vs2013配置opencv3.2:检测细胞凋亡、细胞活性测定

一、概述细胞凋亡（apoptosis,Apo）是细胞增殖的反面，探讨的是细胞死亡的方式与机制。凋亡一词来源于希腊语。原指花瓣、叶片的脱落。自1972年Kerr首次提出细胞凋
亡的概念以来，随着细胞生物学、免疫学和肿瘤学的研究发展，最近几年人们对细胞凋亡的重大理论意义和实际意义有了更深的理解。细胞凋亡是指在一定的生理和病
理情况下，机体为维护内环境的稳定，通过基因调控而使细胞自动消亡的过程。不同类型的细胞，在发生凋亡时的动力学过程也不一致，存在着一定的形态学和生
物化学的差异，但若干基本变化是大同小异的。其特征为：整个胞体呈浓缩状，有特异性胞浆大泡，胞质、核质深染，核碎裂后被细胞膜包裹而形成凋亡小体
（apoptosis body）。它有别于细胞死亡（necrosis,Nec）。在琼脂糖凝胶电泳上显示出特殊的DNA梯状图谱。它的出现主要是由于一种钙-镁依赖性核酸内切酶
激活后，裂解染色质核小体（nucleosome）之间的连接DNA，将核小体切割成180bp～200bp或其倍数的片段所致。Apo是不可逆的过程，散在分布于组织中，
形成的凋亡小体，除核裂解外，外有膜包绕，内有完整的细胞器，凋亡小体在组织中很快被邻近组织细胞吞噬，并在溶酶体中被降解。因此，Apo不引起周围
组织炎症及损伤。Apo是机体自己启动，由细胞本身主动控制，由基因指导的细胞自我消亡过程。因此，又称程序性细胞死亡（programmed cell death,PCD）。光镜下，Apo的典型形态学特征是核染色质广泛凝聚，细胞体积缩小，胞质浓缩，有凋亡小体存在，细胞表面特化结构如微绒毛等丢失及细胞表面明显的迂曲。
体内细胞凋亡过程发展非常迅速，细胞常在数小时内完成Apo并降解，凋亡细胞仅出现数分钟就消失，故不适宜应用形态学方法（普通光学显微镜检测法、荧光显
微镜检测法、凋亡小体的电镜观察及凋亡指数和细胞活力的定量测定）来检测。在生物化学方面，利用电泳技术证明核体断片的“DNA梯状图谱”作为检测群体细胞
发生凋亡的一个指标。经过人们多年的研究发现，应用原位末端转移酶标记技术（TDT assay or TUNEL reaction）来检测细胞凋亡，其灵敏度高，特异性强，能
早期显示未发生典型变化的凋亡细胞。它是检测单个细胞早期出现凋亡现象的好方法。近几年，人们又发现了能更快、更敏感、检测细胞数量更多的并能从更多方面证
明凋亡和坏死的流式细胞分析术（flow cytometry，FCM 包括亚“G1”峰检测法和末端转移酶标记技术）等。本章仅介绍免疫学检测方法。
二、ELISA法
（一）  原理细胞凋亡的发生，是由于钙-镁依赖性核酸酶进入核小体间切割DNA,产生180bp～200bp或其倍数的核小体片段。而核小体由于与组蛋白H2A、H2B、H3和H4形成紧密复
合物而不被核酸内切酶切割。采用双抗体夹心酶免疫法，应用小鼠抗DNA和抗组蛋白的单克隆抗体，与核小体片段形成夹心结构，可特异性检测细胞溶解物中的核小体
片段。
 
（二）材料与试剂
1．采用Boehringer Mannheim公司试剂盒，生物标记的小鼠抗组蛋白单克隆抗体。2．过氧化物酶（-POD）标记的小鼠抗DNA单克隆抗体3．链霉亲合素包被的微孔板4．DNA－组蛋白复合物，作为阴性对照。5．ABTS底物6．溶解缓冲液7．温育缓冲液8．底物缓冲液
 
（三）样品
1．培养细胞或离体细胞的裂解物   
   细胞裂解步骤：收集细胞，离心后，用200µl溶细胞缓冲液重新悬浮，室温下作用30min。2．培养细胞的上清液3．血浆（血清）
 
（四）操作方法
1．取样品离心后（1 000r/min,10min）,吸取20µl上清液，加入链霉亲合素包被的培养板孔中。2．另加入80µl免疫反应试剂    含抗－DNA－POD、抗组蛋白－生物素及温育缓冲液（按1∶1∶18混合），室温下孵育2h（置摇床上，250r/min）。3．取上清，用300µl温育缓冲液洗涤3次，小心移去洗涤液。4．加入100µl底物缓冲液，室温下孵育使颜色变化至适合（置摇床上）。5．尽快作比色分析（10min～20min内），用底物缓冲液作空白对照，以波长405nm，参考波长492nm进行检测。
 
