一文讲清 Annexin V 凋亡染色:原理图、十字门判读和避坑要点
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一文讲清 Annexin V 凋亡染色:原理图、十字门判读和避坑要点

发布时间:2026-05-21 浏览次数:912

Annexin V-FITC/PI 法是目前实验室里最常用的细胞凋亡检测方法之一,门槛不高、灵敏度好,但真要做出一张“漂亮”的流式图,却没那么简单。

接下来可以跟着因因一起看一下做Annexin V实验时常遇到哪些问题以及如何进行解决呢。

检测原理

细胞凋亡的早期阶段,细胞膜脂质双层的对称性丧失,原本位于细胞膜内侧的磷脂酰丝氨酸(PS) 会从细胞膜的内表面翻转到外表面,暴露于细胞外环境。Annexin V 是一种分子量约3536 kDaCa²⁺依赖性磷脂结合蛋白,对PS具有高亲和力,能特异性结合在暴露于膜外侧的PS上。通过将Annexin V与荧光素(如FITC)偶联,即可用流式细胞仪或荧光显微镜检测到早期凋亡细胞。

与此同时,碘化丙啶(PI) 是一种DNA结合的红色荧光染料,无法穿透完整细胞膜,只能进入晚期凋亡或坏死细胞,与细胞核内的DNA结合后发出红色荧光。

Annexin V-FITCPI联合使用,可以同时区分活细胞、早期凋亡细胞、晚期凋亡/坏死细胞以及机械损伤细胞,实现对不同凋亡阶段细胞的准确识别。


原理速记口诀:PS外翻是早凋信号,Annexin V来抓;膜破了PI才进去,晚凋坏死靠它标。

双染结果的细胞类型判定标准:

Annexin V/PI⁻:活细胞(未发生凋亡,膜完整)

Annexin V/PI⁻:早期凋亡细胞(PS外翻,但膜仍完整)

Annexin V/PI⁺:晚期凋亡/坏死细胞(PS外翻且膜已受损)

Annexin V/PI⁺:机械损伤细胞或裸核(膜严重破坏,但无PS特异性外翻)

实验结果怎么看?

流式细胞仪检测完成后,我们通常会在二维散点图(FITC通道为X轴、PI通道为Y轴)上看到四个象限,分别对应不同状态的细胞群。

 

细胞状态

Annexin V-FITC (绿色)

PI (红色) 象限位置

象限位置

象限名称

活细胞

-

-

左下象限

Q4

早期凋亡细胞

+

-

右下象限

Q3

晚期凋亡/坏死细胞

+

+

右上象限

Q2

机械损伤细胞/裸核

-

+

左上象限

Q1

 

结果判读速记:总凋亡率 = Q2 + Q3(早期凋亡 + 晚期凋亡/坏死)。左上角Q1群体越少,说明实验操作中机械损伤越少,样本质量越好。


早期凋亡细胞显示仅细胞膜绿色荧光,死细胞显示细胞 核红色荧光和细胞膜绿色荧光,活细胞几乎没有荧光

常见问题及解决方案

1. 细胞碎片过多

可能原因:胰酶消化过度;机械损伤严重;缓冲液稀释不当。

解决方案:

1优化消化时间,避免细胞长时间暴露于胰酶。比较难消化的细胞可以分批次消化,避免先消化下来的细胞被过度处理

2吸取液体和吹打细胞时务必轻柔,吸取时枪头紧贴管壁,避免产生气泡

2. 阴性对照组凋亡率过高

可能原因:细胞本身状态差(如细胞浓度过高导致培养液迅速消耗而引起饥饿导致的凋亡);染色前操作损伤过大;染色时间过长。

解决方案:

1确保细胞处于对数生长期、状态良好,实验前做细胞活力检测

2细胞密度适中,避免过密培养导致自发性凋亡

3严格控制染色孵育时间

4建议设置生物学对照(未做任何处理的细胞),辅助判断实验操作对凋亡率的影响

3. 分群不明显

可能原因:荧光补偿调节不当;细胞状态不佳;细胞数量过多或过少。

解决方案

1正确调节FITCPI双通道的补偿。FITCPI的发射光谱存在重叠,相邻探测器会检测到彼此的荧光信号,因此必须进行光谱重叠校正

2在流式软件(如FlowJoBD FACSDiva)中手动调整补偿值,确保阳性群体与阴性群体清晰分离

3)数据分析时可以去粘连,减少黏连信号干扰

4上机时先用FSC/SSC圈选活细胞群,排除碎片后再分析Annexin V/PI双染信号

4. 凋亡率异常低

可能原因:诱导条件不佳(药物浓度或处理时间不足);贴壁细胞只收了消化下来的细胞,未收集漂浮的凋亡细胞;胰酶中含有EDTA干扰了Annexin VPS的结合。

解决方案:

1优化诱导条件,可先用阳性对照验证试剂盒有效性

2收集细胞时务必同时收集上清中的漂浮细胞,这部分细胞往往是已经发生凋亡的细胞,与贴壁消化下来的细胞合并后一起离心,否则会严重低估凋亡率

3贴壁细胞尽量使用不含EDTA的胰酶进行消化。如果必须用含EDTA的胰酶,终止消化后务必将细胞洗涤干净,尽量去除EDTA,因为EDTACa²⁺的螯合剂,会抑制Annexin VPS的结合。这是新手最容易踩的坑之一,也是很多低凋亡率结果的根源所在

5. 信号弱或无信号

可能原因:试剂失效;染料加入量不足;结合缓冲液中缺少Ca²⁺;或误用PBS替代Binding Buffer

解决方案:

1使用新鲜试剂,Annexin V染料对光敏感,需避光保存

2按产品说明书准确加入推荐量的染料

3务必使用含Ca²⁺的Binding Buffer重悬细胞,不要用PBS替代,这是保证Annexin V有效结合的关键

4如果已经使用了含EDTA的胰酶,务必彻底清洗后再用Binding Buffer重悬

6. 结果重复性差

可能原因:每次实验的操作步骤不一致;所用细胞代次不同(高代次细胞可能发生表型漂移);流式细胞仪状态不稳定。

解决方案:

1建立标准化的操作流程(SOP),每次实验使用相同代次的细胞

2定期校准流式细胞仪,保持仪器状态稳定

3每次实验均设置完整的对照,并至少进行三次生物学重复

对照设置(非常重要!!!

每次Annexin V-PI双染实验,必须设置以下对照管,以确保电压调节和补偿计算的准确性。设置对照管时,务必使用确定有凋亡的细胞作为单阳对照样本,因为调节补偿需要有足够的阳性信号:

组别

Annexin V FITC

PI

样本类型

作用

 

空白对照

-

-

未染色的细胞

确定仪器阈值,调节FSC/SSC电压

生物学对照

+

+

正常培养的细胞(未处理)

评估操作对凋亡率的影响,辅助设门

 

单阳对照1

+

-

诱导凋亡的细胞

调节FITC通道补偿和电压

 

单阳对照2

-

+

诱导凋亡的细胞

调节PI通道补偿和电压

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