流式细胞术详解 18-20章节

省部重点实验室

2012/01/03

私聊

生命科学仪器综合讨论

十八. 流式细胞术在血液学中的应用NK和LAK细胞活性测定

NK细胞存在于外周血大颗粒淋巴细胞中,它对靶细胞的细胞毒活性不依赖于抗体,无MHC限制性,它们的数量及细胞毒活性是机体免疫系统的重要指标。人NK细胞一般表达CD56、CD16、CD57部分表达CD2、CD8、CD11而不表达CD3。

LAK(Lymphokine Activated Killer cells)细胞主要存在于LGL的高密度群体中,LAK前体细胞表达NK细胞标志CD16而不表达T细胞标志如CD3、CD4、CD5等;它们不需要抗原刺激就能杀伤NK细胞不能杀伤的肿瘤细胞,并且无MHC限制性;从表型上看大多数LAK细胞来自NK细胞,但严格讲LAK细胞对K562细胞的杀伤活性不能称作LAK活性,测定LAK活性的靶细胞应为NK抵抗的实体瘤细胞,如HL-60细胞、HeLa细胞等。

常用的测定NK和LAK细胞活性的方法较多,如攩51Cr释放法、[3H]TdR参入法或释放法、LDH释放法、ATP发光法等;应用放射性同位素对人体和环境不利,利用FCM测定NK和LAK细胞活性从1986年就开始摸索,方法已趋于成熟,以下介绍其中一种:

肝素抗凝取外周血后分离PBMC后洗净,调整细胞浓度为106/ml,为效应细胞;靶细胞分别为K562和HL-60或HeLa细胞,在对数生长期受集细胞,调整浓度为106。用3mMDiO(3,3-Diacradecyloxacarbocyanine Perchlorate)标记靶细胞,效应细胞:靶细胞(E:T)为40:1、20:1、10:1和5:1,孵育后加入PI(10μg/ml)染死细胞,洗净后即可上机检测。DiO发绿荧光,PI发红荧光,利用双参数(FL1vFL2)直方图可清楚地了解靶细胞中的死亡细胞,计算出靶细胞%溶解率。

十九．流式细胞术在血液学中的应用造血干/祖细胞测定

造血干/祖细胞移植已广泛应用于血液肿瘤、实体瘤、某些遗传性疾病、免疫缺陷病等，因此检测造血干/祖细胞已成为临床必不可少的手段。应用流式细胞仪多色技术测定外周血造血干/祖细胞，具有快速、准确的优点，不仅能确定造血细胞数量，而且能对造血干祖细胞的质量进行评价，为临床干细胞移植治疗提供重要数据。目前多色组合一般包括CD34、CD38、HLA-DR等McAb。
CD34抗原是一种分子量约11万的糖蛋白，选择性地表达于早期造血干/祖细胞、小血管内皮细胞和胚胎纤维母细胞表面。该抗原在原始造血细胞上表达，以后随细胞分化、成熟逐渐减少直至消失，因此一直作为造血干/祖细胞表面的一种特征性标志而广泛应用于造血干细胞基础研究和临床。CD34+细胞是一群不均一的群体，依其是否表达CD38、HLA-DR、CD33、c-kit等分出的亚群表现出了不同的造血性能。最近随着造血理论的深入研究关于造血干细胞究竟是否都是CD34+细胞出现一些争论,实验研究证明, CD34-造血干细胞较CD34+造血干细胞更具造血潜能,有人经实验研究提出CD34的表达与造血干细胞的细胞动力学相关,细胞激活时CD34+,细胞处于稳定状态时CD34-;也有人提出CD34-造血干细胞较CD34+造血干细胞发育阶段更早。我们认为：成人体内可能仍保留着一小部分原始间充质细胞，他们仍保留着多向分化能力，也能向造血干细胞分化，因此体内有CD34-造血干细胞和CD34+造血干细胞是正常的，CD34-造血干细胞较CD34+造血干细胞发育阶段更早、更具造血潜能；但目前的用CD34+细胞代表造血干细胞的检查方法已足以满足临床需要，因为临床实践已证明这一点。理论研究往往能推动学术发展，开发新技术，我们期待着造血理论的不断发展给临床带来新技术，不断提高临床疗效。
我们用CD34、CD38、HLA-DR三色组合测定了151份外周血经动员后标本，CD34+细胞占单个核细胞（MNC）的（0.954±0.466）%，含量为（3.55±2.41）×109/L；其中CD34+CD38-亚群含量为（0.253±0.24）×109/L，占CD34+细胞的7.13%；CD34+HLA-DR-亚群含量为（0.273±0.310）×109/L，占CD34+细胞的7.61%；随着采集次数的增加，CD34+细胞及其亚群数量逐渐减少（P＜0.05）；随着供者年龄增加，其外周血CD34+细胞数逐渐减少，在≥40岁供者CD34+细胞百分比和含量比＜20岁供者分别降低了47%和50%；动员后外周血CD34+细胞数存在性别差异，男性供者外周血CD34+细胞数较女性高23%。
应用流式细胞仪测定造血干细胞虽具有快速、准确的特点，目前被广泛采用。但应用中要特别重视质量控制，要建立一套完整质控方法以确保检测的准确性。

