破坏。线粒体的损伤包括线粒体氧化还原电位和膜电位的变化,后者是线粒体健康的一个核心特征。线粒体内膜电位对Ca2+的吸收和储存、活性氧的产生和解毒作用至关重要,其中最重要的是氧化磷酸化合成ATP(1)。因此,膜的去极化是评价线粒体功能障碍的良好指标,这与药物毒性的相关性越来越高(2-6)。膜电位的变化,以及ATP与ADP比率的降低、线粒体基质钙水平的增加、氧化应激和胞质细胞色素c的释放均被认为与线粒体膜通透性转换有关,线粒体膜通透性转换孔(MPTP)可以改变离子和小分子的稳态。
& 线粒体功能检测
线粒体功能的破坏可以使用各种荧光试剂盒来检测,包括线粒体钙、超氧化物、线粒体膜通透性转换和膜电位的检测。下表1为这些检测的汇总。
虽然线粒体功能的破坏与细胞凋亡有关,但上文所列的各个方面并非凋亡细胞所特有的。因为上述凋亡相关的线粒体功能参数不是凋亡特有的,并且可能因细胞类型而异,所以考虑多参数细胞凋亡检测总是有利的,包括使用特异性标记来检测活化的半胱天冬酶蛋白酶。
线粒体功能检测概述
线粒体功能检测方法 |
||||
膜电位 |
超氧化物生成 |
钙离子 |
线粒体膜通透性转换 |
|
可被分析的参数? |
具有健康、代谢活跃的线粒体的细胞。 |
不可逆检测活细胞中线粒体超氧化物生成。 |
不可逆检测活细胞中线粒体钙。 |
不可逆检测MPT孔隙失调后线粒体膜通透性转换(MPT) 。 |
2个选项可用: |
||||
检测相对线粒体膜电位的动态变化(可逆检测)。 |
||||
在特定时间点检测相对线粒体膜电位的终点检测(不可逆检测)。 |
||||
检测的基础是什么? |
检测在具有完整膜电位的活性(健康)线粒体中的荧光信号。 |
超氧化物检测试剂在线粒体中被选择性氧化后与核酸结合,该荧光试剂的信号增减代表了线粒体的膜电位变化。 |
随着线粒体中钙浓度的增加,钙指示剂的荧光会增加。 |
线粒体膜通透性转换导致线粒体钙黄绿素荧光消失。 |
检测是否适用于固定化细胞? |
只有一小部分终点法检测线粒体膜电位的试剂盒适用于固定的细胞。请参见以下MitoTracker探针表。 |
与固定剂不相容。 |
与固定剂不相容。 |
与固定剂不相容。 |
动态检测的试剂盒均不适用于固定步骤。 |
& 选择指南
1. 线粒体膜电位动态变化的检测---双发射光、比率试剂
JC-1 |
MitoProbe JC-1 检测试剂盒 |
MitoProbe DiOC2(3)检测试剂盒 |
|
结果 |
与膜电位较低的线粒体发出的绿色荧光信号相比,活性线粒体显示出更亮的红色荧光信号。红/绿荧光信号比的变化可用于确认健康与去极化的线粒体。 |
||
激发/发射波长(nm) |
514/529(单体,绿) |
485/497(单体,绿) |
|
514/590(聚集体,红) |
485/650(聚集体,远红) |
||
建议的滤光片 |
TRITC |
FITC和PE |
FITC和APC |
仪器平台 |
成像显微镜 |
流式细胞仪 |
流式细胞仪 |
样品类型 |
活细胞 |
活细胞 |
活细胞 |
兼容固定试剂 |
否 |
否 |
否 |
产品规格 |
5 mg |
试剂盒组分: |
试剂盒组分: |
JC-1,DMSO |
DMSO中的DiOC2(3) |
||
CCCP(DMSO中的线粒体膜电位抑制剂) |
CCCP(DMSO中的线粒体膜电位抑制剂) |
||
10x PBS |
|||
货号 |
T3168 |
M34152 |
M34150 |
2. 线粒体膜电位动态变化的检测---单波长发射试剂
TMRM |
MitoProbe TMRM检测试剂盒 |
MitoProbe DiIC1(5)检测试剂盒 |
||
结果 |
与凋亡线粒体相比,活性线粒体显示出更亮的荧光。 |
|||
激发/发射波长(nm) |
548/574 nm |
638/658 |
||
建议的滤光片 |
TRITC |
~585/16 nm |
Alexa Fluor 647/APC |
