單細(xì)胞凝膠電泳技術(shù)在臨床獸醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用
- 來源:廣東獸藥信息網(wǎng)
- 日期:2011-05-13
- 編輯:admin
- 評論:0條
摘 要:單細(xì)胞凝膠電泳技術(shù)是一種簡便、快速、靈敏的檢測真核細(xì)胞DNA損傷與修復(fù)的方法。其基本原理是將單個(gè)細(xì)胞包理于瓊脂糖凝膠中進(jìn)行裂解、電泳、熒光染色和顯微鏡觀察,細(xì)胞DNA損傷產(chǎn)生的斷鏈或碎片在電泳中遷移形成典型的“慧星”圖像,根據(jù)遷移長度和熒光強(qiáng)度即可定量分析DNA損傷的程度。該文總結(jié)了該實(shí)驗(yàn)技術(shù)的基本原理、檢測方法及其在臨床獸醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞:單細(xì)胞凝膠電泳;DNA損傷;臨床獸醫(yī)學(xué)
單細(xì)胞凝膠電泳(Single cell gel electrophoresis,SCGE)是由Ryberg B和Jonhanson K J首先提出[12],后又經(jīng)Singh N P[3]和Olive P I[45]進(jìn)一步完善的一種在單細(xì)胞水平上檢測DNA損傷與修復(fù)的方法。因其細(xì)胞電泳形狀頗似彗星,又稱慧星試驗(yàn)(comet assay)。它是一種測定和研究單個(gè)細(xì)胞DNA鏈斷裂的新電泳技術(shù),與傳統(tǒng)方法相比,其簡便、快速、靈敏、樣品量少、無需放射性標(biāo)記,具有極高的實(shí)用價(jià)值。目前該技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于體內(nèi)、體外各種有核細(xì)胞經(jīng)受試物誘導(dǎo)的DNA損傷和修復(fù)的研究。在1999年舉行的國際基因毒性檢驗(yàn)程序?qū)n}學(xué)術(shù)討論會中,此方法被定為確定某物質(zhì)是否具有基因毒性的最佳方法[6]。本文就該技術(shù)的原理、操作程序和方法作一簡介,并預(yù)測其在臨床獸醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用前景。
1 SCGE的原理
SCGE是一種在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的方法,其確切機(jī)理目前尚不清楚。一般來說,有核細(xì)胞的DNA分子量很大,DNA負(fù)超螺旋結(jié)構(gòu)附著在核基質(zhì)中,用瓊脂糖凝膠將細(xì)胞包埋在載玻片上,在細(xì)胞裂解液作用下,細(xì)胞膜、核膜及其他生物膜破壞,使細(xì)胞內(nèi)的RNA、蛋白質(zhì)及其他成分進(jìn)入凝膠,繼而擴(kuò)散到裂解液中,惟獨(dú)核DNA仍保持纏繞的環(huán)區(qū)(Loop)附著在剩余的核骨架上,并留在原位。
如果細(xì)胞未受損傷,電泳中核DNA因其分子量大停留在核基質(zhì)中,經(jīng)熒光染色后呈現(xiàn)圓形的熒光團(tuán),無拖尾現(xiàn)象。若細(xì)胞受損,在電泳液(pH8)中,核DNA仍保持雙螺旋結(jié)構(gòu),偶有單鏈斷裂(SSBs)并不影響DNA雙螺旋大分子的連續(xù)性。只有當(dāng)DNA雙鏈斷裂(DSBs)時(shí)斷片進(jìn)入凝膠中,電泳時(shí)斷片向陽極遷移,形成熒光拖尾現(xiàn)象,形似彗星。如果在堿性電泳液(pH>13)中,先是DNA雙鏈解螺旋且堿變性為單鏈,單鏈斷裂的碎片分子量小即可進(jìn)入凝膠中,在電場力作用下細(xì)胞核中帶負(fù)電荷的DNA斷鏈或碎片離開核DNA在凝膠中向陽極移動,形成“彗星”狀圖像。細(xì)胞核DNA受損愈重,產(chǎn)生的斷鏈或堿易變性斷片就愈多,其斷鏈或斷片也就愈小,在電場作用下遷移的DNA量多,遷移的距離長,表現(xiàn)為尾長增加和尾部熒光強(qiáng)度增強(qiáng)。因此,通過測定核DNA遷移部分的光密度或遷移長度,就可定量測定單個(gè)細(xì)胞DNA損傷程度。
