2021-07-11 11:25:55

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凋亡,本意为大量减少,生物学上用作表示细胞衰老死亡。细胞凋亡(Apoptosis)又称程序性细胞死亡,原意指花瓣树叶的脱落凋零,是自然的生理学过程。

基本信息

  • 书名

    《让肿瘤自然凋亡》

  • 作者

    董淮海

  • 类别

    肿瘤-生物疗法

  • 出版社

    山西科学技术出版社

  • 出版时间

    2014年03月

  • 页数

    120 页

  • 定价

    20 元

  • 开本

    850×1168

  • 装帧

    精装

  • ISBN

    978-7-5377-4762-2

折叠 编辑本段 释义

折叠 原义

diāo wánɡ

凋亡

谓大量减少。《陈书·世祖纪》:"自丧乱以来,十有馀载,编户凋亡,万不遗一,中原氓庶,盖云无几。"

细胞凋亡Apoptosis,意指花瓣树叶的脱落凋零。强调是自然的生理学过程。

折叠 现义

也称为"固缩坏死"、"程序性细胞死亡"或"细胞自杀",是由基因介导的一系列变化,细胞依靠它来主动地引起它自身的破坏。正常起消除老化细胞或未参与免疫反应的淋巴细胞的凋亡过程,如发生病理性干扰,可对肿瘤生成起作用。凋亡最初由特征性的形态变化来确定,包括:DNA的程序性降解、染色质浓缩、细胞缩小和碎裂。它可以是生理性的,或由化疗药物及放射诱发(来自希腊文,apoptosis,描写深秋枯叶掉落的现象)。

是存在于细胞中的自毁机制。这个过程机体能清除衰老及异常细胞,并在维持很多细胞功能方面有重要作用。细胞发生变异的癌细胞就是因为关闭了细胞内线粒体的这一调控功能,所以才躲过这一调控机制,不会自我毁灭。

折叠 编辑本段 机理

细胞凋亡的过程大致可分为以下几个阶段:

接受凋亡信号→凋亡调控分子间的相互作用→蛋白水解酶的活化(Caspase)→进入连续反应过程

细胞凋亡的启动是细胞在感受到相应的信号刺激后胞内一系列控制开关的开启或关闭,不同的外界因素启动凋亡的方式不同,所引起的信号转导也不相同,客观上说对细胞凋亡过程中信号传递系统的认识是不全面的,比较清楚的通路主要有:

1)细胞凋亡的膜受体通路

各种外界因素是细胞凋亡的启动剂,它们可以通过不同的信号传递系统传递凋亡信号,引起细胞凋亡,我们以Fas -FasL为例:

Fas是一种跨膜蛋白,属于肿瘤坏死因子受体超家族成员,它与FasL结合可以启动凋亡信号的转导引起细胞凋亡。它的活化包括一系列步骤:首先配体诱导受体三聚体化,然后在细胞膜上形成凋亡诱导复合物,这个复合物中包括带有死亡结构域的Fas相关蛋白FADD。Fas又称CD95,是由325个氨基酸组成的受体分子,Fas一旦和配体FasL结合,可通过Fas分子启动致死性信号转导,最终引起细胞一系列特征性变化,使细胞死亡。Fas作为一种普遍表达的受体分子,可出现于多种细胞表面,但FasL的表达却有其特点,通常只出现于活化的T细胞和NK细胞,因而已被活化的杀伤性免疫细胞,往往能够最有效地以凋亡途径置靶细胞于死地。Fas分子胞内段带有特殊的死亡结构域(DD,death domain)。三聚化的Fas和FasL结合后,使三个Fas分子的死亡结构域相聚成簇,吸引了胞浆中另一种带有相同死亡结构域的蛋白FADD。FADD是死亡信号转录中的一个连接蛋白,它由两部分组成:C端(DD结构域)和N端(DED)部分。DD结构域负责和Fas分子胞内段上的DD结构域结合,该蛋白再以DED连接另一个带有DED的后续成分,由此引起N段DED随即与无活性的半胱氨酸蛋白酶8(caspase8)酶原发生同嗜性交联,聚合多个caspase8的分子,caspase8分子逐由单链酶原转成有活性的双链蛋白,进而引起随后的级联反应,即Caspases,后者作为酶原而被激活,引起下面的级联反应。细胞发生凋亡。因而TNF诱导的细胞凋亡途径与此类似