|
仪器平台 |
荧光显微镜检测 |
流式细胞术 |
流式细胞术 |
|
样品类型 |
活细胞 |
活细胞 |
活细胞 |
|
兼容固定剂 |
否 |
否 |
否 |
|
产品规格 |
25 mg |
5 x 100μL |
试剂盒组分: |
试剂盒组分: |
TMRM |
DMSO中的DilC1(5) |
|||
CCCP(DMSO中的线粒体膜电位抑制剂) |
CCCP(DMSO中的线粒体膜电位抑制剂) |
|||
货号 |
T668 |
I34361 |
M20036 |
M34151 |
线粒体膜电位的终点检测---单一试剂
MitoTracker探针 - 成像 |
|||||
MitoTracker Green FM |
MitoTracker Orange CMTMRos |
MitoTracker Red CMXRos |
MitoTracker Red FM |
MitoTracker Deep Red FM |
|
结果 |
与凋亡线粒体相比,活性线粒体显示出更亮的荧光。 |
||||
激发/发射波长(nm) |
490/516 |
550/580 |
579/599 |
581/644 |
644/665 |
建议的滤光片 |
FITC |
TRITC |
Texas Red |
Cy5 |
Cy5 |
仪器平台 |
流式细胞仪 |
||||
荧光显微镜 |
|||||
酶标仪 |
|||||
样品类型 |
活细胞 |
活细胞 |
活细胞 |
活细胞 |
活细胞 |
与固定剂相容性* |
否 |
是 |
是 |
否 |
是 |
规格 |
A66441 (1 x 50 μg) |
A66442 (1 x 50 μg) |
A66443 (1 x 50 μg) |
A66444 (1 x 50 μg) |
A66440 (1 x 50 μg) |
A66468 (5 x 50 μg) |
A66469 (5 x 50 μg) |
A66470 (5 x 50 μg) |
A66472 (5 x 50 μg) |
A66467 (5 x 50 μg) |
|
M7514 (20 x 50 μg) |
M7510 (20 x 50 μg) |
M7512 (20 x 50 μg) |
M22425 (20 x 50 μg) |
M22426 (20 x 50 μg) |
*想了解关于这些试剂的更多信息,还是需要了解细胞固定对MitoTracker探针的影响?请阅读下面关于MitoTracker探针的更多信息。
MitoTracker 探针- 流式细胞术 |
||||
MitoTracker Green FM |
MitoTracker Red CMXRos |
MitoTracker Red FM |
MitoTracker Deep Red FM |
|
结果 |
与凋亡线粒体相比,活性线粒体显示出更亮的荧光。 |
|||
激发/发射波长(nm) |
490/516 |
579/599 |
581/644 |
644/665 |
建议的滤光片 |
FITC |
Texas Red |
Cy5 |
Cy5 |
仪器 |
流式细胞仪 |
|||
样品类型 |
活细胞 |
活细胞 |
活细胞 |
活细胞 |
是否可固定 |
否 |
是 |
否 |
是 |
规格 |
5 x 20 μg |
5 x 20 μg |
5 x 20 μg |
5 x 20 μg |
货号 |
M46750 |
M46752 |
M46751 |
M46753 |
线粒体膜电位的终点检测---试剂盒
产品 |
凋亡试剂类型 |
试剂名称 |
激发/发射波长(nm) |
试剂盒内的其他试剂 |
规格 |
货号 |
线粒体膜电位凋亡检测试剂盒 |
线粒体膜电位 |
MitoTracker Red |
579/599 nm |
Annexin 结合缓冲液 (5x) |
50 次反应 |
V35116 |
Membrane Asymmetry染色 |