2 SCGE實(shí)驗(yàn)程序和方法
至今,SCGE技術(shù)在世界上許多實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用,操作上進(jìn)行了許多改良,并不斷地融進(jìn)新技術(shù)。但是,最常用的還是堿性SCGE方法,下面就其基本操作程序做簡要介紹。
2.1 細(xì)胞處理
細(xì)胞在電泳前一般先做DNA損傷的誘導(dǎo)處理,現(xiàn)今有70多種處理劑,如輻射因素、各種氧化劑、烴化劑、抗癌藥、誘變劑、農(nóng)藥、重金屬、環(huán)境因素(煙霧、高溫、低溫、粉塵等)及藥物。處理方式(體內(nèi)或體外)及處理時(shí)間根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究目的而定。
2.2 制備細(xì)胞懸液
從理論上講,一切活的有核細(xì)胞均可進(jìn)行SCGE實(shí)驗(yàn)。細(xì)胞可來自人、動物和植物的組織分離細(xì)胞或培養(yǎng)的細(xì)胞系,分離純化制成單細(xì)胞懸液,用臺盼藍(lán)法測定細(xì)胞存活率>95%,細(xì)胞密度為1×106個(gè)/mL~5×106個(gè)/mL,備用。
2.3 制片
選用的載玻片宜薄不宜厚,單面加水磨沙應(yīng)均勻細(xì)密,鋪膠分為3層。第1層,在磨沙面上滴加正常熔點(diǎn)瓊脂糖(溶于不含Ca2+、Mg2+的PBS液中;56 ℃),此層的目的是加強(qiáng)凝膠對玻片的附著,防止膠片脫落。第2層為含細(xì)胞(約105個(gè))的低溶點(diǎn)瓊脂糖(37 ℃),第3層是不含細(xì)胞的低溶點(diǎn)瓊脂糖,此層膠的目的是對第2層細(xì)胞起保護(hù)作用。
2.4 細(xì)胞裂解
移去膠板上的蓋玻片,將膠板浸入預(yù)冷的裂解液中(2.5 mol/L NaC1、100 mmol/L Na2EDTA、10 mmol/L TrisHCl、1%肌氨酸鈉、用前加1% TritonX100和10 mL/L DMSO),4 ℃裂解至少1 h,使細(xì)胞裂解,DNA松散。
2.5 DNA解旋與電泳
裂解后取出玻片,用冰冷的PBS緩沖液漂洗3次后置于水平電泳槽內(nèi),加入新配制的堿性電泳液(1 mmol/L Na2 EDTA、300 mmol/L NaOH;pH13)至蓋過膠面約2 mm~3 mm,使DNA解螺旋20 min(4 ℃),DNA充分展開,之后,電泳20 min~40 min(25 V,300 mA,4 ℃)。
2.6 中和與染色
電泳后取出載玻片,用中和液(0.4 mol/L TrisHCl,pH 7.5)將膠板浸沒20 min或滴洗4次,每次5 min。近來有報(bào)道中和后再用無水乙醇或甲醇處理,可明顯增強(qiáng)DNA的熒光強(qiáng)度,每張膠板上滴加20 mL~100 mL染色劑(如叮啶橙、溴化乙錠、碘化丙錠),染色2 min~20 min。應(yīng)盡快閱片,時(shí)間過長將導(dǎo)致熒光淬滅。以上各步驟應(yīng)在黃光或紅光下或暗室中操作。
2.7 圖像分析
在熒光顯微鏡下,觀察單細(xì)胞電泳圖象,每片記數(shù)25個(gè)~50個(gè)細(xì)胞,每組2張~3張玻片。觀察方法有目鏡測微尺直接測量、顯微照像后用兩腳規(guī)測量、圖像分析儀進(jìn)行分析。DNA損傷的測量參數(shù)有,尾長(tail lenth)是損傷DNA遷移的長度在低損傷劑量范圍內(nèi)與損傷呈線性關(guān)系,尾部DNA密度,與損傷程度有關(guān);尾矩(tail moment)是尾長與尾部DNA百分含量之乘積,在高損傷劑量下與損傷程度呈線性關(guān)系;尾塊(tail local)是“彗星”尾部分散的大小不一的DNA斷片組成,與損傷程度有關(guān);尾慣量(tailinertina)是與每個(gè)尾塊的面積、平均熒光強(qiáng)度、在X軸上與“彗核”中心距離有關(guān)的綜合性指標(biāo)。
