细胞膜毒性检测方法概括

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首先,可进行细胞的毒性检测,通过台盼蓝拒染法检测细胞存活率变化,MTT或WST法检测细胞的活力。

其次,细胞功能的正常有赖于膜结构的完整及膜特性的保持,所以通过以下方法检测某种物质对细胞膜的毒性

1.细胞膜通透性的变化:

乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)广泛存在于生物细胞内,是活细胞胞浆内含酶之一,在正常情况下,不能透过细胞膜。当细胞受损伤时,细胞膜通透性改变,LDH可泄漏至细胞外介质中。泄漏出来的LDH在催化乳酸生成丙酮酸的过程中,使氧化型辅酶I 变成还原型辅酶I,通过测定NADH在340 nm处吸光度增加的速度可求得乳酸脱氢酶的活力,从而得到细胞膜是否损伤的结果。国外有通过试剂盒检测腺苷酸激酶的释放以及通过共聚焦激光扫描显微镜检测碘化丙啶的吸收量。

检测膜胆固醇采用邻苯二甲醛比色法。测定波长为510 nm,按照试剂盒说明检测。

2.可通过透射电镜观察细胞膜结构及以PI为荧光染料检测核膜完整性,现在更有利用原子力学显微镜(AFM)观察细胞的形态结构及比较细胞表面粘弹力的变化,比较药物对细胞膜作用前后的膜表面结构变化。利用AFM的力曲线得到能表明机械性能参数的粘弹力来分析比较未作用药和作用药后的细胞,一般,作用药组细胞其弹性小于未作用药细胞。

3.细胞膜表面整合素的变化:

整合素是一类广泛存在于细胞表面的糖蛋白,由α和β两个亚基以非共价键连接的异二聚体,目前发现由19种α亚基和8种β亚基以不同方式组合形成24种整合素亚型。用流式细胞仪检测细胞表面整合素(integrinpl)的表达(平均荧光强度)

4.Western blot检测细胞骨架蛋白F-actin和Tubulin-β

细胞骨架是由蛋白质纤维构成的胞内网络,相当于细胞的骨骼,支持着整个细胞,它紧贴在细胞膜下,赋予细胞一定的形状,对细胞及细胞器的运动也起着至关重要的作用。应用流式细胞仪检测细胞内F-actin和tubulin-β蛋白表达的情况(通过平均荧光强度来体现)。一般,药物作用后,使细胞内的钙离子浓度升高,引起一定的信号转导,破坏actin网络,使F-actin解聚,影响到细胞骨架结构对细胞形态的支持作用,造成细胞收缩,形态异常,细胞连接松散,易脱落,细胞生长稀疏,故在倒置荧光下观察药物作用后,细胞数目明显减少。

5.细胞膜Na+—K+—ATP酶及Ca2+—Mg2+—ATP酶活性的测定

按照试剂盒的方法进行,测定Na+—K+—ATP酶及Ca2+—Mg2+—ATP 酶活性。

6.细胞膜膜电位的变化:DIBAC4(3)为膜电位敏感的亲脂性阴离子荧光染料,利用它可以快速检测膜电位的动态变化,且不损伤细胞。当DIBAC4(3)进入细胞内增多,荧光增强,表明细胞膜电位负值减小,出现去极化变化;反之,荧光减弱,表明细胞膜电位负值增大,出现超级化变化细胞的去极化与细胞损伤密切相关,造成大量Na+内流,K+外流,细胞内呈高钠低钾状态,细胞膜皱缩。

7.细胞膜流动性的变化:用脂质扩散系数和荧光恢复率作为评价膜流动性的指标。参见吴秋云等:《不同粒径纳米二氧化硅的体外细胞膜毒性作用》。

8.通过对细胞膜抗氧化功能的检测:包括膜谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)活性,脂质过氧化产物丙二醛(MDA)含量的变化及细胞内活性氧(ROS)的生成,纳米金属氧化物表面能够产生O2-,H2O2和·OH等ROS,这些ROS能够攻击细胞膜上的不饱和脂肪酸,引起脂质过氧化反应,导致细胞膜的破坏。

9.提取细胞膜,进行细胞膜SDS-PAGE分析,细胞膜大部分功能主要是由组成膜的蛋白质完成,在膜中蛋白质的种类和数量反映了膜的功能。膜蛋白是一类结构独特的蛋白质,担负着各种各样的重要功能:如细胞的运输和细胞膜内外信号的传递及能量转换。此外,细胞膜结构的完整性和稳定性与膜蛋白有密切关系。

10.膜唾液酸的测定:唾液酸(sialic acid,简称SA)是一族神经氨酸衍生物,广泛分布于多种生物组织中,是构成细胞膜上糖蛋白和糖脂的重要成分。由于SA带负电荷,普遍存在于细胞膜表面,是细胞膜负电荷的主要来源。它参与细胞表面的多种生理功能,如细胞分化、恶性细胞的迁移、细胞的识别、粘着和接触抑制等。SA也是膜上受体的成份之一。膜上SA含最减少是膜结构损伤的一个标志之一。SA 在氧化剂存在的情况下与5-甲基苯二酚形成紫红色络合物,通过测定

络合物吸光度与标准即可计算出SA的含量。

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