2)细胞色素C释放和Caspases激活的生物化学途经

线粒体是细胞生命活动控制中心,它不仅是细胞呼吸链氧化磷酸化的中心,而且是细胞凋亡调控中心。实验表明了细胞色素C从线粒体释放是细胞凋亡的关键步骤。释放到细胞浆的细胞色素C在dATP存在的条件下能与凋亡相关因子1(Apaf-1)结合,使其形成多聚体,并促使caspase-9与其结合形成凋亡小体,caspase-9被激活,被激活的caspase-9能激活其它的caspasecaspase-3等,从而诱导细胞凋亡。此外,线粒体还释放凋亡诱导因子,如AIF,参与激活caspase。可见,细胞凋亡小体的相关组份存在于正常细胞的不同部位。促凋亡因子能诱导细胞色素C释放和凋亡小体的形成。很显然,细胞色素C从线粒体释放的调节是细胞凋亡分子机理研究的关键问题。多数凋亡刺激因子通过线粒体激活细胞凋亡途经。有人认为受体介导的凋亡途经也有细胞色素C从线粒体的释放。如对Fas应答的细胞中,一类细胞(type1)中含有足够的胱解酶8 (caspase8)可被死亡受体活化从而导致细胞凋亡。在这类细胞中高表达Bcl-2并不能抑制Fas诱导的细胞凋亡。在另一类细胞(type2)如肝细胞中,Fas受体介导的胱解酶8活化不能达到很高的水平。因此这类细胞中的凋亡信号需要借助凋亡的线粒体途经来放大,而Bid -- 一种仅含有BH3结构域的Bcl-2家族蛋白是将凋亡信号从胱解酶8向线粒体传递的信使。

Caspase

尽管凋亡过程的详细机制尚不完全清楚,但是已经确定Caspase即半胱天冬蛋白酶在凋亡过程中是起着必不可少的作用,细胞凋亡的过程实际上是Caspase不可逆有限水解底物的级联放大反应过程,至少已有14种Caspase被发现,Caspase分子间的同源性很高,结构相似,都是半胱氨酸家族蛋白酶,根据功能可把Caspase基本分为二类:一类参与细胞的加工,如Pro-IL-1β和Pro-IL-1δ,形成有活性的IL-1β和IL-1δ;第二类参与细胞凋亡,包括caspase2,3,6,7,8,9.10。Caspase家族一般具有以下特征:

1)C端同源区存在半胱氨酸激活位点,此激活位点结构域为QACR/QG。

2)通常以酶原的形式存在,相对分子质量29000-49000(29-49KD),在受到激活后其内部保守的天冬氨酸残基经水解形成大(P20)小(P10)两个亚单位,并进而形成两两组成的有活性的四聚体,其中,每个P20/P10异二聚体可来源于同一前体分子也可来源于两个不同的前体分子。

3)未端具有一个小的或大的原结构域。

参与诱导凋亡的Caspase分成两大类:启动酶(inititaor)和效应酶(effector)它们分别在死亡信号转导的上游和下游发挥作用。

Caspase的活化

Caspase的活化是有顺序的多步水解的过程,Caspase分子各异,但是它们活化的过程相似。首先在caspase前体的N-端前肽和大亚基之间的特定位点被水解去除N-端前肽,然后再在大小亚基之间切割释放大小亚基,由大亚基和小亚基组成异源二聚体,再由两个二聚体形成有活性的四聚体。去除N-端前肽是Caspase的活化的第一步,也是必须的,但是Caspase-9的活化不需要去除N-端前肽,Caspase活化基本有两种机制,即同源活化和异源活化,这两种活化方式密切相关,一般来说后者是前者的结果,发生同源活化的Caspase又被称为启动caspase(initiator caspase),包括caspase-8,-10,-9,诱导凋亡后,起始Caspase通过adaptor被募集到特定的起始活化复合体,形成同源二聚体构像改变,导致同源分子之间的酶切而自身活化,通常caspase-8,10,2介导死亡受体通路的细胞凋亡,分别被募集到Fas和TNFR1死亡受体复合物,而Caspase-9参与线粒体通路的细胞凋亡,则被募集到Cyt c/d ATP/Apaf-1组成的凋亡体(apoptosome)。同源活化是细胞凋亡过程中最早发生的capases水解活化事件,启动Caspase活化后,即开启细胞内的死亡程序,通过异源活化方式水解下游Caspase将凋亡信号放大,同时将死亡信号向下传递。异源活化(hetero-activation)即由一种caspase活化另一种caspase是凋亡蛋白酶酶原被活化的经典途径。被异源活化的Caspase又称为执行caspase(executioner caspase),包括Caspase-3,-6,-7。执行Caspase不象启动Caspase ,不能被募集到或结合起始活化复合体,它们必须依赖启动Caspase才能活化。