隨著彗星試驗(yàn)方法的不斷改進(jìn),各種彗星試驗(yàn)試劑盒也應(yīng)運(yùn)而生,使試驗(yàn)進(jìn)一步簡化。
3 SCGE技術(shù)在臨床獸醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用前景
近年來,SCGE技術(shù)在國際上應(yīng)用發(fā)展較快,由于它具有簡便、快速、靈敏、需樣品量少、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),預(yù)期在臨床獸醫(yī)學(xué)研究中(特別是在動物慢性中毒方面)將是一種應(yīng)用前景十分廣闊的新技術(shù)。
由于工農(nóng)業(yè)的蓬勃發(fā)展,環(huán)境污染日益嚴(yán)重,動物中毒病時(shí)有發(fā)生,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。慢性中毒危害嚴(yán)重,不但引起母體慢性中毒,影響其生長發(fā)育,而且對胚胎產(chǎn)生毒性造成胚胎死亡、胚胎生長緩慢、胎兒畸形和功能不全。環(huán)境污染與DNA損害關(guān)系密切,甚至導(dǎo)致癌變、畸胎,日益引起人們的關(guān)注。
3.1 空氣污染
二氧化硫(SO2)和粉塵是空氣污染中最主要的監(jiān)測指標(biāo)。孟紫強(qiáng)等[7]報(bào)道SO2能引起小鼠不同臟器(腦、肺、肝、脾、腎、腸和睪丸)及血液淋巴細(xì)胞DNA的損傷,且隨SO2濃度增加,DNA損傷加劇,并呈明確的劑量效應(yīng)關(guān)系,隨吸入SO2濃度增加,證明SO2是一種全身性DNA損傷因子。粉塵對身體的主要危害是引起塵肺的發(fā)生,但粉塵本身的理化性質(zhì)就可能引起DNA損傷。有研究者[8]報(bào)道大氣細(xì)顆粒物能引起大鼠肺泡巨噬細(xì)胞DNA的損傷,并且隨著大氣細(xì)顆粒物濃度的增加及染毒時(shí)間的延長而加劇,呈明確的劑量效應(yīng)關(guān)系和時(shí)間效應(yīng)關(guān)系。
3.2 水污染
地面水正受到日益嚴(yán)重的污染。在水污染嚴(yán)重的地方,其水生生物的DNA損傷也較對照地區(qū)嚴(yán)重[9]。齊寶寧等[10]應(yīng)用單細(xì)胞凝膠電泳和微核試驗(yàn)對污染指數(shù)(PI)不同的河流中采集的鯉魚的紅細(xì)胞DNA損傷進(jìn)行測定,發(fā)現(xiàn)不同地面水水源中的鯉魚紅細(xì)胞DNA損傷情況不全相同,與陰性對照組比較差異有顯著性,與污染嚴(yán)重程度呈正相關(guān),結(jié)果與微核試驗(yàn)一致。進(jìn)一步證實(shí)通過測定水生生物DNA損傷,可以檢測地面水的污染狀況。并且蠶豆根尖微核試驗(yàn)可檢測染色體水平的損傷,而慧星試驗(yàn)所檢測的是DNA鏈的斷裂,所以將這兩種試驗(yàn)結(jié)合起來,在水環(huán)境的遺傳毒物生物監(jiān)測中具有一定的應(yīng)用前景。
3.3 有機(jī)試劑污染
室內(nèi)空氣污染給人們健康帶來的嚴(yán)重危害已受到關(guān)注,室內(nèi)裝修所使用的各種裝飾材料、油漆及涂料均可釋放出大量的苯、甲苯、二甲苯、甲醛、乙醛、丙烯醛及其他各種揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)。特別是甲醛和苯已經(jīng)成為現(xiàn)代裝修后影響室內(nèi)空氣質(zhì)量的主要污染物。鄧艷梅等[11]探討了空氣中的甲醛對遺傳物質(zhì)DNA的斷裂損傷作用,發(fā)現(xiàn)甲醛能引起肥大細(xì)胞DNA斷裂,導(dǎo)致DNA蛋白質(zhì)交聯(lián)產(chǎn)生,誘發(fā)哮喘的發(fā)生。這可能是體內(nèi)自由基升高,直接氧化肥大細(xì)胞和嗜堿細(xì)胞,導(dǎo)致細(xì)胞膜破裂釋放出組織胺,產(chǎn)生過敏反應(yīng)有關(guān)[12]。張美榮等[13]研究發(fā)現(xiàn)苯可致小鼠外周血淋巴細(xì)胞DNA損傷,明顯影響小鼠脾臟、胸腺淋巴細(xì)胞DNA和RNA合成而產(chǎn)生遺傳毒性作用。這可能是因?yàn)楸皆隗w內(nèi)代謝過程中自由基形成增多,自由基在DNA損傷中發(fā)揮重要作用。隨著濃度的增高,DNA損傷加重。這也有助于解釋苯致白血病的發(fā)生。
