常見細胞器染料分享（4）
本文主要針對高爾基體、溶酶體及神經(jīng)元細胞，為大家介紹如何選擇合適的試劑/探針分別對它們進行染色。 01 高爾基體檢測 高爾基體是真核細胞中內(nèi)膜系統(tǒng)的組成之一。為意大利細胞學家卡米洛·高爾基于1898年首次用硝酸銀染色的方法在神經(jīng)細胞中發(fā)現(xiàn)。是由光面膜組成的囊泡系統(tǒng)，它由扁平膜囊（saccules）、大囊泡（vacuoles）、小囊泡（vesicles）三個基本成分組成。 高爾基體功能 高爾基體的主要功能將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白質(zhì)進行加工、分揀、與運輸，然后分門別類地送到細胞特定的部位或分泌到細胞外。高爾基體是完成細胞分泌物（如蛋白）最后加工和包裝的場所。 從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)送來的小泡與高爾基體膜融合，將內(nèi)含物送入高爾基體腔中，在那里新合成的蛋白質(zhì)肽鏈繼續(xù)完成修飾和包裝。高爾基體還合成一些分泌到胞外的多糖和修飾細胞膜的材料。 高爾基體染料 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)和高爾基體主要負責（細胞內(nèi)脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的分類），因此，針對這兩個細胞器的大部分染色探針都是脂質(zhì)或是可以影響蛋白質(zhì)運動的化學物質(zhì)。在活細胞和固定細胞中，ER和高爾基體的扁平膜囊可以用各種親脂探針進行染色，然后根據(jù)其形態(tài)進行區(qū)分。 NBD C6-Ceramide是一種熒光鞘脂類似物，可用于研究鞘脂轉(zhuǎn)運和代謝機制。它還可以用于選擇性染色活細胞和固定細胞中的高爾基體。環(huán)境敏感的NBD染料在水中發(fā)出微弱的熒光，但在非質(zhì)子溶劑和其他非極性環(huán)境中熒光增加。
02 溶酶體檢測 溶酶體（Lysosomes）是動物細胞中重要的細胞器, 其存在的完整性與動物生理病理均密切相關。溶酶體是真核細胞中為單層膜所包圍的細胞質(zhì)結(jié)構，內(nèi)部pH 4～5，含豐富的水解酶，具有細胞內(nèi)的消化功能。新形成的初級溶酶體經(jīng)過與多種其他結(jié)構反復融合，形成具有多種形態(tài)的有膜小泡，并對包裹在其中的分子進行消化。因此，溶酶體具有溶解或消化的功能，為細胞內(nèi)的消化器官。 溶酶體成分 含有兩類維持結(jié)構和功能所必需的蛋白質(zhì)：執(zhí)行消化功能的可溶性溶酶體水解酶和具有更復雜功能的溶酶體膜蛋白。 約60種酸性水解酶，包括蛋白酶、脂肪酶、核酸酶，需要由ATP驅(qū)動的質(zhì)子泵與其他離子通道合作來維持酸性環(huán)境（pH~4.5）才能發(fā)揮作用。 多種溶酶體膜蛋白，例如LAMP1，LAMP2，LIMP2，v-ATPaes和ASM。其中，LAMP1和LAMP2是最豐富的溶酶體膜蛋白，對代謝、生物發(fā)生、信號轉(zhuǎn)導和細胞穩(wěn)態(tài)至關重要。 溶酶體功能 溶酶體的主要作用消化作用，是細胞內(nèi)的消化器官，細胞自溶，防御以及對某些物質(zhì)的利用均與溶酶體的消化作用有關。 細胞內(nèi)消化：對高等動物而言細胞的營養(yǎng)物質(zhì)主要來源于血液中的水分子物質(zhì)，而一些大分子物質(zhì)通過內(nèi)吞作用進入細胞，如內(nèi)吞低密脂蛋白獲得膽固醇，對一些單細胞真核生物，溶酶體的消化作用就更為重要了。 細胞凋亡：個體發(fā)生過程中往往涉及組織或器官的改造或重建，如昆蟲和蛙類的變態(tài)發(fā)育等等。這一過程是在基因控制下實現(xiàn)的，稱為程序性細胞死亡，注定要消除的細胞以出芽的形式形成凋亡小體，被巨噬細胞吞噬并消化。 自體吞噬：清除細胞中無用的生物大分子，衰老的細胞器等，如許多生物大分子的半衰期只有幾小時至幾天，肝細胞中線粒體的平均壽命約 10 天左右。 防御作用：如巨噬細胞可吞入病原體，在溶酶體中將病原體殺死和降解。 參與分泌過程的調(diào)節(jié)，如將甲狀腺球蛋白降解成有活性的甲狀腺素。 