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细胞内pH

点击次数:1746次     发布时间:2016/7/20 8:47:49

细胞内pH
 
   细胞内pH、膜电位和细胞内钙都是细胞激活过程中重要的细胞参量。实验表明:外源凝集素刺激淋巴细胞后几分钟内出现细胞内pH值的增加。流式细胞术多参量(DNA和pH)测量表明,细胞周期移行过程中,增殖期细胞比静止期细胞更偏碱性。此外,实验还证明,实体瘤中有一些区域,它们中的pH值显著低于正常组织,可能是由于这些细胞缺氧产生乳酸所造成。
    流式细胞术中采用的pH荧光探针很多,较常用的有BCECF(27-bis(Carboxyethyl)-5,6-Carboxy Fluorescein,27二羧乙基-5,6羧基荧光素)和6-COFDA(6-Carboxy Fluorescein Diacetate,6-羧基二醋酸酯荧光素),这两种pH荧光探针都是荧光素的衍生物。还有DCH(2,3-Dicyano-hydrochinone,2,3二氰基氢醌)以及SNARF系列(Seminaphthorhodafluor)和SNAFL系列(Seminaphthof-luorescein)pH指示剂。
    BCECF的激光光谱是pH依赖性的,在低pH环境中激发峰为450nm,高pH环境中激发峰为500nm,其发射峰对pH不敏感,约为530nm。用BCECF测量细胞内pH采用比例法,即分别用500nm和450nm激发BCECF所得到的530nm发射荧光之比。在生理pH有很好的线性关系,被估计的细胞内pH的最大分辨率为0.4pH单位。用比例荧光测量pH的好处是,测量值不受染料进入细胞多少、细胞的厚度、光猝灭情况以及染料漏出等影响。试验中BCECF比例荧光与pH的关系必须被校准。作校准曲线的方法是:将细胞与已知pH值并加有质子载体尼日利亚菌素(nigericin)的缓冲液达到平衡后,对应几组不同pH值的缓冲液,分别测出荧光发射的比例,可以获得pH校准曲线。质子载体的作用是能转运质子通过细胞膜,使膜内外pH值相等。此外应注意校准曲线是与测量仪器、所用染料有关系的,必须严格控制作标准曲线时和实验时各种条件的一致性。
BCECF不能直接进入细胞,通过它的乙酰甲酯(aceto-xymethyl ester)BCECF-AM能够进入细胞中,在细胞内被酯酶水解后,释放出BCECF分子。BCECF在细胞内不进入线粒体和其它酸性室如溶酶体,只限于胞浆中,所以测的是细胞质pH。
BCECF对于多数细胞滞留性好,不容易从细胞中漏出来。如果用BCECF-AM标记细胞后,
重新悬浮在缓冲液中,在4℃,两小时内染料仍有95%滞留于细胞中,所以背景荧光低,信噪比大。总之,由于BCECF能够估计将近2单位的pH值,荧光仅限于胞浆内并且较稳定等特性,使它成为较常用的pH荧光探针。
    COFDA的光谱特性与BCECF类似,低pH下激发峰为450nm,高pH下激发峰为495nm,发射峰约为520nm。比例测量是分别以495nm和450nm激发COFDA所得到的520nm发射荧光的比例。
COFDA是通过二醋酸酯导入细胞中,在细胞内被酯酶水解后,释放出羧基荧光素分子,由于它不进入线粒体中,所以可以估计细胞浆pH值,此外COFDA在细胞内滞留特性也较好。
 
DCH荧光对pH值有很强的依赖性。DCH通过它的酯ADB(1,4-diacetoxy-2,3-dicyano-benzene)进入细胞,然后被酯酶水解成为DCH。DCH在细胞中的分布,约有10%的染料进入细胞器中。当pH为6—7.6时,溶液中的DCH激发峰为350nm,发射峰为460nm。比例法测量为:紫外光激发,测量荧光发射425/540nm的比例;所得结果可以估计pH值为6—7.6的范围,分辨率可达0.2pH单位。DCH标记细胞后10分钟,荧光达到最强,随后染料逐渐漏失,在4℃染色30分钟后,约漏掉50%的染料,染色后10—30分钟内,荧光比例是稳定的,可进行流式测量。
近年来又合成了一些新的细胞内pH荧光探针,例如SNARF和SNAFL系列pH荧光探针,这类探针对于测量6.3—8.6范围的pH值是很有用的。他们有两个发射峰,在酸性溶液中发黄色或橙色荧光,在碱性溶液中发红色荧光。由于其间有一个不依赖于pH值的等发射点,故可采用以同一激发波长激发样品,测量两个发射峰比例的方法。这类探针的另一特点是其吸收光谱也依赖于pH而变化,所以也可采用以两个激发波长激发样品,测量同一发射荧光的激发比例法。可根据仪器条件,选择一种比例法测量细胞内pH值。测量前,必须作pH值与比例值之间的校正曲线。由于这类染料适于较长波长激发,所以可用氩离子激光器激发。
SNARF和SNAFL的乙酰甲酯SNARF-AM和SNAFL-AM很容易通过膜进入细胞中,并且比羧基荧光素在细胞内的滞留性能好,是一种很有前途的pH荧光探针。使用时,先以1nM的浓度溶在干燥的DMSO中(放热防潮),使用前立即用缓冲液稀释贮液,标记细胞的终浓度为1—5uM。
 

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