膜联蛋白V,Alexa Fluor 488 |
499/521 nm |
||||
HCS 线粒体健康检测试剂盒 |
线粒体膜电位 |
MitoHealth染色 |
550/580 nm |
Image-iT DEAD Green Viability Stain(Ex/Em:488/515nm)DMSO |
2个96孔板 |
H10295 |
凝聚染色质染色 |
Hoechst 33342 |
350/461 nm |
线粒体超氧化物生成的检测
细胞超氧化物生成的增加与多种疾病状态有关(7)。它是氧化磷酸化的副产物,因此提供了另一种评估细胞凋亡状态的方法。
MitoSOX Red试剂 |
MitoSOX Green试剂 |
|
结果 |
荧光信号随着超氧化物浓度的增加而增加 |
|
活细胞线粒体中超氧化物的高选择性检测 |
||
请注意,MitoSOX Red 可能会观察到两个激发峰,分别在 510 nm 和 396 nm 处。 虽然 510 nm 会激发超氧化物氧化产物,但它也可以激发非特异性产物,因此我们建议在使用 MitoSOX Red 染料时使用 396 nm 激发,以便更有选择性地检测线粒体超氧化物。 |
||
Ex/Em (nm) |
396/610 |
488/510 nm |
建议滤光片 |
自定义滤光片,UV/Violet激发滤光片和 RFP发射滤光片 |
FITC |
仪器平台 |
荧光显微镜检测 |
荧光显微镜检测 |
流式细胞术 |
高内涵分析 |
|
酶标仪 |
||
高内涵分析 |
||
样品类型 |
活细胞 |
活细胞 |
样品处理 |
不可固定或透化 |
不可固定或透化 |
形式 |
固体,10 x 50 μg |
固体,5 x 9 µg |
货号 |
M36008 |
M36006 |
线粒体钙离子检测
Rhod-2,AM试剂 |
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结果 |
针对线粒体的钙指示剂 |
荧光随着Ca2+浓度而增加 |
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激发/发射波长(nm) |
552/577 |
建议的滤光片 |
TRITC |
仪器平台 |
荧光显微镜 |
流式细胞仪 |
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样品类型 |
活细胞 |
兼容固定剂 |
与固定剂或洗涤剂不兼容 |
产品形式 |
固体,20 x 50mg |
货号 |
R1245MP |
线粒体膜通透性转换孔变化的检测
Image-IT LIVE线粒体转换孔检测试剂盒 |
MitoProbes转换孔检测试剂盒 |
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应用 |
检测线粒体膜通透性转换孔开放的方法 |
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结果 |
在健康细胞中,线粒体保持明亮的荧光;当线粒体转换孔打开,荧光就会淬灭。 |
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激发/发射波长(nm) |
494/517(钙黄绿素) |
494/517(钙黄绿素) |
579/599(MitoTracker Red染色) |
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361/497 (Hoechst 33342) |
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建议的滤光片 |
TRITC |
FITC |
仪器平台 |
荧光显微镜 |
流式细胞仪 |
样品类型 |
活细胞 |
活细胞 |