效应机制

凋亡细胞的特征性表现,包括DNA裂解为200bp左右的片段,染色质浓缩,细胞膜活化,细胞皱缩,最后形成由细胞膜包裹的凋亡小体,然后,这些凋亡小体被其他细胞所吞噬,这一过程大约经历30-60分钟,Caspase引起上述细胞凋亡相关变化的全过程尚不完全清楚,但至少包括以下三种机制:

1) 凋亡抑制物

正常活细胞因为核酸酶处于无活性状态,而不出现DNA断裂,这是由于核酸酶和抑制物结合在一起,如果抑制物被破坏,核酸酶即可激活,引起DNA片段化(fragmentation)。现知caspase可以裂解这种抑制物而激活核酸酶,因而把这种酶称为Caspase激活的脱氧核糖核酸酶(caspase-activated deoxyribonulease CAD),而把它的抑制物称为ICAD。因而,在正常情况下,CAD不显示活性是因为CAD-ICAD,以一种无活性的复合物形式存在。ICAD一旦被Caspase水解,即赋予CAD以核酸酶活性,DNA片段化即产生,有意义的是CAD只在ICAD存在时才能合成并显示活性,提示CAD-ICAD以一种其转录方式存在,因而ICAD对CAD的活化与抑制却是必需要的。

2) 破坏细胞结构

Caspase可直接破坏细胞结构,如裂解核纤层,核纤层(Lamina)是由核纤层蛋白通过聚合作用而连成头尾相接的多聚体,由此形成核膜的骨架结构,使染色质(chromatin)得以形成并进行正常的排列。在细胞发生凋亡时,核纤层蛋白作为底物被Caspase在一个近中部的固定部位所裂解,从而使核纤层蛋白崩解,导致细胞染色质的固缩。

3) 调节蛋白丧失功能

Caspase可作用于几种与细胞骨架调节有关的酶或蛋白,改变细胞结构。其中包括凝胶原蛋白(gelsin)、聚合粘附激酶(focal adhesion kinase,FAK)、P21活化激酶α(PAKα)等。这些蛋白的裂解导致其活性下降。如Caspase可裂解凝胶原蛋白而产生片段,使之不能通过肌动蛋白(actin)纤维来调节细胞骨架。

除此之外,Caspase还能灭活或下调与DNA修复有关的酶、mRNA剪切蛋白和DNA交联蛋白。由于DNA的作用,这些蛋白功能被抑制,使细胞的增殖与复制受阻并发生凋亡。

所有这些都表明Caspase以一种有条不紊的方式进行"破坏",它们切断细胞与周围的联系,拆散细胞骨架,阻断细胞DNA复制和修复,干扰mRNA剪切,损伤DNA与核结构,诱导细胞表达可被其他的细胞吞噬的信号,并进一步使之降解为凋亡小体

形态变化

细胞皱缩,胞浆致密,核染色质边集,而后胞核裂解,胞浆芽突并脱落,形成含核碎片和(或)细胞器成份的膜包被凋亡小体(apoptosis body),可被巨噬细胞和相邻其他实质细胞吞噬、降解。

生化特征

Ca2+/mg2+依赖的内切核酸酶(endogenous nuclease)及需钙蛋白酶(calpain)活化,早期出现180~200bp的DNA降解片段,琼脂凝胶电泳呈现特征性梯带状,半胱氨酸-天冬氨酸蛋白酶和凋亡蛋白酶(caspases)活性增高。

参与凋亡过程的相关基因有几十种,其中Fas\Bax\P53等基因有促进凋亡作用,Bcl-2\Bcl-XL等基因有抑制凋亡作用,而c-myc等基因则具有双向调节作用。

折叠 编辑本段 检测

早期

1) PS(磷脂酰丝氨酸)在细胞外膜上的检测

2)细胞内氧化还原状态改变的检测

3)细胞色素C的定位检测

4) 线粒体膜电位变化的检测

晚期

细胞凋亡晚期中,核酸内切酶核小体之间剪切核DNA,产生大量长度在180-200 bp 的DNA片段。

对于晚期检测通常有以下方法:

