鐵死亡(Ferroptosis)是一種鐵依賴性的程序性細胞死亡形式,以脂質(zhì)過氧化積累和氧化損傷為特征。其檢測需結合形態(tài)學、生化指標、分子標志物及功能學實驗,以下為系統(tǒng)化
的檢測策略:
一、形態(tài)學觀察
1.透射電鏡(TEM)
檢測指標:線粒體萎縮、嵴減少、膜密度增高,細胞膜完整但無典型凋亡小體。
步驟:固定(戊二醛/鋨酸)→脫水包埋→超薄切片→染色觀察。
優(yōu)點:直觀顯示結構變化。
缺點:設備要求高,操作復雜。
線粒體整體體積縮小,形態(tài)皺縮 基質(zhì)電子密度增高(因內(nèi)容物濃縮)或出現(xiàn)不均勻分布。
二、脂質(zhì)過氧化檢測
1.丙二醛(MDA)檢測
原理:硫代巴比妥酸(TBA)法,MDA與TBA生成紅色復合物。
方法:分光光度計(532nm)或熒光法(Ex/Em=515/553nm)。
試劑盒:如TBARSAssayKit。
2.C11BODIPY581/591探針
原理:脂質(zhì)過氧化將探針從紅色(591nm)轉(zhuǎn)為綠色(510nm)
方法:流式細胞術或熒光顯微鏡定量。
優(yōu)勢:實時、動態(tài)監(jiān)測。
3.4-HNE檢測
方法:ELISA或免疫熒光檢測4-羥基壬烯酸(4-HNE)修飾蛋白。
三、谷胱甘肽系統(tǒng)分析
1.GSH/GSSG比值
檢測:DTNB法(Ellman試劑)或熒光探針(如mBCl)。
意義:鐵死亡中GSH消耗,GSSG增加,比值下降。
2.GPX4活性與表達
活性檢測:NADPH消耗法(340nm吸光度下降)。
蛋白表達:Westernblot或免疫組化(GPX4抗體)。
四、鐵代謝相關檢測
1.細胞內(nèi)鐵水平
探針:PhenGreenSK(鐵淬滅熒光)或Calcein-AM。
方法:流式細胞術或熒光顯微鏡。
其他:普魯士藍染色(組織樣本)。
2.鐵蛋白(Ferritin)與鐵調(diào)蛋白
檢測:Westernblot(FTL/FTH)、qPCR(IREB2、TFRCmRNA)。
五、功能學驗證
1.抑制劑/誘導劑干預
抑制劑:Ferrostatin-1(1-10μM)、Liproxstatin-1(0.1-1μM)。
鐵螯合劑:DFO(10-100μM)、去鐵胺(DFOM)。
誘導劑:RSL3(GPX4抑制劑,0.1-1μM)、Erastin(SystemXc?抑制劑,10-50μM)。
驗證:預處理抑制劑后觀察細胞死亡緩解。
2.基因調(diào)控
敲低/過表達:shRNA/siRNA敲低GPX4、ACSL4或過表達SLC7A11。
六、分子標志物檢測
1.關鍵蛋白表達
上調(diào):ACSL4、TFR1、NOX1。
下調(diào):GPX4、SLC7A11、FSP1。
方法:Westernblot、免疫熒光。
七、多組學聯(lián)合分析
1.脂質(zhì)組學:靶向分析PUFA-PL(如PE-AA/AdA)氧化產(chǎn)物。
2.轉(zhuǎn)錄組學:篩選差異基因(如ATF4、CHAC1)。
3.代謝組學:檢測胱氨酸、谷胱甘肽代謝通路變化。
八、注意事項與對照設置
1.排除其他死亡方式:
凋亡:檢測Caspase-3活化、AnnexinV/PI雙染。
壞死:檢測LDH釋放、PI滲透性。
自噬:LC3-II/I比值、自噬抑制劑(如3-MA)。
2.對照設計:
陽性對照:RSL3/Erastin處理。
陰性對照:Ferrostatin-1聯(lián)合誘導劑。
空白對照:未處理細胞。
九、實驗優(yōu)化與挑戰(zhàn)
-細胞類型:不同細胞系對鐵死亡敏感性差異大(如HT-1080、肝癌細胞敏感)。
-時間點:脂質(zhì)過氧化通常在誘導后6-24小時達峰。
-交叉驗證:至少聯(lián)合3種方法(如MDA+C11BODIPY+GPX4WB)。
總結
鐵死亡檢測需多維度驗證,結合形態(tài)、生化、分子及功能學證據(jù),并嚴格設置對照以排除混雜因素。實驗設計應針對研究模型優(yōu)化條件,確保結果特異性與可重復性。