兼容固定剂步骤 |
与固定剂和洗涤剂不兼容 |
与固定剂和洗涤剂不兼容 |
试剂盒组成 |
试剂盒组分: |
试剂盒组分: |
钙黄绿素AM(钙指示剂) |
钙黄绿素AM(钙指示剂) |
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离子霉素(离子载体) |
离子霉素(离子载体) |
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CoCl2(钙黄绿素猝灭剂) |
CoCl2(钙黄绿素猝灭剂) |
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MitoTracker Red CMXRos染色 |
DMSO |
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Hoechst 33342(核染色) |
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货号 |
I35103 |
M34153 |
关于线粒体功能检测的详细信息
JC-1染料和MitoProbe JC-1检测试剂盒
细胞渗透性染料JC-1是一种常用于检测线粒体膜电位的染料,用于流式细胞分析和显微镜平台检测凋亡细胞(图1)。JC-1染料在线粒体中表现出电位依赖性积聚。当线粒体内染料累积的浓度足够高时,
它形成J-聚集体,并且荧光发射发生偏移:从低浓度染料形式的单体(绿色,~529 nm)偏移高浓度染料形成的J-聚集体(红色,~590 nm)。因此,红色/绿色荧光强度比例降低代表线粒体去极化。
JC-1染料有单独规格的试剂(货号T3168)或有包含JC-1染料、CCCP(DMSO中的线粒体膜电位抑制剂)、10x PBS和DMSO的MitoProbe JC-1的检测试剂盒。
了解关于JC-1染料检测线粒体膜电位的更多信息
A
B
图1. 用JC-1染料检测线粒体膜电位。(A)使用染料 JC-1对 NIH 3T3 成纤维细胞进行染色,结果显示用过氧化氢处理后,红色J-聚集体的荧光逐渐消失,绿色单体的荧光在细胞质中扩散。图像显示H2O2 处理前和处理后 5、10 和 20分钟时得相同细胞位置。这些图片由佩鲁贾大学医学院的Ildo Nicoletti提供。(B)用MitoProbe JC-1检测试剂盒对Jurkat细胞(人T细胞白血病)进行染色,然后在流式细胞仪上使用488nm激光及530nm和585nm带通滤光片进行分析。绿色=凋亡细胞(线粒体膜电位降低),红色=正常细胞。
MitoProbe DiOC2(3)检测试剂盒
另一种可检测线粒体膜电位比率的探针染料是DiOC2(3)。其机理类似于JC-1染料,因为在线粒体膜电位较低浓度下,单体显示绿色荧光;染料在更活跃的线粒体中聚集导致荧光发射向红色偏移。如果使用DiOC2(3),红色荧光的转移比JC-1更远,在650nm以上。MitoProbe DiOC2(3)检测试剂盒是专门为流式细胞分析应用而开发的,它还包括线粒体膜电位抑制剂,CCCP。
TMRM和MitoProbe TMRM检测试剂盒
四甲基罗丹明甲酯(TMRM)或相关TMRE(四甲基罗丹明乙酯)是小的、细胞可渗透性染料,可积聚在活性线粒体中。如果细胞健康,线粒体功能正常,则信号很亮。当线粒体膜电位下降时,TMRM和TMRE积聚停止,荧光信号变弱甚至消失。该探针的最大优势是动态监测线粒体膜电位变化。TMRM和TMRE信号可以在活细胞或分离的线粒体中用传统的高内涵荧光显微镜、微孔板或流式细胞仪进行检测(图2)。
TMRM有不同规格,可满足您的凋亡检测需求。参见选择指南(表2单波长发射试剂),用于检测线粒体膜电位的动态变化。用于流式细胞分析的MitoProbe TMRM检测试剂盒包括TMRM以及CCCP,一种线粒体膜电位抑制剂和流式细胞分析的详细方案。
A
B
