线粒体膜电位(ΔΨm)的量化常通过荧光探针的红绿荧光比值实现,这一方法基于探针在不同膜电位状态下的荧光特性变化,具体原理和操作逻辑如下:
先需选择具有电位依赖性荧光转换特性的探针,常用的如线粒体膜电位荧光探针JC-1,这类探针在正常线粒体膜电位(高ΔΨm)下,会因膜内负电荷的吸引而聚集形成多聚体,发出红色荧光;而当膜电位下降(低ΔΨm)时,探针无法有效聚集,以单体形式存在于胞质中,发出绿色荧光。红绿荧光的比值能直接反映膜电位的高低 —— 比值越高,说明红色荧光占比越大,膜电位越稳定;比值降低则提示膜电位 depolarization(去极化)。
在量化过程中,先需对细胞或线粒体样本进行探针孵育(孵育时间需按探针类型优化,如线粒体膜电位荧光探针JC-1通常为15-30 分钟),确保探针充分进入细胞并与线粒体作用。孵育后经洗涤去除未结合的游离探针,避免背景荧光干扰。随后通过荧光检测设备(如荧光显微镜、流式细胞仪或酶标仪)分别采集红色和绿色荧光信号。红色荧光的激发/发射波长通常在585/590nm左右,绿色荧光则在485/535nm左右,具体需根据探针说明书调整参数,保证两种荧光通道的信号采集互不干扰。
获得红绿荧光强度值后,计算两者的比值(红/绿),这一比值可消除样本数量、线粒体膜电位荧光探针负载量差异等因素的影响,比单一荧光强度更能准确反映ΔΨm的相对变化,例如,当细胞受到凋亡诱导剂处理时,线粒体膜电位下降,红色荧光减弱而绿色荧光增强,红/绿比值会显著降低,通过与对照组的比值对比,可量化膜电位去极化的程度。
实际操作中需注意几点:一是确保检测时的温度、pH等环境条件稳定,避免因外界因素影响膜电位本身;二是设置阴性和阳性对照(如用已知能depolarize膜电位的试剂处理样本),验证比值变化的可靠性;三是对于不同细胞类型或实验体系,可能需要通过预实验校准比值的基线范围,确保结果的可重复性,这种比值法凭借简便性和敏感性,广泛应用于细胞凋亡、氧化应激等研究中ΔΨm变化的量化分析。
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