研究细胞死亡的工具

1.细胞死亡的概述

在成体组织中，细胞死亡与细胞分裂相平衡。对于多细胞生物体，其细胞数量会受到严格的调控。细胞平衡是通过控制细胞分裂速度和细胞死亡速度来实现的。细胞死亡是通过化学、物理作用 “损害”而导致的结果，如辐射、高温、有毒物质、身体创伤或受伤、缺氧等。受伤的细胞会膨胀、破裂并溢出其内容物，从而导致细胞意外死亡。多年来，生物学家通过研究发现，细胞在发育过程中会在可预测的时间点死亡，这就是细胞程序性死亡（PCD）。

细胞死亡可分为多种类型，包括细胞凋亡、自噬、坏死等。在这三种主要途径中，细胞凋亡是无论在生理还是病理条件下都会发生的一种有序的、协调的细胞发育过程，被认为是免疫系统发育、分化、调节等功能以及器官和组织增殖/稳态的关键调节因子，因此细胞凋亡是细胞生物学家研究最多的课题之一。细胞凋亡失调可能是导致癌症等疾病的主要或次要的原因，过度的细胞凋亡会导致神经变性、自身免疫能力下降等。近年来，人们不断探索并推出了各种检测凋亡细胞的方法。自噬从本质上来讲是一种生物循环机制，其中错误折叠的蛋白质会被泛素化，并通过溶酶体途径定向降解。自噬会选择性地降解细胞内的目标，从而发挥重要的平衡功能，如降解错误折叠的蛋白质和受损的细胞器。坏死的特点是细胞肿胀、质膜和亚细胞器被破坏，坏死性细胞死亡被认为是一种异质性现象，包括程序性细胞死亡和意外细胞死亡。

 

2. 细胞凋亡的概述

众所周知，细胞凋亡涉及一连串的蛋白水解事件，主要由半胱氨酸蛋白酶的Caspase家族完成。这些蛋白酶被合成为非活性的酶原，在特定天冬氨酸残基处裂解后被激活。由于健康细胞中的 Caspase 是以非活性前体（procaspases）的形式存在的，因此调节 Caspase 的活化和下游活性构成了细胞凋亡的关键控制点。Caspase 是以分级激活网络组织起来的，一些半胱氨酸天冬氨酸酶是 Caspase 激活的上游启动子，另一些则在底物蛋白水解的下游效应器中发挥作用。激活 Caspase 有三种途径：我们通常描述的两种启动途径是细胞凋亡的内在（线粒体）途径和外在（死亡受体）途径，这两种途径最终都会通向凋亡的共同途径或执行阶段；第三种鲜为人知的启动途径是内质网途径。

 

3.细胞凋亡/坏死的检测方法

磷脂酰丝氨酸（PS）在质膜细胞外表面的显示是早期细胞凋亡的标志。磷脂结合蛋白（如 Annexin V）对磷脂酰丝氨酸具有高亲和力，在 Ca²⁺ 存在的情况下很容易与之结合。鉴于 Annexin V 不具有细胞渗透性，外化 PS 的结合对早期凋亡细胞具有选择性。当细胞趋向坏死时，细胞膜会继续降解，使非渗透性检测试剂（如坏死检测试剂）插入到 DNA 中富含鸟嘌呤的区域并提供更多信息，处于凋亡晚期或坏死早期的细胞会同时显示Annexin V和坏死染色的信号。确定细胞凋亡或坏死的阶段是多个研究领域特别关注的问题，包含了从靶点的鉴定和验证到小分子药物的疗效和毒性检测。流式细胞仪或荧光显微镜可检测到偶联荧光染料的Annexin V 与外化 PS的结合，虽然荧光显微镜可以将它们的结合可视化，但流式细胞术是最有用的方法，因为它可以快速、准确地量化外化 PS的细胞。我们的 GFP-CERTIFIED® 细胞凋亡/坏死检测试剂盒可区分健康细胞、早期凋亡细胞、晚期凋亡细胞和坏死细胞，并与 GFP 和其它绿色荧光探针兼容，此外我们也提供一系列 Annexin 产品。

 

部分相关产品推荐：

货号	名称	相关应用	规格
ENZ-51002-25	GFP-CERTIFIED® Apoptosis/Necrosis detection kit	细胞多重检测，与 GFP 和其他荧光探针兼容	25 assays
ENZ-51002-100			100 assays
ALX-209-256-3100	Annexin V (human), (recombinant) (FITC conjugate)	偶联FITC，通过流式细胞仪检测凋亡细胞	3x100 tests
ALX-209-256-T100			100 tests
ALX-209-252-T100	Annexin V (human), (recombinant) (APC conjugate)	偶联APC，通过流式细胞仪检测凋亡细胞	100 tests
ALX-209-252-T020			20 tests
ALX-209-251-T100	Annexin V (human), (recombinant) (R-PE conjugate)	偶联R-PE，通过流式细胞仪检测凋亡细胞	100 tests
ALX-209-251-T020			20 tests
ALX-850-252-KI02	Annexin V-Cy3 apoptosis detection kit	偶联Cy3，通过流式细胞仪检测凋亡细胞	100 tests
ALX-850-252-KI01			25 tests
ALX-850-254-KI02	Annexin V-Cy5 apoptosis detection kit	偶联Cy5，通过流式细胞仪检测凋亡细胞	100 tests
ALX-850-254-KI01			25 tests
ALX-850-253-KI02	Annexin V-EGFP apoptosis detection kit	偶联EGFP，通过流式细胞仪检测凋亡细胞	100 tests
ALX-850-255-KI02	Annexin V-FITC apoptosis detection kit plus	偶联FITC，利用SYTOX染料，通过流式细胞仪检测凋亡细胞	100 tests
ALX-850-049-KI01	Annexin V (human) ELISA kit	用于定量检测Annexin V 浓度的全套检测方法	96 wells