1) TUNEL(末端脱氧核苷酸转移酶介导的dUTP缺口末端标记)

2) LM-PCR Ladder (连接介导的PCR检测)

3) Telemerase Detection (端粒酶检测)

生化方法

1)典型的生化特征:DNA 片段化

2)检测方法主要有:琼脂糖凝胶电泳、原位末端标记(TUNEL)等

3)TUNEL(末端脱氧核苷酸转移酶介导的dUTP缺口末端标记)

4)通过DNA末端转移酶将带标记的 dNTP (多为dUTP)间接或直接接到DNA片段的3'-OH端,再通过酶联显色或荧光检测定量分析结果。可做细胞悬液、福尔马林固定或石蜡处理的组织、细胞培养物等多种样本的检测。

LM-PCR

(连接介导的PCR检测)

当凋亡细胞比例较小以及检测样品量很少(如活体组织切片)时,直接琼脂糖电泳可能观察不到核DNA的变化。通过LM-PCR,连上特异性接头,专一性地扩增梯度片段,从而灵敏地检测凋亡时产生梯度片段。此外,LM-PCR 检测是半定量的,因此相同凋亡程度的不同样品可进行比较。如果细胞量很少,还可在分离提纯DNA后,用32P-ATP和脱氧核糖核苷酸末端转移酶(TdT)使DNA标记,然后进行电泳和放射自显影,观察凋亡细胞中DNA ladder的形成。

上述两种方法都针对细胞凋亡晚期核DNA断裂这一特征,但细胞受到其它损伤(如机械损伤,紫外线等)也会产生这一现象,因此它对细胞凋亡的检测会受到其它原因的干扰。需结合其它的方法来检测细胞凋亡。花开花谢,似水流年……

其它方法

1)Telemerase Detection (端粒酶检测)

端粒酶是由RNA和蛋白组成,它可以自身RNA为模板逆转录合成端粒重复序列,使细胞获得"永生化"。正常体细胞是没有端粒酶活性的,每分裂一次,染色体的端粒会缩短,这可能作为有丝分裂的一种时钟,表明细胞年龄、复制衰老或细胞凋亡的信号。研究发现,90%以上的癌细胞或凋亡细胞都具有端粒酶的活性。

2)mRNA水平的检测

研究者们发现了很多在细胞凋亡时表达异常的基因,检测这些特异基因的表达水平也成为检测细胞凋亡的一种常用方法。据报道,Fas 蛋白结合受体后能诱导癌细胞中的细胞毒性T细胞(cytotoxic T cells)等靶细胞Bcl-2 和bcl-X (长的) 作为抗凋亡(bcl-2 和bcl-X)的调节物,它们的表达水平比例决定了细胞是凋亡还是存活。用荧光定量PCR技术来检测基因表达水平无疑比之前者更快更准确。通过检测fas,bax-alpha 和 bcl-X (长的) 基因的 mRNA表达水平来进行细胞凋亡的检测。

内氧化还原

正常状态下,谷光苷肽(GSH)作为细胞的一种重要的氧化还原缓冲剂。细胞内有毒的氧化物通过被GSH还原而定期去除,氧化型的GSH又可被GSH还原酶迅速还原。这一反应在线粒体中尤为重要,许多呼吸作用中副产物的氧化损伤将由此被去除。当细胞内GSH的排除非常活跃时,细胞液就由还原环境转为氧化环境,这可能导致了凋亡早期细胞线粒体膜电位的降低,从而使细胞色素C(三羧酸循环中的重要组分)从线粒体内转移到细胞液中,启动凋亡效应器caspase级联反应

C的定位

细胞色素C作为一种信号物质,在细胞凋亡中发挥着重要的作用。正常情况下,它存在于线粒体内膜外膜之间的腔中,凋亡信号刺激使其从线粒体释放至细胞浆,结合Apaf-1 (apoptotic protease activating factor-1)后启动caspase级联反应:细胞色素C/Apaf-1复合物激活caspase-9,后者再激活caspase-3和其它下游caspase。