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第1楼2012/01/03

二十. 流式细胞术在血液学中的应用细胞凋亡研究

细胞凋亡是细胞在基因控制下的有序死亡，在疾病发生、发展中有重要作用，因而研究细胞凋亡有重要意义。细胞凋亡检测方法很多，应用流式细胞仪技术可根据细胞在凋亡过程中发生一系列形态、生化变化从多个角度对细胞凋亡进行定性和定量的测定。
1. 细胞形态变化：通过流式细胞仪测定细胞光散射的变化来观察细胞凋亡。在细胞凋亡早期，细胞前向角光散射的能力显著降低，90°角光散射的能力增加；在细胞凋亡晚期，前向角和90°角光散射的信号均降低。此方法特异性不强，目前使用较少。
2 细胞膜功能改变：
（1）磷脂酰丝氨酸（phosphatidylserine PS）异位：正常情况下，PS位于细胞膜内层，细胞发生凋亡时PS从细胞膜内翻转并暴露在细胞膜外层，是细胞发生凋亡的早期事件。PS与Annexin Ⅴ（一种具有强力抗凝作用的血管蛋白）具有高度亲和力。应用流式细胞仪采用FITC- Annexin Ⅴ/PI双染法进行细胞凋亡检测，可同时描述三群不同状态细胞：FITC- Annexin Ⅴ-/PI-细胞，即正常活力细胞；FITC- Annexin Ⅴ+/PI-细胞，即凋亡细胞；FITC- Annexin Ⅴ+/PI+细胞，即已死亡细胞。此种方法操作过程简单，指标敏感，应用者越来越多。
（2） PI/Hoechst33342双染法：Hoechst33342（HO）是一种DNA的特异性荧光染料，可通过完整细胞膜，应用PI/Hoechst33342可将细胞分为三群：正常活细胞（HO强/ PI-），凋亡细胞（HO弱/ PI-），（由于凋亡细胞发生DNA降解和丢失，导致HO荧光减弱），死亡细胞（HO弱/ PI+）。此种方法再结合凋亡细胞前向角光散射能力降低的特点，能更好地鉴定凋亡细胞，但HO须紫外光激发，由于很多流式细胞仪不配有紫外激光，故此法应用受限。
（3）吖啶橙(AO)/溴化乙啶(EB)双染法: AO是一种异染性荧光染料,可通过完整的质膜,它与核酸的结合主要是嵌入DNA双链的碱基之间，其发射峰为530nm，呈绿色荧光。EB的理化特性与PI相似，不能通过完整质膜。应用AO/EB双染法也可以将细胞分成三群：正常活细胞（AO强/ EB -），凋亡细胞（AO弱/ EB -），死亡细胞（AO弱/ EB +），原理与PI/Hoechst33342双染法相似，不同的是AO/EB双染法所的激发光是被广泛使用的氩激光（488nm），而不须紫外光，其缺点是染色过程较复杂，且AO易污染设备管道，因此使用此法者较少。
（4）放线菌素D(7-AAD)染色法：7-AAD是一种核酸染料，它不能通过正常质膜，随着细胞凋亡、细胞死亡过程，质膜对7-AAD的通透性逐渐增加，结合细胞凋亡中DNA的有控降解，最后通过7-AAD标记DNA的强弱，将细胞分为三群：7-AAD强为死亡细胞，7-AAD弱是凋亡细胞，7-AAD-为正常活力细胞。此法具有染色快速、简便、价格便宜等优点。另外，由于此法不破坏细胞膜，故还可联合使用FITC、PE标记的膜蛋白,对特殊细胞群及亚群进行多色荧光分析(虽然AO/EB双染法也不破坏被检细胞膜,但由于AO及EB的发射光波谱分别与FITC和PE的发射光波谱相似，故AO/EB法不能与FITC和或PE联合使用)。此法是应用核酸染料测定细胞凋亡的流式细胞仪法中十分实用的方法。
3. 细胞器改变：线粒体膜APO2.7蛋白表达：早期凋亡细胞的线粒体膜出现APO2.7蛋白表达，利用荧光标记的单克隆抗体，运用流式细胞术可以检测早期凋亡细胞。
4 .DNA含量变化：
主要是PI染色法，由于凋亡细胞DNA发生有序降解，被降解的低分子量DNA片段从变性细胞膜（经乙醇及透膜剂处理）漏出细胞外，使得凋亡细胞内的DNA含量减低，在流式细胞仪测定细胞DNA含量直方图中G1峰前可出现亚二倍体峰，即所谓凋亡峰。通过测定凋亡峰百分含量，便可知凋亡细胞比例。此法简便、快速，是目前常用的、经典的测量凋亡细胞的方法。此法存在问题：少量的正常的低DNA含量细胞、由于机械损伤产生DNA含量减低的坏死细胞、染色体丢失的分裂相细胞以及细胞碎片和微核等都可能出现在亚二倍体峰内。因此，此法的特异性较低。
5. DNA断裂点标记：细胞凋亡时发生DNA断裂,利用末端转移酶(TdT)可以将dUTP标记到断裂点上,称作原位缺口末端标记（TUNEL）技术。此法有直接标记和间接标记两种，前者的标记物是FITC-dUTP，后者的标记物是生物素(biotin)标记的dUTP,需要再用FITC标记的亲和素(avidin)与生物素标记的dUTP结合，使标记反应倍增，故间接标记法灵敏度高，但操作较复杂。TUNEL还可以配合其它单抗同时进行细胞表型分析，或与DNA含量同时分析。TUNEL法因其灵敏度高而被广泛采用。
6 细胞凋亡相关基因产物检测：细胞凋亡是一个多种基因参与的复杂过程,目前已知与bcl-2基因、c-myc基因、P53基因等有关，这些基因都有相关产物，目前针对这些相关产物已有单克隆抗体生产，应用这些单抗，通过流式细胞仪可检测造血细胞凋亡相关基因蛋白表达水平，相互关系。
流式细胞仪测定细胞凋亡方法、层次众多，且具有快速、准确特点，应用十分广泛。在实际应用中应注意采用多种方法结合使用，使结果更加可靠准确。