[基础生物] 线粒体膜电位测量

省部重点实验室

2011/10/18

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生命科学仪器综合讨论

原创与否

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线粒体功能状态和不少疾病的密切相关，线粒体膜电位（MMP）则是反映细胞内线粒体功能状态的重要参数之一。本人整理一下线粒体膜电位测量方法，包括主要测量仪器和常用荧光探针，欢迎补充讨论。
常用测量仪器：（1）普通荧光显微镜；（2）激光扫描共聚焦显微镜；（3）流式细胞仪。
常用荧光探针：JC-1，DioC6，mitocapture，罗丹明123，TMRM等。

JC-1（也称CBIC2(3)）是一种广泛用于检测线粒体膜电位(mitochondrial membrane potential)△Ψm 的理想荧光探针。可以检测细胞、组织或纯化的线粒体膜电位。在线粒体膜电位较高时，JC-1聚集在线粒体的基质(matrix)中，形成聚合物(J-aggregates)，可以产生红色荧光；在线粒体膜电位较低时，JC-1不能聚集在线粒体的基质中，此时JC-1为单体(monomer)，可以产生绿色荧光。这样就可以非常方便地通过荧光颜色的转变来检测线粒体膜电位的变化。JC-1单体可采用488或514nm激光激发，发出绿色荧光波长为529nm左右；JC-1聚合物(J-aggregates)的最大激发波长为585nm，发出红色波长为590nm。

罗丹明123（Rhodamine 123, Rh123）是一种可透过细胞膜的阳离子荧光染料，在正常细胞中能够依赖线粒体跨膜电位进入线粒体基质，荧光强度减弱或消失。在细胞凋亡发生时，线粒体膜完整性破坏，线粒体膜通透性转运孔开放，引起线粒体跨膜电位(ΔΨm) 的崩溃，Rh123 重新释放出线粒体，从而发出强黄绿色荧光，通过荧光信号的强弱来检测线粒体膜电位的变化和凋亡的发生，可用于培养的细胞或从组织中提取出的线粒体的膜电位检测。

Tetramethylrhodamine, methyl ester (TMRM) 也是一种可透过细胞膜的阳离子荧光染料，单激光激发和单荧光发射峰。可用543nm激光激发，发射橙红色荧光波长在580nm左右。相对其他荧光探针，TMRM具有许多优点如染料在线粒体积累仅源于膜电位变化更；相对毒性更小；和细胞器结合率低；适合做线粒体膜电位的定量分析等。