鑒定細胞死活的方法有哪些
活細胞的鑒定在生物學和醫(yī)學上具有很重要的意義。細胞培養(yǎng)過程中要隨時記錄細胞的生長情況,需要經(jīng)常測定細胞的存活率;在腫瘤細胞的研究中,為了檢驗各種藥物對腫瘤細胞的殺傷力,也需要測定腫瘤細胞的存活率。在臨床醫(yī)學中死活細胞的鑒定也有很大的應用,例如為了檢測某一男子的生育能力,測定精子細胞的存活力是比較常用的辦法。
死活細胞的鑒定方法有很多種,常用的有染色法和儀器分析法。染色法是常用的細胞死活鑒定方法,簡便,易于操作。但是通過直接的形態(tài)觀察來鑒別細胞死活,實驗結果很容易受操作者的主觀因素的影響,存在一定的誤差,所以,在實際操作中也常采用一些儀器來進行的批量檢測。
不同的死活細胞鑒定方法有各自不同具體的反應機理,但無論采用何種辦法,都是利用了死活細胞在生理機能和性質上的差異。
常用的方法包括染色法和儀器分析法。
1 染色法
染色法分化學染色法和熒光染色法,根據(jù)染色機理的不同,染料或使死細胞著色,或使活細胞著色。死活細胞在生理機能和性質上的差異主要包括:
死活細胞細胞膜通透性的差異:活細胞的細胞膜是一種選擇性膜,對細胞起保護和屏障作用,只允許物質選擇性的通過;而細胞死亡之后,細胞膜受損,通透性增加。常用的以臺盼藍鑒別細胞死活的方法就是利用了這一性質。臺盼藍,又稱錐藍,是一種陰離子型染料,不能透過完整的細胞膜。所以經(jīng)臺盼藍染色后只能使死細胞著色,而活細胞不被著色。甲基藍有類似的染色機理。植物細胞的質壁分離也可鑒定死活。
死活細胞在代謝上的差異:是采用美藍染料鑒定酵母細胞死活的依據(jù)。美藍是一種無毒染料,氧化型為藍色,還原型為無色。由于活細胞中新陳代謝的作用,使細胞內(nèi)具有較強的還原能力,能使美藍從藍色的氧化性變?yōu)闊o色的還原型,因此美藍染色后活的酵母細胞無色;而死細胞或代謝緩慢的老細胞,則因它們的無還原能力或還原能力極弱,使美藍處于氧化態(tài),從而被染成藍色或淡藍色。
熒光素雙醋酸酯(FDA)是一種常用的培養(yǎng)動植物細胞以及植物細胞原生質體的生活力鑒定染料,其染色機理也利用了死活細胞在代謝上的差異:FDA本身不產(chǎn)生熒光,也無極性,能自由滲透出入完整的細胞膜。當FDA進入活細胞后,被細胞內(nèi)的脂酶分解,生成有極性的、能產(chǎn)生熒光的物質——熒光素,該物質不能自由透過活的細胞膜,積累在細胞膜內(nèi),因而使有活力的細胞產(chǎn)生綠色熒光;而無活力的細胞因不能使FDA分解,而無法產(chǎn)生熒光。
除此之外,還有一些細胞器的專有染料。如液泡系的專有染料中性紅。中性紅是一種低毒性染料,可以使活細胞液泡著紅色,而細胞質和細胞核不被著色;死細胞的液泡不被著色或淺染,染料彌散于整個細胞中,細胞核和細胞質被染成紅色。有時侯為了增加染色效果可以將兩種染料結合使用,如甲基藍-中性紅混合染色法。
2 儀器分析法
可采用微電極技術(利用死活細胞膜兩側電位的差異)、全自動分析細胞記數(shù)儀和流式細胞儀等,可對細胞的死活進行的批量檢測。
德國INNOVATIS出產(chǎn)的全自動Cedex細胞存活率/細胞計數(shù)儀/細胞分析儀是 世界上*臺高分辨率、高清晰度掃描()細胞分析儀,具有全自動臺盼藍染色、顯微CCD成象、CEDEX工作站軟件,可用于制藥、醫(yī)學、發(fā)酵、免疫、 病理、毒性測試、生物技術等學科的研究開發(fā)和工業(yè)生產(chǎn)過程中的細胞計數(shù)和分析。自動分析結果,檢測分析數(shù)據(jù)輸出(11項):總細胞數(shù)目,總細胞濃度 (cells/mL) ;活細胞數(shù)目,活細胞濃度 (cells/mL);死細胞數(shù)目,死細胞濃度 (cells/mL) ;細胞存活率 (%) ;細胞的平均圓度 (compactness) ;細胞的平均直徑 (um) ;細胞團比例 (Aggregate Rate);細胞直徑分布圖 (Diameter Histogram);細胞團分布圖 (Aggregate Histogram);細胞圓度分布圖 (Compactness Histogram) ;細胞生長時間曲線(C*tion Time Chart)。
流式細胞儀法 用來判斷細胞死活的常用熒光探針有二大類:一類是能透過活的細胞膜進入細胞內(nèi)而發(fā)出熒光的物質,例如FDA可被活細胞持留而發(fā)出黃綠色熒光,若細胞有損傷 則會從細胞中流失,觀察不到熒光。另一類是不能透過活細胞膜,但能對固定的細胞及膜有破損的細胞的核進行染色,例如碘化丙啶( PI,Propidium iodide )和溴化乙錠( EB,Ethidium bromide )就是常用的第二類熒光探針。碘化丙啶(PI)不能穿透細胞膜,對于具有完整細胞膜的正常細胞或凋亡細胞不能染色。而對于壞死細胞,其細胞膜的完整性喪 失,碘化丙啶(PI)可以染色壞死細胞。目前常用的一種細胞凋亡與壞死檢測試劑盒則含有Hoechst 33342和碘化丙啶(Propidium Iodide,PI)兩種熒光染料。細胞發(fā)生凋亡時,染色質會固縮,Hoechst 33342可以穿透細胞膜,染色后凋亡細胞熒光會比正常細胞明顯增強。上述兩種染料雙染后,使用流式細胞儀或熒光顯微鏡檢測時,正常細胞為弱紅色熒光+弱 藍色熒光,凋亡細胞為弱紅色熒光+強藍色熒光,壞死細胞為強紅色熒光+強藍色熒光。
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