图2. TMRM是线粒体膜电位检测试剂盒用来检测细胞凋亡(A)Tubulin Tracker Green和Image-iT TMRM试剂标记的HeLa细胞展示出非常高的兼容性和染色特异性。图像显示多个有丝分裂活细胞与微管组装成一个有丝分裂纺锤体与微管丝,以及出现的分裂沟表明细胞质分裂完成。(B)用DMSO(对照)或500nM星孢菌素处理Jurkat细胞(人T淋巴细胞系)2小时。细胞随后在37℃用MitoProbe TMRM染色30分钟,然后洗涤再用Annexin V Pacific Blue偶联试剂进行染色。星孢菌素诱导细胞凋亡所得到的细胞群包含一群健康的MitoProbe TMRM阳性细胞和一群凋亡的Annexin V Pacific Blue阳性且MitoProbe TMRM低荧光的细胞。
MitoProbe DiIC1(5)染料
阳离子碳菁染料在细胞中的积聚是对膜电位的反应。MitoProbe DiIC1(5)试剂盒专为流式细胞分析应用而设计,它提供了远红色荧光DiIC1(5)碳菁染料以及线粒体膜电位抑制剂CCCP。在低于100nm的浓度下,阳离子DiIC1(5)染料积累在活细胞具有活性膜电位的线粒体中(图3)。然而,与DiOC2(3)不同,DiIC1(5)染料表现出单波长发射,其荧光信号随着活性线粒体的增加而增加。
图3. 使用流式细胞分析的MitoProbe DiIC1(5)检测试剂盒检测线粒体膜电位的变化。流式细胞术直方图显示对照中具有活性线粒体的细胞与具有 CCCP 处理的去极化线粒体的细胞相比,由于添加了氰化羰基-3-氯苯腙(CCCP),线粒体膜电位降低,如DiIC1(5)荧光所示。使用50nM DiIC1(5)单独对Jurkat细胞(人T细胞白血病)染色(蓝色)或和50μM CCCP(红色)共同染色。
MitoTracker探针
MitoTracker探针是一种小的(<1kDa)细胞渗透性线粒体选择性染料,含有巯基反应性氯甲基基序,在固定后仍然维持在线粒体内。因为探针与线粒体硫醇形成共价键,所以它们只能用作终点检测活细胞上样时的线粒体膜电位,而不能实时检测线粒体膜随时间动态的变化。
固定剂对MitoTracker探针的影响
虽然在研究线粒体结构的分析中可以标记MitoTracker后再固定细胞,但如果需要研究线粒体膜功能,强烈建议使用一些精选的MitoProbe试剂。 当比较固定后对照和处理样品的线粒体膜电位时,发现只有MitoTracker Orange CMTMRos和MitoTracker Red CMXRos在信号下降后保持一致的差异。这些单波长发射试剂可用于流式细胞分析、成像显微分析和高内涵分析(图4和图5)。
参见以上MitoTracker选择指南,以确定哪种MitoTracker最适合您的实验。
图4. 用MitoTracker Red CMXRos染料检测线粒体膜电位。在完全培养基中,(A) 用10 µM喜树碱对Jurkat 人 T细胞肿瘤细胞处理4小时,或(B)不做处理。然后用线粒体膜电位/膜联蛋白V凋亡试剂盒处理这两组细胞群,并用流式细胞术进行分析。注意:与活细胞相比较,凋亡细胞对膜联蛋白V有较高的亲和性和较低水平的MitoTracker Red染料荧光。
图5. 使用MitoTracker Orange CMTMRos定量线粒体膜电位。A549或HeLa细胞在GIBCO minimal essential培养基(MEM)和Nunclon Sphera孔板中培养超过2天以形成球体。在正常细胞培养条件下,用DMSO或一系列不同浓度的氯硝柳胺处理样品24小时,然后用250nM MitoTracker Orange和2.5uM CellEvent Caspase 3/7绿色试剂在37℃下标记30分钟。 使用Thermo Scientific CellInsight CX7 LZR高内涵成像系统采集图像,然后使用HCS Studio软件V 2.0进行图像分析。结果显示,线粒体膜电位下降(橙色)和凋亡细胞死亡增加(绿色)是氯硝柳胺剂量依赖的,上图是定性结果,下图是剂量反应与平均信号强度的定量结果。