电位变化

1)线粒体跨膜电位耗散细胞凋亡有密切关系

2)陆续有报道说明线粒体跨膜电位的耗散早于核酸酶的激活,也早于磷酯酰丝氨酸暴露于细胞表面。而一旦线粒体跨膜电位耗散,细胞就会进入不可逆的凋亡过程。

3)在细胞凋亡过程中线粒体跨膜电位的耗散主要是由于线粒体内膜的通透性转变,这是由于生成了动态的由多个蛋白质组成的位于线粒体内膜与外膜接触位点的通透性转变孔道(PT孔道)能稳定线粒体跨膜电位就能防止细胞凋亡。

线粒体在细胞凋亡作用中的进一步证据:

1)若将纯化的正常的线粒体与纯化的细胞核在一起保温,并不导致细胞核的变化。但若将诱导生成PT孔道的线粒体与纯化的细胞核一同保温,细胞核即开始凋亡变化。

2)形态学观察,看到细胞数目有限,统计学上的准确性受影响;

3)凝胶电泳检测DNA破坏了细胞的完整性也不能测出凋亡细胞占总细胞的比例;

4)流式细胞术可检测细胞、亚细胞及分子水平的特征性变化。

用于流式细胞仪检测的染料:

PI、Hoechst、 EB、 DAPI、丫啶橙等,其中PI、Hoechst最常用。

PI和Hoechst33342双标:

PI、Hoechst33342均可与细胞核DNA(或RNA)结合。但是PI不能通过正常的细胞膜,Hoechst则为膜通透性的荧光染料,故细胞在处于坏死或晚期凋亡时细胞膜被破坏,这时可为PI着红色。正常细胞和中早期凋亡细胞均可被Hoechst着色,但是正常细胞核的Hoechst着色的形态呈圆形,淡蓝色,内有较深的蓝色颗粒;而凋亡细胞的核由于浓集而呈亮蓝色,或核呈分叶,碎片状,边集。

故PI着色为坏死细胞;亮蓝色,或核呈分叶状,边集的Hoechst着色的为凋亡细胞。

PI和Annexin-V双标:

磷脂酰丝氨酸(PS)正常位于细胞膜的内侧,但在细胞凋亡的早期(或细胞损伤时)PS可从细胞膜的内侧翻转到细胞膜的表面,暴露在细胞外环境中。

Annexin-V(green)可以和磷脂酰丝氨酸(PS)特异性结合。因此细胞处于凋亡或坏死时,Annexin-V可为阳性(早期的坏死细胞可能为阴性)。但是只有坏死的细胞PI是阳性。

折叠 编辑本段 形态观测

1、普通光学显微镜观察

2、透射电子显微镜观察

3、荧光显微镜观察

普通光镜

1)用苏木素-伊红(HE)染色:细胞核固缩碎裂、呈蓝黑色、胞浆呈淡红色(凋亡细胞),正常细胞核呈均匀淡蓝色或蓝色,坏死细胞核呈很淡的蓝色或蓝色消失

2)Giemsa染色法瑞氏染色法等,正常细胞核的色泽均一,凋亡细胞染色变深,坏死细胞染色浅或没染上颜色

倒置显微镜

1)细胞体积变小,全面皱缩;

2)凋亡小体为数个圆形小体围绕在细胞周围。

透射电子显微镜

凋亡细胞体积变小,细胞质浓缩。

细胞凋亡过程中细胞核染色质形态学改变分为三期:Ⅰ期的细胞核呈波纹状或呈折缝样,部分染色质出现浓缩状态;Ⅱa期细胞核的染色质高度凝聚、边缘化;Ⅱb期的细胞核裂解为碎块,产生凋亡小体

荧光显微镜

常用的荧光染料:丫啶橙、 PI 、DAPI、Hoechst33258 和Hoechst33342、EB等

Hoechst 33342、Hoechst 33258、 DAPI三种染料与DNA的结合是非嵌入式的,主要结合在DNA的A-T碱基区。紫外光激发时发射明亮的蓝色荧光。

1)PI双染色法基本原理

Hoechst是与DNA特异结合的活性染料,能进入正常细胞膜而对细胞没有太大得细胞毒作用。Hoechst 33342在凋亡细胞中的荧光强度要比正常细胞中要高。

DAPI为半通透性,用于常规固定细胞的染色。

碘化丙啶(PI)是一种核酸染料,它不能透过完整的细胞膜,但在凋亡中晚期的细胞和死细胞,PI能够透过细胞膜而将细胞核染红。因此将Annexin-V与PI匹配使用,就可以将凋亡早晚期的细胞以及死细胞区分开来。