 

4. 基因组DNA片段和Comet SCGE检测试剂盒

评估基因组 DNA 完整性或氧化 DNA 存在情况的检测方法，常常被用作验证细胞凋亡或 DNA 损伤。Comet SCGE检测法通过荧光检测从低熔点琼脂糖包埋的细胞中释放的DNA的完整性来测量DNA损伤程度。电泳时，由于小的 DNA 片段在凝胶中的迁移速度比完整的基因组 DNA 更快，因此破碎的 DNA 会产生特有的“彗星”状尾部。根据电泳液的 pH 值，可以区分不同形式的 DNA 链断裂。在碱性条件下（pH>13），可获得有关单链断裂、双链断裂、切除修复位点和碱性不稳定位点的信息。在中性条件下，只能观察到 DNA 双链断裂，因此被认为是一种检测细胞凋亡的方法。这种方法有助于评估细胞的存活率，并区分细胞死亡的类型——凋亡和坏死。Comet SCGE检测法是一种快速、简单的电泳方法，用于检测和量化细胞中与 DNA 损伤和凋亡相关的DNA 断裂。与溴化乙锭相比，我们独特的 CYGREEN® 核酸染料提高了 DNA 检测的灵敏度。

 

部分相关产品推荐：

货号	名称	相关应用	规格
ADI-900-166	Comet SCGE assay kit	一种在单细胞水平上检测DNA损伤的技术	50 tests
ENZ-GEN105-0100	CYGREEN® Nucleic Acid Dye	一种DNA插层染料，发出的荧光光谱适用于qPCR 和凝胶染色应用	100 tests

 

5. 染色体缩合

典型的细胞凋亡特征包括细胞膜破裂、细胞皱缩、染色体缩合、DNA 断裂和包裹形成凋亡小体。根据形态学和生化标准，凋亡染色体缩合分为三个阶段：第一阶段“环状”浓缩，第二阶段“项链状”浓缩，第三阶段“核塌缩/解体”。Enzo的 NUCLEAR-ID® 绿色染色体缩合检测试剂盒为通过流式细胞仪和显微镜分析晚期细胞凋亡提供了一种便捷的方法。与健康细胞相比，DNA 插层染料可使凋亡细胞的缩合染色质染色成亮色，该试剂盒适用于区分健康细胞和细胞核缩合的凋亡细胞。

 

部分相关产品推荐：

货号	名称	相关应用	规格
ENZ-51021-K200	NUCLEAR-ID® Green chromatin condensation detection kit	通过使用一种 DNA 插层染料来检测核浓缩	1 Kit

 

6. 线粒体的干扰和内在途径的激活

线粒体膜电位（MMP）的丧失通常与细胞凋亡的早期阶段有关。MMP的丧失与线粒体通透性转换孔的打开同时发生，导致细胞色素 C 释放到细胞质中，进而触发了其他下游的细胞凋亡级联反应。MITO-ID® 膜电位检测试剂盒含有一种阳离子碳菁染料，可根据 MMP 状态发出绿色或橙色的荧光，这是唯一一种能够用于监测能量状态的简单易用的检测方法。在通电的细胞中，MITO-ID® 膜电位染料在细胞质中以绿色荧光单体的形式存在，在线粒体中以橙色荧光聚集体的形式聚集。然而，在凋亡和坏死的细胞中，这种染料会从线粒体中排出，主要以绿色荧光单体的形式存在于细胞质中。坏死检测试剂是一种细胞渗透性 DNA中间体，类似于红色发光染料碘化丙啶，可用于监测晚期细胞凋亡和坏死细胞的死亡。我们提供一系列高通量的线粒体功能检测方法。

 

部分相关产品推荐：

货号	名称	相关应用	规格
ENZ-51018-K100	MITO-ID® Membrane potential detection kit	可通过传统荧光显微镜和流式细胞仪测量线粒体膜电位和细胞活力	100 tests
ENZ-51018-0025			25 tests
ENZ-51022-K500	MITO-ID® Green detection kit	可用于确定分子在细胞内的靶向性，以及筛选这些分子之间的关联和相互作用	500 tests
ENZ-51022-0100			100 tests
ENZ-51007-0100	MITO-ID® Red detection kit (GFP-CERTIFIED®)	适用于表达 GFP 的细胞系以及表达蓝色、青色或黄色荧光蛋白的细胞	100 tests
ENZ-51007-500			500 tests