高内涵平台适用的线粒体健康检测试剂盒
HCS线粒体健康检测试剂盒是为通过在同一个孔中同时检测两个细胞健康参数而开发的:有丝分裂毒性和细胞毒性检测有96孔板规格的。MitoHealth染料在活细胞的线粒体中集聚,与线粒体膜电位成正比(图6)。用Image-iT DEAD Green Viability Stain检测细胞毒性。Image-iT DEAD Green Viability Stain对DNA具有高亲和力,并形成高亮度且稳定的染料-核酸复合物;当不与DNA结合时,它没有荧光。
图6. 使用HCS线粒体健康检测试剂盒对缬氨霉素处理过的HeLa细胞进行成像,分析有丝分裂毒性和细胞毒性。9面板图像显示HeLa细胞(未经处理,用165 nm或120μM缬氨霉素处理)用下列之一染色:Hoechst 33342,细胞膜通透性染色或线粒体膜电位染色
MitoSOX线粒体超氧化物指示剂
MitoSOX Red和Green线粒体超氧化物指示剂是荧光试剂,专为高选择性检测健康活细胞线粒体中的超氧化物而设计(图 7 和 8)。 这些试剂很容易被超氧化物氧化,但不会被其他活性氧 (ROS) 或活性氮 (RNS) 氧化,并且超氧化物歧化酶可防止探针氧化(图 9 和 10)。 MitoSOX Red 指示剂被超氧化物氧化后会在约 400 nm 处产生荧光激发峰,该峰在其他活性氧产生的激发光谱中不存在。 因此,400 nm 处的荧光激发和约 590 nm 处的发射检测可将超氧化物与其他活性氧区分开来。 MitoSOX Green 指示剂可以使用传统的 FITC/GFP 滤光片组进行检测。 对于超氧化物的选择性检测,采用 488 nm 激发(510 nm 发射)。
图7. 使用MitoSOX红色超氧化物指示剂成像检测活细胞中的超氧化物。用FeTCPP(一种超氧化物清除剂)处理(左)或不处理(右)活3T3细胞。然后用MitoSOX 红色试剂标记细胞,当受到超氧化物氧化时,该试剂发出红色荧光,细胞核用蓝色荧光Hoechst 33342染色。未处理细胞的线粒体显示出红色荧光,表明存在超氧化物,而处理细胞的线粒体显示出很弱的荧光。
图8. 活U2OS细胞中线粒体超氧化物检测。用 30 µM MitoPQ 处理细胞过夜以诱导超氧化物产生 (A) 或用乙醇作为对照 (B)。 然后用 1 µM MitoSOX Green 和 100 nM TMRM 染色细胞 30 分钟以标记线粒体。 细胞核用 Hoechst 33342 标记,然后用Zeiss 共聚焦成像,成像缓冲液为HBSS。
图9. 无细胞环境中 MitoSOX Green (MSG) 和 MitoSOX Red (MSR) 线粒体超氧化物指示剂的选择性。无细胞系统用于产生活性氧(ROS)。 将每种 ROS 分别添加到 10 µM MSG 和 MSR溶液中,并在室温下孵育 30 分钟。将 DNA 添加到含有 MSR 的溶液中。 超氧化物歧化酶用作超氧化物的阴性对照。 使用超氧化钾生成用在 MSG 上的超氧化物,使用黄嘌呤/黄嘌呤氧化酶系统生成用在MSR上的超氧化物。 结果表明,MSG 和 MSR 对超氧化物具有选择性,对其他活性氧没有选择性。
图10. 可视化葡萄糖介导的氧化应激。将人骨肉瘤(U2OS)活细胞置于Minimum Essential 培养基(MEM)中,并在37℃下用CO2孵育过夜。为了减轻高糖介导的氧化应激,用PBS洗涤样品B-D,然后添加低糖的Dulbecco改良Eagle培养基(DMEM),并在37℃下用CO2孵育过夜。然后用Hanks平衡盐溶液(HBSS)洗涤样本,然后按如下处理30分钟:(A、B)细胞保留在HBSS中;(C)细胞在HBSS+100μM抗霉素A中孵育;(D)细胞在HBSS+100μM DEANO中孵育。向每个样品中加入5μM的MitoSOX红色试剂,将细胞孵育30分钟,并用成像。多面板图,未经高糖培养基处理的细胞用红色和蓝色荧光染色,与未经高糖处理的细胞和经一氧化氮发生器处理的细胞相比,仅显示蓝色荧光,经超氧发生器处理的细胞用红色和蓝色荧光染色。