注意事项

细胞凋亡时,其DNA可染性降低被认为是凋亡细胞的标志之一,但这种DNA可染性降低也可能是因为DNA含量的降低,或者是因为DNA结构的改变使其与染料结合的能力发生改变所致。在分析结果时应该注意。

折叠 编辑本段 实验分析

细胞凋亡染色体DNA的断裂是个渐进的分阶段的过程,染色体DNA首先在内源性的核酸水解酶的作用下降解为50-300kb的大片段。然后大约30 ﹪的染色体DNA在Ca ²+和Mg²+依赖的核酸内切酶作用下,在核小体单位之间被随机切断,形成180~200bp核小体DNA多聚体。DNA双链断裂或只要一条链上出现缺口而产生的一系列DNA的3'-OH末端可在脱氧核糖核苷酸末端转移酶(TdT)的作用下,将脱氧核糖核苷酸和荧光素过氧化物酶、碱性磷酸化酶或生物素形成的衍生物标记到DNA的3'-末端,从而可进行凋亡细胞的检测,这类方法一般称为脱氧核糖核苷酸末端转移酶介导的缺口末端标记法(TUNEL)。由于正常的或正在增殖的细胞几乎没有DNA的断裂,因而没有3'-OH形成,很少能够被染色。低分子量的DNA分离后,也可使用DNA聚合酶进行缺口翻译(nick translation),使低分子量的DNA标记或染色,然后分析凋亡细胞。TUNEL或缺口翻译法实际上是分子生物学与形态学相结合的研究方法,对完整的单个凋亡细胞核或凋亡小体进行原位染色,能准确的反应细胞凋亡最典型的生物化学和形态特征,可用于石蜡包埋组织切片、冰冻组织切片、培养的细胞和从组织中分离的细胞的细胞凋亡测定,并可检测出极少量的凋亡细胞,灵敏度远比一般的组织化学和生物化学测定法要高,因而在细胞凋亡的研究中已被广泛采用。

酶的标记

原理:脱氧核糖核苷酸衍生物地高辛[(digoxigenin)-11-dUTP]在TdT酶的作用下,可以掺入到凋亡细胞双链或单链DNA3-OH末端,与dATP形成异多聚体,并可与连接了报告酶(过氧化物酶碱性磷酸酶)的抗地高辛抗体结合。在适合底物存在下,过氧化物酶可产生很强的颜色反应,特异准确的定位出正在凋亡的细胞,因而可在普通光学显微镜下进行观察。

毛地黄植物是地高辛的唯一来源。在所有动物组织中几乎不存在能与抗地高辛杭体结合的配体,因而非特异性反应很低。抗地高辛的特异性抗体与脊椎动物甾体激素的交叉反应不到1%,若此抗体的Fc部分通过蛋白酶水解的方法除去后,则可完全排除细胞Fc受体非特异性的吸附作用

该方法可以用于福尔马林固定的石蜡包埋的组织切片、冰冻切片和培养的或从组织中分离的细胞凋亡测定。

试剂配制

1、磷酸缓冲液PBS(pH7.4):磷酸钠盐 50mM,NaCl 200mM。

2、蛋白酶K(200μg/ml,pH7.4):蛋白酶K 0.02g;PBS 100ml。

3、含2%H2O2的PBS缓冲液(pH7.4):H2O2 2.0ml;PBS缓冲液 98.0ml。

4、TdT酶缓冲液(新鲜配):Trlzma碱 3.63g用 0.1N HCl调节pH至 7.2,加ddH2O定容到1000ml;再加入二甲砷酸钠 29.96g和氯化钴0.238g。

5、TdT酶反应液:TdT酶32μl;TdT酶缓冲液 76μl,混匀,置于冰上备用。

6、洗涤与终止反应缓冲液:氯化钠 17. 4g;柠檬酸钠 8.82g;ddH2O 1000ml

7、0.05%二氨基联苯(DAB)溶液:DAB 5mg;PBS 10ml,pH7.4,临用前过滤后,加过氧化氢至0.02%。

8、0.5%甲基绿(pH4.0):甲基绿0.5g;0.1M乙酸钠100ml。

9、100%丁醇,100%、95%、90%、80%和70%乙醇,二甲苯,10%中性甲醛溶液,乙酸,松香水等。

10、过氧化物酶标记的抗地高辛抗体(ONCOR)

实验步骤

1、标本预处理:

