正常情况下,线粒体内膜电位较高,保持在负电位,而外膜电位较低,保持在正电位。当某些因素导致线粒体呼吸链电子传递过程障碍,影响基质内质子(H+)跨膜梯度的形成,就会导致外正、内负的线粒体膜电位下降,即去极化。大量研究表明,线粒体膜电位下降与自噬、凋亡或坏死等有关。线粒体膜电位功能障碍,甚至细微的异常变化,都可能极大地影响细胞内的生物活性,引起各种疾病(阿尔茨海默病、糖尿病和癌症等)。
因此,线粒体膜电位是评价线粒体正常功能的重要指标之一,不仅反映了线粒体功能的完整性,对TP的合成、离子的转运、细胞凋亡的调控以及抗氧化作用都具有重要的影响,同时也反映了细胞的健康状况,对细胞的生存和发展具有重要的意义。另外,检测线粒体膜电位的变化对生物学研究和医学诊断也具有重要意义。所以,我们应该重视线粒体膜电位的变化,并采取相应的措施来保护线粒体的正常功能。
JC-1单体的激发波长为488或514nm,发出绿色荧光,波长为529nm左右;JC-1聚合物的最大激发波长为585nm,发出红色荧光,波长为590nm左右。JC-1可以用荧光显微镜、激光共聚焦显微镜、荧光分光光度计或流式细胞仪检测。
1.细胞染色
1.1悬浮细胞
(1)细胞铺板:以6孔板为例,每孔用1mL培养基重悬100万细胞,其他培养器皿以此类推,也可根据自己的细胞类型选择合适的密度进行铺板。
(2)设置阳性对照:取适量CCCP处理细胞,细胞培养箱37℃孵育5min。
(3)JC-1染色:加入适量JC-1,细胞培养箱37℃孵育15min。一般情况,15min足以进行充分的染色。
(4)离心:37℃孵育结束后,400g 4℃离心3~4min,弃上清,注意尽量不要吸除细胞沉淀。
(5)洗涤:用1×PBS洗涤2次,400g 4℃离心3~4min。
(6)结果检测:再用500μL的PBS重悬细胞,用荧光显微镜或激光共聚焦显微镜观察,也可以用荧光分光光度计或流式细胞仪分析(绿色荧光:Ex/Em=510/527nm;红色荧光:Ex/Em=585/590nm)。
1.2贴壁细胞
若用荧光分光光度计或流式细胞仪检测贴壁细胞,可先对贴壁细胞进行消化、收集,重悬后参考悬浮细胞的检测方法。若用荧光显微镜或激光共聚焦显微镜检测:直接参考悬浮细胞实验步骤方法即可。
(2)JC-1是光敏感性的,所有染色步骤的操作过程中避免强光接触;未用完的储存液,避光保存,并避免反复冻融。
(3)JC-1染色完成后,应立即进行后续的结果分析,以减少各种可能的误差。
Zorova LD, Popkov VA, Plotnikov EY, et al. Mitochondrial membrane potential. Anal Biochem. 2017 Jul 1;552:50-59.