（五）结果判定按下列公式计算细胞释放的单/低聚核小体片段的特别聚集值：注：mU=吸收值（10-3）=双孔吸收值的平均OD值－底物OD值，若样品的吸收值超过比色测定范围，应适当稀释后再检测。
三、原位末端转移酶标记技术
（一）原理凋亡细胞是由于内源性核酸内切酶的激活后，将DNA切割成许多双链DNA片段以及高分子量DNA单链断裂点（缺口），暴露出大量3-羟基末端，如用末端脱氧核苷酸转移
酶（TdT）将标记的dUTP进行缺口末端标记，则可原位特异地显示出凋亡细胞。主要应用的是荧光标记法和酶标记法。
 
（二）荧光标记法1．材料与试剂  采用德国Boehringer-Mannheim公司In Situ Cell Death Detection 试剂盒，或美国Oncor公司ApopTagTM试剂盒，包括：⑴生物素标记的-Dutp(Biotin-dUTP)或地高辛标记的-dUTP(Digoxingeningll-dUTP)1nmol/µl⑵ TdT酶（25U/μl）⑶ 反应缓冲液⑷ 洗涤缓冲液⑸ 异硫氰酸荧光素（FITC）标记的亲合素或链霉亲合素（2.5µg/ml）或抗地高辛抗体（1∶30）⑹ PI染液（含PI 5µg/ml及无DNA酶活性的RNA酶0.1%）⑺ PBS缓冲液⑻ 塑料盖玻片
2.样品⑴ 悬浮生长培养细胞的甩片或涂片⑵ 贴壁生长的培养细胞⑶ 冰冻切片⑷ 常规石蜡切片
 
3.操作方法（1）固定：培养细胞的制片或冰冻切片用4%多聚甲醛固定30min(4℃)后，用80%酒精再固定2h（-20℃）。常规4%中性福尔马林固定、石蜡包埋之切片进行脱蜡、水
化。（2）洗涤：玻片浸入PBS缓冲液，摇床上洗涤5min,三次。（3）反应：洗涤后的玻片用吸水纸吸干细胞或组织周围水分，按50μl/㎝2滴加反应液（每50μl反应液含TdT酶0.5μl,标记的-dUTP 1μl）,使反应液均匀地覆盖于所
    有细胞或组织切片上,盖上塑料盖玻片,置湿盒中,37℃孵育1h。（4）终止反应：去掉塑料盖玻片，将玻片置盛有洗涤缓冲液的染色缸内，洗涤两次，每次5min。（5）FITC标记：洗涤后的玻片用吸水纸吸去细胞或组织周围水分，按50μl/㎝2滴加FITC反应液（含FITC 2.5μg/ml），室温下避光孵育10min。（6）洗涤：将玻片置于洗涤缓冲液内，洗两次，每次5min。（7）PI复染：将玻片置于盛有PI染液的染色缸内，室温下避光染色30min。（8）封片：用盖玻片直接盖在含PI染液的玻片上，亦可用无色指甲油涂于盖玻片四周边缘，置暗盒中，尽早镜检观察。
 
4.结果判定：用荧光显微镜观察，选用蓝色激发光（波长488nm），所有的细胞核均被PI着色，显示出红色荧光，而凋亡细胞被特异地标记上FITC，显示出黄绿色荧光。
(三)酶标记法
1.材料与试剂  采用美国Oncor公司ApopTagTM-Peroxidase试剂盒，包括：⑴ 过氧化物酶标记的抗地高辛抗体⑵ 反应缓冲液⑶ TdT酶⑷ 反应终止/洗涤液⑸ 平衡缓冲液⑹ 蛋白酶K消化液：20μg/ml蛋白酶K溶于PBS。⑺ 30% H2O2⑻ DAB显色液：0.05%的diaminobenzidine(DAB)溶于PBS，用前过滤并加入0.02% H2O2。⑼ 甲基绿染液：0.5%甲基绿溶于0.1Mol/L枸橼酸钠，pH调整到4.0。⑽ 塑料盖玻片及玻璃盖玻片
 