石蜡包埋的组织切片预处理:将组织切片置于染色缸中,用二甲苯洗两次,每次5min。用无水乙醇洗两次,每次3min。用95%和75%乙醇各洗一次,每次3min。用PBS洗5min 加入蛋白酶K溶液(20ug/ml),于室温水解15min,去除组织蛋白。用蒸馏水洗4次,每次2min,然后按下述步骤2进行操作。

⑵冰冻组织切片预处理:将冰冻组织切片置10%中性甲醛中,于室温固定10min后,去除多余液体。用PBS洗两次,每次5min。置乙醇:乙酸(2:1)的溶液中,于-20℃处理5min,去除多余液体。用PBS洗两次,每次5min,然后按下述步骤2进行操作。

⑶培养的或从组织分离的细胞的预处理:将约 5 × 107个/ml细胞于 4%中性甲醛室温中固定 10min。在载玻片上滴加 50~100μl细胞悬液并使之干燥。用PBS洗两次,每次5min,然后按下述步骤2进行操作。

2、色缸中加入含2%过氧化氢的PBS,于室温反应5min。用PBS洗两次,每次5min。

3、用滤纸小心吸去载玻片上组织周围的多余液体,立即在切片上加2滴 TdT酶缓冲液,置室温1~5min。

4、用滤纸小心吸去切片周围的多余液体,立即在切片上滴加 54μl TdT酶反应液,置湿盒中于37C反应 1hr(注意:阴性染色对照,加不含TdT酶的反应液)。

5、将切片置于染色缸中,加入已预热到37℃的洗涤与终止反应缓冲液,于37℃保温30min,每10min将载玻片轻轻提起和放下一次,使液体轻微搅动。

6、组织切片用PBS洗 3次,每次 5min后,直接在切片上滴加两滴过氧化物酶标记的抗地高辛抗体,于湿盒中室温反应30min。

7、用PBS洗4次,每次5min。

8、在组织切片上直接滴加新鲜配制的0.05%DAB溶液,室温显色3~6min。

9、用蒸馏水洗4次,前3次每次1min,最后1次5min。

10、于室温用甲基绿进行复染10min。用蒸馏水洗3次,前两次将载玻片提起放下10次,最后1次静置30s。依同样方法再用100%正丁醇洗三次。

11、用二甲苯脱水3次,每次2min,封片、干燥后,在光学显微镜下观察并记录实验结果。

注意事项

一定要设立阳性和阴性细胞对照。阳性对照的切片可使用DNaseI部分降解的标本,阳性细胞对照可使用地塞米松(1μM)处理3-4hr的大、小鼠胸腺细胞或人外周血淋巴细胞阴性对照不加TdT酶,其余步骤与实验组相同。

细胞产生不可修复的DNA损伤后通常会程序性死亡,或称凋亡。然而在肿瘤细胞中这一机制失去作用,所以它能够肆意增殖,拒绝接受"自杀"的命令。德国科学家发现了其中的可能原因--肿瘤细胞会降解一种能触发凋亡的蛋白。抑制这种蛋白的降解能够使凋亡机制恢复作用,并将提升放疗和化疗的效力。相关论文发表在《自然-细胞生物学》(Nature Cell Biology)上。

严重DNA损伤后触发凋亡的其中一类蛋白是HIPK2分子。德国癌症研究中心的Thomas Hofmann和同事研究发现,HIPK2不断在健康细胞中产生,但一种名为Siah-1的酶将它标记为"垃圾",所以它又立刻被降解。

轻微损伤的细胞会进入一种低级警戒状态--短时间内抑制HIPK2的降解。一旦损伤得到修复,细胞会立即恢复对HIPK2的降解。只有在严重损伤(比如DNA双链均遭破坏)的细胞中,HIPK2的降解才被永久性地抑制。结果HIPK2不断积累,触发凋亡,细胞自杀。

研究人员推测,这可能就是放疗和化疗有时失效的原因。这两种治疗方法都会严重损伤肿瘤细胞,最终导致它们的程序性死亡。Thomas Hofmann说:"如果有抵抗发生,经常是由于肿瘤细胞'拒绝'执行自杀的命令。"

研究人员在实验中抑制了Siah-1酶,结果发现,即使在轻微损伤的细胞中,HIPK2也能够积聚,凋亡也被触发。Hofmann推测,"癌医学将可能利用这一发现。比如,我们可以将Siah-1抑制剂与放疗或化疗结合使用,从而将细胞拉回到凋亡机制中来。

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