形成精子的頂體：頂體相當于一個化學鉆，可溶穿卵子的皮層，使精子進入卵子。 溶酶體染料 FluoLysoTM 探針是一種用于活細胞溶酶體特異性標記的熒光探針，本品濃度為 1 mM。FluoLysoTM 探針可以選擇性地滯留在偏酸性的溶酶體中，從而實現(xiàn)對于溶酶體的特異性熒光標記。FluoLysoTM 探針適用于活細胞染色，但不適合用于固定后細胞的染色。 03 神經(jīng)元檢測 神經(jīng)元，也稱為neurone或神經(jīng)細胞，是一種可電興奮的細胞，通過稱為突觸的特殊連接與其他細胞通信。它是神經(jīng)組織的主要成分。除海綿和平口類動物之外的所有動物都有神經(jīng)元，但其他多細胞生物如植物則沒有。 神經(jīng)元的類型 感覺神經(jīng)元對影響感覺器官細胞的觸覺，聲音或光等刺激作出反應，并向脊髓或大腦發(fā)送信號。 運動神經(jīng)元接收來自大腦和脊髓的信號，以控制從肌肉收縮到腺體輸出的一切。 中間神經(jīng)元將神經(jīng)元連接到大腦或脊髓的同一區(qū)域內(nèi)的其他神經(jīng)元。一組連接的神經(jīng)元被稱為神經(jīng)回路。 神經(jīng)元的結(jié)構 突起:分為樹突與軸突兩部分 樹突:較短，分支較多，直接細胞體擴張突出形成樹枝狀，作用接受其他神經(jīng)元傳來的沖動，并傳給細胞體 軸突:較長，每個神經(jīng)元只有一個軸突，軸突末端有分支，能夠傳導細胞體發(fā)出的神經(jīng)沖動 髓鞘:軸突的外圍，對于神經(jīng)具有保護作用 細胞體:神經(jīng)元主要結(jié)構，由細胞膜，細胞核，細胞質(zhì)組成，具有聯(lián)絡，整合、輸入信息，傳出信息的作用。 神經(jīng)末梢: 神經(jīng)纖維末端細小的分支，分布于全身各處 信息的傳遞方向:樹突→細胞體→軸突→下一個神經(jīng)元 長的突起大都套有一層鞘，組成神經(jīng)纖維。 神經(jīng)元染料 神經(jīng)末梢探針是一系列陽離子型苯乙烯基熒光染料，用于跟蹤神經(jīng)肌肉連接或突觸的突觸活動。這類染料通常具有親脂性尾部（兩個碳鏈）和帶陽離子的高親水性頭部。 陽離子苯乙烯基染料是通過活性依賴性染色突觸小泡來發(fā)揮功能。染料與細胞或組織共孵育時，染料的水相部分沒有熒光，而染料的親脂性尾部插入細胞膜并呈現(xiàn)強熒光。神經(jīng)刺激后，在進行胞吞作用時，染料被包裹在囊泡內(nèi)，因此，洗去細胞表面附著的染料后，熒光信號強弱表示新形成的囊泡的數(shù)量的多少。反之，在胞吐作用時，染料與神經(jīng)遞質(zhì)一起從囊泡釋放，導致熒光信號減少。因此，熒光強度的變化反映了胞吞/胞吐或突觸活動的情況。內(nèi)吞過程中熒光增加的速率——“結(jié)合速率”和胞吐過程中熒光減少的速率 ——“解離速率”因染料種類而異。通常，具有較長親脂性尾部和更多雙鍵的染料對膜具有較高的親和力，因此具有較高的結(jié)合速率和較低的解離速率。 NerveRed 系列探針是具有三個雙鍵的染料。 NerveGreen 系列探針是具有單個雙鍵的染料。 NerveGreen C4（FM1-43）是一種廣泛使用的綠色熒光染料，通過染色突觸的突觸囊泡或神經(jīng)肌肉接頭來跟蹤突觸活動。結(jié)合使用紅色熒光染料 NerveRed，突觸和神經(jīng)肌肉接頭可以獨立兩個顏色成像。 NerveRed/Green系列探針不能用于固定細胞染色。 NM 染料具有與NerveRed/Green系列探針相似的結(jié)構，此外，它們在帶正電的頭部具有醛固定胺，可用于固定細胞的染色。
信號傳輸過程部分是電氣的，部分是化學的。由于維持其膜上的電壓梯度，神經(jīng)元是可電激發(fā)的。如果電壓在短時間內(nèi)變化足夠大的量，則神經(jīng)元產(chǎn)生稱為動作電位的全有或全無電化學脈沖。這種潛力沿著軸突快速傳播，并在到達它們時激活突觸連接。突觸信號可以是興奮性的或抑制性的，增加或降低到達體細胞的凈電壓。
Hydroxystilbamidine（也稱為FluoroGold）已被廣泛用作神經(jīng)元的逆行示蹤劑和組織化學染色劑。FluoroGold可以進行逆行軸突運輸，它顯示出大量的枝晶填充物，并且具有很高的抗褪色性。
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