2．样品  同荧光标记法。
3．操作方法⑴ 固定：同荧光标记法。⑵ 内源性过氧化物封闭  玻片置于盛有0.5% H2O2缓冲溶液的染色缸内，室温下作用20min后，同荧光标记法洗涤。⑶ 消化：玻片浸于盛有蛋白酶K消化液的染色缸，室温下消化15min，洗涤同上。⑷ 平衡处理：将细胞或组织周围液体用吸水纸吸干，滴加平衡缓冲液（按70µl／cm2）覆盖细胞或组织表面，盖上塑料盖玻片，室温下作用5min～10min。⑸ 反应：移去盖玻片，倾去平衡液，用吸水纸吸干周围液体，滴加反应液（按50µl/㎝2，18μl TdT酶+36μl反应缓冲液），均匀覆盖在细胞或组织上，盖上塑料盖玻
   片，置于湿盒中，37℃温育1h。⑹ 终止反应：移去盖玻片，将玻片置于盛有终止/洗涤液的染色缸内，37℃下洗涤30min（置摇床上振摇）。然后将玻片置于洗涤缓冲液内，洗两次，每次5min。⑺ 地高辛抗体反应：用吸水纸吸干细胞或组织周围液体，滴加70μl过氧化物酶标记的地高辛抗体，均匀覆盖，加上塑料盖玻片，室温下置于湿盒中，孵育30min。⑻ 洗涤：置于洗涤缓冲液内，洗两次，每次5min。⑼ 用吸水纸吸干细胞或组织周围液体，滴加新鲜配制的DAB显色液，均匀覆盖，加上塑料盖玻片，室温下作用3min～6min。⑽ 洗涤：置于蒸馏水中洗涤3次，每次3min～6min。⑾ 套染：将玻片置于盛有甲基绿染液的染色缸中，室温染色10min。⑿ 洗涤：蒸馏水洗涤3次（置于摇床上），每次2min。⒀ 脱水、封片：100%正丁醇，3次，每次2min。二甲苯，3次，每次2min。明胶甘油封片。
4．结果判定  光学显微镜下观察，所有的细胞核均着绿色，凋亡的细胞核染色质显示出特异性的棕黄色。 
细胞活性测定方法



有台盼蓝染色法、克隆（集落）形成法、3H放射性同位素掺入法、MTT法等。其中MTT法以其快速简便，不需要特殊检测仪器、无放射性同位素、适合大批量检测
的特点而得到广泛的应用。但MTT法形成的Formazan为水不溶性的，需要加有机溶剂溶解，由于在去上清操作时会有可能带走小部分的Formazan，故有时重复性略差。
为了解决这个问题，研究人员又开发了很多种水溶性的四氮唑盐类：如XTT、CCK-8（WST-8）等。现就这三种四氮唑盐类方法作一个简单介绍：
 
1.MTT法
MTT：化学名： 3-(4，5-二甲基噻唑-2)-2，5-二苯基四氮唑溴盐，商品名：噻唑蓝。
检测原理:为活细胞线粒体中的琥珀酸脱氢酶能使外源性MTT还原为水不溶性的蓝紫色结晶甲 （Formazan）并沉积在细胞中，而死细胞无此功能。二甲基亚砜（DMSO）
能溶解细胞中的甲 ，用酶联免疫检测仪在490nm波长处测定其光吸收值，可间接反映活细胞数量。在一定细胞数范围内，MTT结晶形成的量与细胞数成正比。该方法已
广泛用于一些生物活性因子的活性检测、大规模的抗肿瘤药物筛选、细胞毒性试验以及肿瘤放射敏感性测定等。它的特点是灵敏度高、经济。
缺点：由于MTT经还原所产生的甲 产物不溶于水，需被溶解后才能检测。这不仅使工作量增加，也会对实验结果的准确性产生影响，而且溶解甲 的有机溶剂对实验者
也有损害。
 
2.XTT法
XTT：化学名：2,3-bis(2-methoxy-4-nitro-5-sulfophenyl)-5-[(phenylamino)carbonyl]-2H-tetrazolium hydroxide，作为线粒体脱氢酶的作用底物，被活细胞还原成水溶性的橙
      黄色甲 产物。当XTT与电子偶合剂（例如PMS）联合应用时，其所产生的水溶性的甲 产物的吸光度与活细胞的数量成正比。
优点：1、使用方便，省去了洗涤细胞；2、检测快速；3、灵敏度高，甚至可以测定较低细胞密度；4、重复性优于MTT。
缺点：XTT水溶液不稳定，需要低温保存或现配现用。

3.CCK-8法或称WST-8法
CCK-8试剂中含有WST–8：化学名：2-(2-甲氧基-4-硝基苯基)-3-(4-硝基苯基)-5-(2,4-二磺酸苯)-2H-四唑单钠盐]，它在电子载体1-甲氧基-5-甲基吩嗪 硫酸二甲酯（1-Meth
oxy PMS）的作用下被细胞线粒体中的脱氢酶还原为具有高度水溶性的黄色甲 产物（Formazan）。生成的甲 物的数量与活细胞的数量成正比。用酶联免疫检测仪在
450nm波长处测定其光吸收值，可间接反映活细胞数量。该方法已被广泛用于一些生物活性因子的活性检测、大规模的抗肿瘤药物筛选、细胞增殖试验、细胞毒
性试验以及药敏试验等。
优点：1、使用方便，省去了洗涤细胞，不需要放射性同位素和有机溶剂；2、检测快速；3、灵敏度高，甚至可以测定较低细胞密度；4、重复性优于MTT；5、对细胞毒性小；6、为1瓶溶液，毋需预制，即开即用。
缺点:1、与MTT相比，CCK-8和XTT的价格比较贵。2、CCK-8试剂的颜色为淡红色，与含酚红的培养基颜色接近，不注意的话容易产生漏加或多加。