 

7. 与细胞凋亡有关的蛋白酶：Caspases

Caspases是一种信号介质，通过裂解特定的细胞蛋白来协调凋亡执行的途径。到目前为止，已经鉴定了100多种底物。哺乳动物的Caspases可细分为三个功能组：启动子Caspases（Caspase 2、8、9 和 10）、执行子Caspases（Caspase 3、6 和 7）以及炎症性Caspases（Caspase 1、4、5、11 和 12）。启动子Caspases启动细胞凋亡信号，而执行子Caspases则执行导致细胞凋亡的大量蛋白水解；炎症性Caspases不参与细胞凋亡，而是参与炎症性细胞因子信号的转导。根据现有的仪器和样品的制备方法，可以使用多种方法检测Caspases的活性，我们也提供了多种Caspase活性试剂盒和活性酶。

 

部分相关产品推荐：

货号	名称	相关应用	规格
BML-AK703-0001	Caspase-3 cell assay kit	用于检测细胞提取物中的Caspase-3 和类Caspase-3 活性	96 wells
BML-AK700-0001	Caspase-3 assay kit for drug discovery	用于检测Caspase-3 的蛋白酶活性	96 wells
BML-AK715-0001	Caspase-8 assay kit for drug discovery	用于检测Caspase-8 的蛋白酶活性	96 wells
BML-SE168-5000	Caspase-1 (human), (recombinant)	用于研究酶的调节和动力学、裂解目标底物、筛选抑制剂	5000 U
BML-SE169-5000	Caspase-3 (human), (recombinant)		5000 U
BML-SE176-5000	Caspase-4 (human), (recombinant)		5000 U
BML-SE171-5000	Caspase-5 (human), (recombinant)		5000 U
BML-SE170-5000	Caspase-6 (human), (recombinant)		5000 U
BML-SE172-5000	Caspase-8 (human), (recombinant)		5000 U

为了提供阳性和阴性对照，必须针对凋亡级联反应的特定步骤使用激活剂或抑制剂，它们能确保检测的有效性，并确认细胞凋亡正在发生。EnzoLife提供高纯度的即用型 Caspase 抑制剂，用于调节 Caspase 信号级联反应。

 

部分相关产品推荐：

货号	名称	相关应用	规格
ALX-260-030-M005	Ac-DEVD-CHO	高度特异、强效、可逆的Caspase-3抑制剂	5 mg
ALX-260-030-M001			1 mg
ALX-260-028-M005	Ac-YVAD-CMK	不可逆的caspase-1 抑制剂，还能抑制Caspase-4、 Fas介导的细胞凋亡	5 mg
ALX-260-028-M001			1 mg
ALX-260-029-M050	Z-Asp-2,6-dichlorobenzoyloxymethylketone	不可逆、可渗透细胞的广谱型Caspase抑制剂	50 mg
ALX-260-029-M010			10 mg
ALX-260-141-R100	Z-DEVD-FMK (Ready-to-Use)	不可逆、可渗透细胞的 Caspase-3和Caspase -7抑制剂	100 µl
ALX-260-141-R020			20 µl
ALX-260-138-R100	Z-VAD-FMK (Ready-to-Use)	不可逆地抑制 ICE 家族蛋白酶/天冬酶的活性并阻止细胞凋亡	100 µl
ALX-260-138-R020			20 µl

 

8. 自噬检测

自噬又称 “不依赖 Caspase 的细胞死亡形式”或 “2 型 PCD”，是一个在生理和进化上保守的过程，它通过吞噬和降解活细胞中功能丧失的细胞器和蛋白质来维持细胞的动态平衡和基因组的完整性。在生理条件下，自噬发挥着多种重要作用，包括在饥饿时维持氨基酸库、转换受损蛋白质和细胞器、防止神经变性、抑制肿瘤、细胞分化、清除细胞内的微生物以及调节先天性和适应性免疫。各种细胞质成分，包括细胞器和长寿蛋白，都会被封闭在双层膜的自噬体中，然后与溶酶体融合，其内容物在溶酶体中降解。Enzo 生命科学公司的 CYTO-ID® Autophagy 检测试剂盒 2.0 是一种无需转染的检测试剂盒，它含有一种光稳定性染料，能特异性地染色自噬囊泡。该检测试剂盒经过优化，可通过荧光显微镜、流式细胞仪和荧光微孔板检测活细胞中的自噬现象，该检测试剂盒提供了一种快速、特异和定量的方法来监测细胞水平的自噬活性。

部分相关产品推荐：

货号	名称	相关应用	规格
ENZ-KIT175-0200	CYTO-ID® Autophagy detection kit 2.0	检测活细胞中的自噬现象和自噬活性	200 tests
ENZ-KIT175-0050			50 tests

 

关于Enzo Life

Enzo Life做为分子诊断领域的先驱者，可提供包括基因、蛋白、细胞、组织全层面的标记和检测试剂，如原位杂交探针、活细胞荧光探针、组化试剂盒、小分子化学文库等。除了科研领域外，Enzo Life还给提供多样的生物工艺质量检测试剂盒（如Protein A残留检测盒，HCP残留检测等）。