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流式细胞术在血液学中的应用（七）

2020.7.14

细胞凋亡研究

细胞凋亡是细胞在基因控制下的有序死亡，在疾病发生、发展中有重要作用，因而研究细胞凋亡有重要意义。细胞凋亡检测方法很多，应用流式细胞仪技术可根据细胞在凋亡过程中发生一系列形态、生化变化从多个角度对细胞凋亡进行定性和定量的测定。

细胞形态变化：通过流式细胞仪测定细胞光散射的变化来观察细胞凋亡。在细胞凋亡早期，细胞前向角光散射的能力显著降低，90°角光散射的能力增加；在细胞凋亡晚期，前向角和90°角光散射的信号均降低。此方法特异性不强，目前使用较少。

2 细胞膜功能改变：

（1）磷脂酰丝氨酸（phosphatidylserine PS）异位：正常情况下，PS位于细胞膜内层，细胞发生凋亡时PS从细胞膜内翻转并暴露在细胞膜外层，是细胞发生凋亡的早期事件。PS与Annexin Ⅴ（一种具有强力抗凝作用的血管蛋白）具有高度亲和力。应用流式细胞仪采用FITC- Annexin Ⅴ/PI双染法进行细胞凋亡检测，可同时描述三群不同状态细胞：FITC- Annexin Ⅴ-/PI-细胞，即正常活力细胞；FITC- Annexin Ⅴ+/PI-细胞，即凋亡细胞；FITC- Annexin Ⅴ+/PI+细胞，即已死亡细胞。此种方法操作过程简单，指标敏感，应用者越来越多。

（2） PI/Hoechst33342双染法：Hoechst33342（HO）是一种DNA的特异性荧光染料，可通过完整细胞膜，应用PI/Hoechst33342可将细胞分为三群：正常活细胞（HO强/ PI-），凋亡细胞（HO弱/ PI-），（由于凋亡细胞发生DNA降解和丢失，导致HO荧光减弱），死亡细胞（HO弱/ PI+）。此种方法再结合凋亡细胞前向角光散射能力降低的特点，能更好地鉴定凋亡细胞，但HO须紫外光激发，由于很多流式细胞仪不配有紫外激光，故此法应用受限。

（3）吖啶橙(AO)/溴化乙啶(EB)双染法: AO是一种异染性荧光染料,可通过完整的质膜,它与核酸的结合主要是嵌入DNA双链的碱基之间，其发射峰为530nm，呈绿色荧光。EB的理化特性与PI相似，不能通过完整质膜。应用AO/EB双染法也可以将细胞分成三群：正常活细胞（AO强/ EB -），凋亡细胞（AO弱/ EB -），死亡细胞（AO弱/ EB +），原理与PI/Hoechst33342双染法相似，不同的是AO/EB双染法所的激发光是被广泛使用的氩激光（488nm），而不须紫外光，其缺点是染色过程较复杂，且AO易污染设备管道，因此使用此法者较少。

（4）放线菌素D(7-AAD)染色法：7-AAD是一种核酸染料，它不能通过正常质膜，随着细胞凋亡、细胞死亡过程，质膜对7-AAD的通透性逐渐增加，结合细胞凋亡中DNA的有控降解，最后通过7-AAD标记DNA的强弱，将细胞分为三群：7-AAD强为死亡细胞，7-AAD弱是凋亡细胞，7-AAD-为正常活力细胞。此法具有染色快速、简便、价格便宜等优点。另外，由于此法不破坏细胞膜，故还可联合使用FITC、PE标记的膜蛋白,对特殊细胞群及亚群进行多色荧光分析(虽然AO/EB双染法也不破坏被检细胞膜,但由于AO及EB的发射光波谱分别与FITC和PE的发射光波谱相似，故AO/EB法不能与FITC和或PE联合使用)。此法是应用核酸染料测定细胞凋亡的流式细胞仪法中十分实用的方法。

3. 细胞器改变：线粒体膜APO2.7蛋白表达：早期凋亡细胞的线粒体膜出现APO2.7蛋白表达，利用荧光标记的单克隆抗体，运用流式细胞术可以检测早期凋亡细胞。

4 .DNA含量变化：

主要是PI染色法，由于凋亡细胞DNA发生有序降解，被降解的低分子量DNA片段从变性细胞膜（经乙醇及透膜剂处理）漏出细胞外，使得凋亡细胞内的DNA含量减低，在流式细胞仪测定细胞DNA含量直方图中G1峰前可出现亚二倍体峰，即所谓凋亡峰。通过测定凋亡峰百分含量，便可知凋亡细胞比例。此法简便、快速，是目前常用的、经典的测量凋亡细胞的方法。此法存在问题：少量的正常的低DNA含量细胞、由于机械损伤产生DNA含量减低的坏死细胞、染色体丢失的分裂相细胞以及细胞碎片和微核等都可能出现在亚二倍体峰内。因此，此法的特异性较低。

5. DNA断裂点标记：细胞凋亡时发生DNA断裂,利用末端转移酶(TdT)可以将dUTP标记到断裂点上,称作原位缺口末端标记（TUNEL）技术。此法有直接标记和间接标记两种，前者的标记物是FITC-dUTP，后者的标记物是生物素(biotin)标记的dUTP,需要再用FITC标记的亲和素(avidin)与生物素标记的dUTP结合，使标记反应倍增，故间接标记法灵敏度高，但操作较复杂。TUNEL还可以配合其它单抗同时进行细胞表型分析，或与DNA含量同时分析。TUNEL法因其灵敏度高而被广泛采用。

6 细胞凋亡相关基因产物检测：细胞凋亡是一个多种基因参与的复杂过程,目前已知与bcl-2基因、c-myc基因、P53基因等有关，这些基因都有相关产物，目前针对这些相关产物已有单克隆抗体生产，应用这些单抗，通过流式细胞仪可检测造血细胞凋亡相关基因蛋白表达水平，相互关系。

流式细胞仪测定细胞凋亡方法、层次众多，且具有快速、准确特点，应用十分广泛。在实际应用中应注意采用多种方法结合使用，使结果更加可靠准确。

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