Rhod-2,AM试剂
线粒体Ca2+浓度升高在启动程序性细胞死亡(凋亡)以及其他细胞水平的过程中起着重要作用(8)。荧光探针在结合Ca2+时表现出光谱响应,使研究人员能够使用荧光显微镜、流式细胞分析和荧光光谱法研究细胞内游离Ca2+浓度的变化。 如图10所示,Rhod-2是一种荧光钙指示剂,也可用于检测线粒体Ca2+浓度(8)。Rhod-2的AM脂(Rhod-2,AM,货号R1245MP)能轻松地将染料负载到活细胞中。进入细胞后,细胞内酯酶切割AM基团,释放Rhod-2盐形式,后者结合线粒体Ca2+后发出荧光。
图11. 线粒体钙水平和动力学的多参数成像。(A)用CellLight Mitochondria-GFP和5μM Rhod-2、AM在37℃下标记HeLa细胞15分钟,成像时间超过100秒。(B–D)为区域(A)放大的图像,展示随着时间的推移,单个细胞内的单个线粒体。(C,D)当用10μM组织胺处理后,钙从内部被释放出来。Rhod-2橙红色荧光的增加揭示了线粒体紧邻钙释放的位置。(C)中的箭头表示线粒体可能损害了钙吸收,如果单独使用Rhod-2、AM检测,可能会遗漏这一细节。星号表示单个线粒体,显示钙水平暂时升高。4面板显示了用绿色荧光线粒体(靶向GFP)和rhod-2钙指示剂(也定位于线粒体)的橙色荧光染色的细胞的显微镜视图。
线粒体膜通透性转换孔检测试剂
线粒体膜通透性转换孔(MPTP)是位于线粒体内外膜的非特异性通道,似乎参与细胞死亡过程中线粒体成分的释放。MPTP的开关极大地改变了线粒体的渗透性以及线粒体膜电位。这种持续孔隙激活是由线粒体Ca2+超载、线粒体谷胱甘肽氧化、线粒体活性氧水平升高和其他促凋亡条件引起的。
我们开发了两种用于检测线粒体转换孔开放的试剂盒,一种用于成像显微分析(Image-iT LIVE线粒体转换孔检测试剂盒,图11),另一种用于流式细胞分析(MitoProbe转换孔检测试剂盒,图12)。与仅依赖线粒体膜电位的检测方法相比,这两种试剂盒能直接检测线粒体膜通透性转换孔的开关。本试剂盒采用钙黄绿素的乙酰氧甲基酯(AM)(一种无色、无荧光的酯酶底物),以及钙黄绿素荧光淬灭剂CoCl2(钴)来选择性地标记线粒体。加至细胞后,钙黄绿素AM被动扩散进入细胞,并在细胞器包括线粒体内聚集。一旦进入细胞,钙黄绿素AM可被细胞内酯酶分解并释放出极性很强的荧光染料钙黄绿素,这种荧光染料在短时间内不能大量透过线粒体膜或者细胞膜。当线粒体内钙黄绿素荧光保持稳定时,添加CoCl2淬灭细胞质内的钙黄绿素荧光。作为对照,用钙黄绿素AM和CoCl2同时处理的细胞也加入诸如离子酶素的Ca2+载体(使过量的Ca2+进入细胞,激活线粒体转换孔,继而淬灭线粒体钙黄绿素荧光)。离子酶素的这一反应可被环孢素A所抑制,据报道环孢素A化合物通过抑制亲环蛋白D(cyclophilin D)阻止线粒体转换孔的形成。
图13. 用于流式细胞分析的MitoProbe转换孔检测试剂盒流式细胞分析直方图显示了各种试剂盒组分的作用。用MitoProbe转换孔检测试剂盒标记Jurkat细胞,并通过流式细胞术进行分析。(A)在缺乏CoCl2和离子霉素的情况下,细胞质和线粒体中存在荧光钙黄绿素,产生明亮的信号。(B)在存在CoCl2的情况下,线粒体中的钙黄绿素发出荧光信号,但细胞质钙黄绿素荧光淬灭,与图A相比,总荧光降低。(C)当离子霉素、钙离子载体和CoCl2与钙黄绿素AM同时加入细胞时,来自细胞质和线粒体的荧光信号会大大下降。3个流式细胞术柱状图显示绿色荧光细胞数量的变化,从未处理细胞的高水平,线粒体钙黄绿素猝灭时的中等水平,到胞浆和线粒体荧光信号猝灭后的极低水平。
参考文献
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