細胞凋亡概覽
細胞凋亡是一種程序性細胞死亡過程,通過嚴格調(diào)控的細胞內(nèi)信號傳導(dǎo)機制執(zhí)行。該過程對于維持組織穩(wěn)態(tài)和正常發(fā)育至關(guān)重要。異常的細胞凋亡機制可能導(dǎo)致多種疾病,如細胞凋亡過度會引起神經(jīng)退行性疾病,而細胞凋亡不足則與癌癥的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)。在凋亡過程中,細胞會經(jīng)歷一系列標志性事件,從最初的信號接收到最終的細胞解體,每一步都至關(guān)重要。理解這些過程不僅有助于揭示疾病機制,還能為新的治療方法提供思路。
圖1. 細胞凋亡進程圖[1]
細胞凋亡誘導(dǎo)途徑
細胞凋亡的誘導(dǎo)途徑主要包括外源性(Extrinsic)和內(nèi)源性(Intrinsic)兩種。
外源性途徑(死亡受體途徑)由細胞外部信號誘導(dǎo),通過死亡受體介導(dǎo)。關(guān)鍵分子包括Fas受體和腫瘤壞死因子受體(TNFR)。當配體(如FasL或TNF-α)與死亡受體結(jié)合時,形成死亡誘導(dǎo)信號復(fù)合物(DISC),DISC激活Caspase-8,隨后激活下游效應(yīng)Caspase(如Caspase-3),引發(fā)細胞凋亡。
內(nèi)源性途徑(線粒體途徑)由細胞內(nèi)部信號(如DNA損傷、氧化應(yīng)激)誘導(dǎo),主要通過線粒體介導(dǎo)。關(guān)鍵分子包括Bcl-2家族蛋白質(zhì)(如Bax、Bak)。促凋亡信號導(dǎo)致Bax/Bak在線粒體膜上聚集,形成孔道,釋放細胞色素c。細胞色素c與Apaf-1和Caspase-9形成凋亡小體,激活Caspase-9,并進一步激活下游效應(yīng)Caspase(效應(yīng)型半胱天冬酶),執(zhí)行細胞凋亡。
圖2. 內(nèi)源性途徑和外源性途徑細胞凋亡[2]
Caspase檢測方法
但無論外源或是內(nèi)源性途徑細胞凋亡,二者均通過激活效應(yīng)Caspase啟動細胞凋亡過程,效應(yīng)Caspase是參與細胞凋亡過程的關(guān)鍵酶類,主要包括Caspase 3/7,因此,檢測Caspase 3/7的活性對確認細胞是否發(fā)生凋亡、藥物篩選和疾病研究非常重要。
常用檢測方法根據(jù)實驗樣本的不同,可以分為均質(zhì)法、FLICA(Fluorochrome-Labeled Inhibitors of Caspases)、熒光底物法、基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET,F(xiàn)luorescence Resonance Energy Transfer)的檢測方法以及抗體檢測法,這些方法幫助研究細胞凋亡的機制和過程。
關(guān)于caspase的更多信息可以進入“凋亡使者-Caspase在凋亡分析中的應(yīng)用”COT課程了解:
CellEvent Caspase 3/7檢測方法
CellEvent Caspase 3/7檢測方法基于熒光底物法,底物中包含DEVD肽序列,當酶被激活時,該肽序列被切割,釋放出強熒光信號。通過檢測熒光強度的變化,可以評估Caspase 3/7的活性。與傳統(tǒng)Caspase檢測方法相比,這種檢測方法對細胞的凋亡過程沒有抑制作用,無需清洗,有助于實時監(jiān)測細胞凋亡。它兼容活細胞成像和流式細胞術(shù)檢測,操作簡單,適用于多種實驗需求。
圖3. CellEvent Caspase3/7檢測原理及Workflow
數(shù)據(jù)實例[3]
為了研究星形孢菌素對凋亡的誘導(dǎo)作用,我們對HeLa細胞進行了長時間的熒光監(jiān)測。我們先后用50 nM的TMRM染料和5 μM的CellEvent? Caspase-3/7試劑對HeLa細胞進行染色。隨后,用0.5 μM的星形孢菌素處理細胞,并持續(xù)采集7小時的圖像。在這7小時的過程中,可以明顯觀察到星形孢菌素引起的線粒體膜電位喪失和caspase 3/7的激活,這分別通過TMRM信號(紅色)的減少和Caspase 3/7信號(綠色)的增加得以顯示(見圖4)。此外,結(jié)合使用CellEvent? Caspase-3/7和死細胞核酸染料PI,還可以通過流式細胞術(shù)檢測凋亡細胞的比例(見圖5)。
圖4. 星形孢菌素誘導(dǎo)線粒體膜電位(紅)下降
和Caspase 3/7(綠)激活(10x,5 min/freq.)
圖5. 不同濃度(0 μM 左,0.11 μM 右)
星形孢菌素誘導(dǎo)細胞凋亡流式圖
FAQs
Q
CellEvent Caspase-3/7 Green Detection Reagent可以用于固定樣本嗎?
A
不可以,該試劑適用于活細胞染色,染色后可以用甲醛固定,不能直接染固定樣本。
Q
CellEvent Caspase-3/7 Green Detection Reagent染色后還能做免疫熒光實驗嗎?
A
可以,推薦先進行細胞表面染色和本產(chǎn)品的染色,固定后再進行其他細胞內(nèi)的染色。
參考資料與文獻:
1. Invitrogen 細胞功能分析產(chǎn)品選擇指南
2. Yuan, J., & Ofengeim, D. (2024). A guide to cell death pathways. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 25(5), 379-395.
3. “凋亡使者-Caspase在凋亡分析中的應(yīng)用” 賽默飛COT課程
【劃重點】CellEvent? Caspase-3/7檢測試劑選擇指南
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