人體的ATP有95%為線粒體所提供，合成的ATP通過線粒體內(nèi)膜ADP/ATP載體與細胞質(zhì)中的ADP交換進入細胞質(zhì)，參與細胞的各種需能過程，因此線粒體與細胞維持正常功能密切相關。線粒體在呼吸氧化過程中，將所產(chǎn)生的能量以電化學勢能儲存于線粒體內(nèi)膜，在內(nèi)膜兩側造成質(zhì)子及其他離子濃度的不對稱分布而形成線粒體膜電位(Mitochondrial membrane potential，MMP)。正常的MMP是維持線粒體進行氧化磷酸化、產(chǎn)生三磷酸腺苷的先決條件, MMP的穩(wěn)定有利于維持細胞的正常生理功能。

 

 

近年來研究發(fā)現(xiàn)多種細胞在不同因子作用下發(fā)生凋亡時均伴有MMP的下降，線粒體氧化磷酸化過程中起偶聯(lián)作用的MMP在細胞凋亡早期病理變化以前就開始下降，該過程早于DNA片段化，目前線粒體膜電位下降被廣泛認為是細胞凋亡過程中最早發(fā)生的事件之一。

 

 

常見研究線粒體膜電位的熒光探針有：

 

1.JC-1

 

JC-1也稱CBIC2(3)，是一種廣泛用于檢測線粒體膜電位(mitochondrial membrane potential)△Ψm的理想熒光探針。可以檢測細胞、組織或純化的線粒體膜電位。在線粒體膜電位較高時，JC-1聚集在線粒體的基質(zhì)(matrix)中，形成聚合物(J-aggregates)，可以產(chǎn)生紅色熒光；在線粒體膜電位較低時，JC-1不能聚集在線粒體的基質(zhì)中，此時JC-1為單體(monomer)，可以產(chǎn)生綠色熒光。這樣就可以非常方便地通過熒光顏色的轉(zhuǎn)變來檢測線粒體膜電位的變化。JC-1單體可采用488或514nm激光激發(fā)，發(fā)出綠色熒光波長為529nm左右；JC-1聚合物(J-aggregates)的最大激發(fā)波長為585nm，發(fā)出紅色波長為590nm。

 

2.Rhodamine 123

 

Rhodamine 123（羅丹明123）是一種可透過細胞膜的陽離子熒光染料，在正常細胞中能夠依賴線粒體跨膜電位進入線粒體基質(zhì)，熒光強度減弱或消失。在細胞凋亡發(fā)生時，線粒體膜完整性破壞，線粒體膜通透性轉(zhuǎn)運孔開放，引起線粒體跨膜電位(ΔΨm) 的崩潰，Rh123 重新釋放出線粒體，從而發(fā)出強黃綠色熒光，通過熒光信號的強弱來檢測線粒體膜電位的變化和凋亡的發(fā)生，可用于培養(yǎng)的細胞或從組織中提取出的線粒體的膜電位檢測。

 

3.TMRM

 

Tetramethylrhodamine, methyl ester (TMRM)也是一種可透過細胞膜的陽離子熒光染料，單激光激發(fā)和單熒光發(fā)射峰�？捎�543nm激光激發(fā)，發(fā)射橙紅色熒光波長在580nm左右。相對其他熒光探針，TMRM具有許多優(yōu)點如染料在線粒體積累僅源于膜電位變更；相對毒性更��；和細胞器結合率低；適合做線粒體膜電位的定量分析等。

 

線粒體膜電位的降低與線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔的開放一致，導致細胞色素C釋放到細胞質(zhì)中，進而引發(fā)細胞凋亡級聯(lián)中的其他下游事件。 這些試劑盒經(jīng)過單獨優(yōu)化，可兼容流式細胞儀，熒光顯微鏡或熒光酶標儀，對細胞凋亡激活劑和抑制劑進行篩選。

 

 

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