
细胞凋亡(Apoptosis)是一种程序性细胞死亡的核心形式,是评估疾病机制与治疗响应的'黄金指标'。在细胞生物学研究领域,细胞凋亡一直是热门话题,包括肿瘤免疫治疗、靶向药物、神经退行性疾病研究……几乎所有前沿领域都离不开精准的凋亡检测。


一、Annexin V/PI 双染法
检测原理:Annexin V 是一种分子量约35-36 kDa的Ca²⁺依赖性磷脂结合蛋白,对磷脂酰丝氨酸( PS)具有高度亲和力。在正常活细胞中,PS 严格分布于细胞膜内侧(胞质面);细胞凋亡早期,细胞膜不对称性丧失,PS 从内侧翻转到外侧。Annexin V 与外翻的 PS 结合,从而标记早期凋亡细胞。PI(碘化丙啶)是一种核酸染料,不能透过完整细胞膜,仅进入细胞膜完整性受损的晚期凋亡或坏死细胞,与DNA结合后发出红色荧光。
检测靶点:磷脂酰丝氨酸(PS)外翻
适用阶段:凋亡早期
优点:
✅ 金标准方法,可区分 活细胞 / 早期凋亡 / 晚期凋亡 / 坏死细胞 四种群体
✅ 流式细胞术定量分析,结果客观、可重复
✅ 多种荧光标记可选(FITC、PE、APC、Alexa Fluor系列),灵活组合多色panel
✅ 操作相对简便,检测通量高,适合药物筛选
缺点:
❌ 无法区分凋亡与坏死晚期(两者均PI⁺)
❌ 机械损伤或酶消化可能导致假阳性PS外翻
❌ 需要Ca²⁺参与,某些缓冲液条件可能影响结合效率
❌ 不能提供凋亡机制信息(内在/外在通路)
二、JC-1 / TMRE 线粒体膜电位检测
检测原理:JC-1 是一种阳离子型碳菁染料,具有电位依赖性积聚特性。在正常线粒体中(高膜电位,ΔΨm),JC-1 形成 J-聚集体,发出红色荧光(~590 nm);当线粒体膜电位下降(凋亡早期/中期),JC-1 以单体形式分散在胞质中,发出绿色荧光(~529 nm)。通过红/绿荧光比值变化定量评估线粒体膜电位状态。TMRE(四甲基罗丹明乙酯)原理类似,但仅产生红色荧光,膜电位下降时荧光减弱。
检测靶点:线粒体膜电位(ΔΨm)
适用阶段:凋亡中期
优点:
✅ 捕捉凋亡的'上游信号',比Annexin V更早发现细胞命运改变
✅ 红绿荧光转换直观可视,结果易于判读
✅ 可区分内在通路与外在通路诱导的凋亡
✅ 适用于荧光显微镜、流式细胞仪、酶标仪等多种平台
✅ 是药物毒性早期预警的敏感指标
缺点:
❌ 线粒体膜电位变化并非凋亡特异性(缺氧、营养剥夺等也可导致)
❌ 需要严格控制孵育时间和染料浓度,过度加载可能导致毒性
❌ 荧光淬灭较快,需及时检测
❌ 不能区分凋亡与坏死(两者均可出现膜电位下降)
三、Caspase 酶活检测
检测原理:Caspase 家族半胱氨酸蛋白酶是凋亡执行的'分子剪刀'。Caspase-8/10 主要参与外在通路(死亡受体激活),Caspase-9 参与内在通路(线粒体释放细胞色素c),Caspase-3/7 是共同执行者,负责切割关键底物导致细胞形态学和生化改变。
检测方法包括:
(1)荧光底物法:使用细胞可渗透的荧光底物(如FAM-DEVD-FMK针对Caspase-3/7),Caspase切割后释放荧光基团
(2)免疫荧光/流式:使用特异性抗体检测活化Caspase的暴露新表位
(3)Western Blot:检测活化片段(如Cleaved Caspase-3 p17/p19)
检测靶点:
Caspase-3/7 活性 — 凋亡执行的核心标志
Caspase-8 活性 — 外在通路激活标志
Caspase-9 活性 — 内在通路激活标志
适用阶段:凋亡执行期
优点:
✅ 直接反映凋亡分子机制,特异性极高(Caspase激活是凋亡的生化定义)
✅ 可区分内在通路 vs 外在通路,深入机制研究
✅ 活细胞实时检测,可动态监测凋亡进程
✅ 结果可量化,适合高通量筛选
✅ 与形态学方法联合使用,证据链更完整
缺点:
❌ Caspase激活后细胞可能仍处于可逆阶段('点 of no return' 难以精确定义)
❌ 某些非凋亡性细胞死亡(如焦亡、坏死性凋亡)也涉及Caspase
❌ 荧光底物可能抑制Caspase活性(底物本身为竞争性抑制剂)
❌ 需要针对不同Caspase分别检测,成本较高
❌ 组织样本检测较困难(酶活性易降解)
四、TUNEL 法
检测原理:凋亡晚期,活化Caspase激活CAD(Caspase-Activated DNase)或其抑制剂ICAD降解,导致DNA被系统性切割为180-200 bp整数倍的片段,产生大量3'-OH末端。TUNEL(Terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP Nick End Labeling)利用末端脱氧核苷酸转移酶(TdT),在无需模板的情况下将标记的dUTP(如FITC-dUTP、Biotin-dUTP)添加到断裂DNA的3'-OH末端,通过荧光或显色方法标记凋亡细胞。
检测靶点:DNA 3'-OH末端
适用阶段:凋亡晚期
优点:
✅ 灵敏度极高,单细胞水平即可检测
✅ 原位定位能力,可精确定位组织切片中的凋亡细胞(如肿瘤组织、神经组织)
✅ 支持多种样本类型:细胞涂片、爬片、悬浮细胞、石蜡切片、冰冻切片
✅ 多色荧光标记可选(FITC / 488 / 555 / 594 / 647),适配多色免疫荧光
✅ 一步法操作简化,结果稳定可靠
缺点:
❌ 坏死细胞DNA断裂也可被标记(需结合形态学或Annexin V区分)
❌ 细胞增殖过程中DNA修复产生的切口可能导致假阳性
❌ 固定和通透条件要求严格,过度处理可能导致DNA人为断裂
❌ 定量能力较弱(荧光强度与断裂程度非线性关系)
❌ 检测时间窗口较晚,不适合早期凋亡监测
那么问题来了——
若是如此,是时候升级你的凋亡检测方案了!联纬生物为您“排忧解难”来啦!!!




1.Annexin V/PI 双染法
产品编码:D0002
可用于流式细胞仪检测和荧光显微镜检测。
产品编码:D2011
应用场景:荧光酶标仪、荧光显微镜、流式细胞仪;
适用样本:贴壁细胞,悬浮细胞,石蜡包埋组织切片,冰冻切片;
荧光信号通道:PE 红色通道(Ex/Em=555 nm/565 nm)



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