细胞游离Ca的测定方法.doc

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1、一、细胞内游离Ca2+浓度([Ca2+]i)的测定按经典方法，以钙离子敏感的荧光探针Fura-2/AM或Fluo-3/AM来检测细胞内[Ca2+]i。Fura-2的结构类似于四羧酸的Ca2+螯合剂EGTA，能以1：1的比例特异性地与Ca2+结合，与EGTA不同的是Fura-2可发出荧光，并且结合Ca2+后荧光特性有改变，Fura-2及其与Ca2+结合后的复合物的最大激发波长分别为380nm和340nm，这种变化可指示Ca2+的存在及其浓度。Fura-2为一极性很大的酸性化合物，不能进入细胞内，但在其负性基团部位结合上乙酰氧甲酯基后则成为Fura-2/AM。后者脂溶性很强，又消

2、除了负电荷，容易通过细胞膜，随后被细胞内的非特异性酯酶水解掉分子中的酯基后又变为Fura-2，与胞浆中的游离Ca2+结合后即可被特定波长的紫外光(340nm)激发产生荧光。并且，Fura-2与Ca2+解离容易，随着游离Ca2+的增加或减少，其荧光强度便随之变化。因此，Fura-2的荧光强度与[Ca2+]i呈比例关系，据此可以测定[Ca2+]i及其变化(Malgaroli,A.,etal.,1987)。Fluo-3/AM是继Fura-2/AM等之后研制的新一代Ca2+荧光指示剂，与Fura-2/AM类似，Fluo-3/AM进入细胞后，酯基被水解掉，Fluo-3与细胞内游离Ca2

3、+结合，因而其荧光强度可以反映细胞内游离Ca2+的浓度。但优于Fura-2/AM的是，Fluo-3与Ca2+结合时的荧光强度较未结合Ca2+的游离形式高40~100倍，避免了自发荧光的干扰，因而直接在单波长激发光下检测其荧光强度即可反映[Ca2+]i的变化。此外，Fluo-3与Ca2+亲和力低，易解离，适合测定细胞内Ca2+的快速、微量变化。Fluo-3在可见光光谱激发，激发波长为488nm，可避免紫外光对细胞的损伤(Greimers,R.,etal.,1996)。Ca2+荧光探针用于检测[Ca2+]i的基本原理如图7.1所示。图Ca2+荧光探针检测[Ca2+]i的基本原理a

4、，代表一个细胞模型；b，Ca2+荧光探针的负载；c，Ca2+荧光探针去酯化；d，去酯化的Ca2+荧光探针与细胞质内游离Ca2+结合。Fig.Themechanismfor[Ca2+]idetectionbyfluorescentCa2+probe.[Ca2+]i的检测方法根据文献(Pan,Z.,etal.,2000)，并作适当的改进。具体过程如下：1Ca2+荧光探针负载1.以无菌D'-Hanks液清洗各处理细胞三次，加入适量的Fura-2/AM或Fluo-3/AM(终浓度为4µM)和Pluronic-F127(终浓度为0.05%)，避光，37℃恒温轻轻振荡，孵育45min。2

5、.负载后的细胞以含0.2%牛血清白蛋白的Hanks液清洗两次，Hanks液清洗一次，以充分洗去细胞外未负载的残余荧光染料。3.按上所述，向各实验组细胞中加入相应的孵育缓冲液，室温放置20min，按实验设计作相应检测。2Ca2+荧光强度的测定2.1荧光双波长分光光度计测定[Ca2+]i1.Fura-2的荧光强度测定用日立F-3000型荧光双波长分光光度计进行。测定条件为：激发光光栅5nm，发射光光栅10nm，测定温度为(37±1)℃。2.取一定量(1×106个细胞)负载Fura-2/AM的细胞悬液，加入到测量用荧光杯中，在上述测定条件下，以激发光波长300~450nm，发射光波

6、长500nm进行扫描，检查荧光峰值达最高时的激发波长，判断细胞负载情况，以峰值在340nm左右处为最佳负载状态。3.将测定方式转换为改变波长的时间扫描(波长变换间隔为2秒)，按以上参数执行双波长测定。4.测定最大荧光比值(Rmax)和最小荧光比值(Rmin)：加破膜剂TritonX-100(终浓度为0.1%)，使Fura-2和Ca2+结合达饱和时，测得的F340/F380为Rmax；加入高浓度的Ca2+螯合剂EGTA(终浓度为5mM,pH8.5)，以充分螯合Ca2+，使Fura-2游离，测得的F340/F380为Rmin。2.2激光共聚焦显微镜测定[Ca2+]i1.对于1组实

7、验中的细胞，直接取细胞皿置激光共聚焦显微镜的载物台上，以488nm的氩激光激发Fluo-3产生绿色荧光，观察各皿中细胞的形态、细胞中Ca2+的荧光强度及分布变化，拍照。2.对于其他组的细胞样品，置激光共聚焦显微镜的载物台上，连续动态扫描选定细胞内Ca2+荧光强度的变化。激发波长为488nm，发射波长为515nm，采样频率为488Hz,每隔20sec扫描一次。细胞内Ca2+荧光强度变化图像由随机软件进行分析处理，得到细胞内Ca2+变化(相对荧光强度值)的时间~效应曲线，再转换为时间~[Ca2+]i曲线。激