凋亡或者說程序性細(xì)胞死亡,是細(xì)胞內(nèi)建的防御機(jī)制之一,在生物的正常發(fā)育及疾病抵御中起到重要的作用。凋亡過程與通路的異常,會(huì)導(dǎo)致多種疾病,包括腫瘤。目前至少有十?dāng)?shù)種檢測細(xì)胞凋亡的方法,從大框架上講,可以劃分為基于細(xì)胞形態(tài)、生物學(xué)功能和生化標(biāo)記三大類。那么
細(xì)胞凋亡檢測基于形態(tài)學(xué)的方法是怎么操作的呢?
1、電子顯微鏡檢查
“凋亡”是一個(gè)細(xì)胞形態(tài)學(xué)概念。因此,鑒定凋亡的金指標(biāo),往往是基于形態(tài)學(xué)的。凋亡和另外一種主要的細(xì)胞死亡類型“壞死”有著顯著的亞細(xì)胞形態(tài)差異。簡而言之,在透射電鏡下,凋亡細(xì)胞染色質(zhì)濃聚,通常沿核膜分布;整體細(xì)胞形態(tài)發(fā)生變化,如細(xì)胞表面微絨毛狀突起消失,細(xì)胞間接觸消失,細(xì)胞質(zhì)濃聚,形成具有膜結(jié)構(gòu)的包裹著胞漿內(nèi)容物和核物質(zhì)的凋亡小體;相比壞死,凋亡細(xì)胞的核結(jié)構(gòu)直到晚期才會(huì)解體。
盡管電鏡檢查是細(xì)胞凋亡檢測的金標(biāo)準(zhǔn),然而其缺點(diǎn)也很明顯:無法定量(電鏡一個(gè)視野僅能觀察一兩個(gè)細(xì)胞),實(shí)驗(yàn)步驟繁瑣(固定、切片到拍照),同時(shí),并非所有實(shí)驗(yàn)室都能接觸到電鏡。因此,對(duì)于不專門研究凋亡這種細(xì)胞現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)室來說,基本沒有人選擇電鏡來檢測凋亡了。好在目前的主流期刊,也是接受不含電鏡的凋亡數(shù)據(jù)。
2、細(xì)胞核形態(tài)染色
既然凋亡細(xì)胞其中一個(gè)形態(tài)學(xué)特征是染色質(zhì)濃聚,且細(xì)胞核結(jié)構(gòu)在凋亡后期崩解,那么觀察核形態(tài)也是較為直接的指標(biāo)。相比其他形態(tài)學(xué)指標(biāo)來說,觀察細(xì)胞核形態(tài)不需要電子顯微鏡,而只需用熒光染料配合普通的熒光顯微鏡即可。
一般而言,核形態(tài)染色采用的是DAPI和Hoechst系列熒光染料。因?yàn)檫@些染料特異性強(qiáng),熒光性能好。其中,Hoechst33342是最為方便的染料。它可自由穿透細(xì)胞膜,直接對(duì)核染色,而不需要固定、破膜步驟。因此,Hoechst33342還能結(jié)合形態(tài)學(xué)的相差圖像,以及其他活細(xì)胞染料(如用7-AAD等染細(xì)胞膜破裂的細(xì)胞),同時(shí)對(duì)多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行定量。
除了實(shí)驗(yàn)操作簡單、成本低廉之外,核形態(tài)染色的優(yōu)勢還在于它是一個(gè)定量指標(biāo)。因此,這也是我常用的細(xì)胞凋亡檢測指標(biāo)之一。不過,定量依賴于拍攝照片后對(duì)多個(gè)視野的不同核形態(tài)手動(dòng)計(jì)數(shù)。