3.4 金屬、非金屬及其化合物的污染
Ge Y M等[1415]應(yīng)用SCGE研究了NaF對DNA的損傷作用,以確定氟是否具有遺傳毒性,研究發(fā)現(xiàn),NaF對DNA具有損傷作用,并且存在劑量反應(yīng)關(guān)系,顯示氟具有誘變性,可引起染色體斷裂,導(dǎo)致染色體畸變;也提示氟可能具有潛在致癌性。這對于在高氟地區(qū)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測提供了新思路。薛蓮等[16]應(yīng)用慧星試驗(yàn)再次證實(shí)了鎘對中國倉鼠肺成纖維細(xì)胞DNA具有明顯的損傷作用(出現(xiàn)DNA單鏈斷裂),其損傷程度隨染毒劑量的增加而加重,呈明顯的劑量效應(yīng)關(guān)系,而鋅具有明顯的頡頏作用。鄭玉建等[17]用SCGE法檢測氟砷單獨(dú)及聯(lián)合對人淋巴細(xì)胞DNA損傷作用時(shí),發(fā)現(xiàn)砷和氟單獨(dú)均能引起淋巴細(xì)胞DNA單鏈斷裂,并且低劑量氟與砷聯(lián)合作用時(shí),則呈現(xiàn)協(xié)同作用。因此可將SCGE作為一種早期、實(shí)用的指標(biāo)應(yīng)用于氟、砷及SO2等接觸生物群體的DNA損傷監(jiān)測。
4 SCGE技術(shù)展望
SCGE技術(shù)與以往的DNA斷裂檢測技術(shù)相比,具有明顯優(yōu)勢。①適用范圖廣,檢測譜寬。與經(jīng)典的染色體畸變、微核、SCE相比,SCGE適用于體內(nèi)外各種實(shí)驗(yàn),凡是能制成單細(xì)胞懸液的各種真核細(xì)胞(包括水生生物細(xì)胞、植物細(xì)胞等)均可用于SCGE測試。②簡便與快速。SCGE法無需復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)技術(shù),所需試劑為實(shí)驗(yàn)室常用藥品且耗費(fèi)低,從采樣到結(jié)果分析只需數(shù)小時(shí),為現(xiàn)場調(diào)查和大樣本量分析提供了可能。③靈敏性好�?梢詸z測到每1.657×10-17kg中0.1個(gè)DNA的斷裂,甚至檢出自然光照射體外淋巴細(xì)胞1 h引起的DNA損傷,與SCE、UDS相比具有更高的敏感性,它可能與32P后標(biāo)記檢測DNA加合物的靈敏度一致,被認(rèn)為是低水平輻射(0.05Gy)檢測的快速、敏感方法。④所需細(xì)胞樣本量少。一般每個(gè)樣品只需1 000個(gè)細(xì)胞。⑤與蔗糖密度梯度離心法、DNA堿解螺旋法、中性或堿性濾膜洗脫法、DNA黏度測量法相比,SCGE無需放射性標(biāo)記,方便易行。⑥本法還能檢測非增殖細(xì)胞的DNA損傷。單細(xì)胞凝膠電泳技術(shù),廣闊的應(yīng)用前景無可非議,方法學(xué)自身的拓展方興未艾,相信該技術(shù)將在臨床獸醫(yī)學(xué)中得到推廣使用。
- 2019-02-28經(jīng)產(chǎn)母豬不發(fā)情的治療方案與防治
- 2019-02-26通過雞糞判斷雞病
- 2019-02-25飼料霉變處理方法
- 2019-02-23豬場如何避免斷奶仔豬脫水現(xiàn)象?
- 2019-02-20食醋對蛋雞的這些功效,特管用!
- 2019-02-20豬總是莫名生病,查查是不是中了下面這些毒?
- 2015-08-17中國畜牧飼料科技發(fā)展方向
- 2015-08-13豬料營養(yǎng)策略:“最低成本”和“最大收益”
- 2015-08-03飼用酸化劑在養(yǎng)豬生產(chǎn)中應(yīng)用
- 2015-08-03八月份水產(chǎn)養(yǎng)殖需做好三大類魚病防控
第七屆奧特奇全球飼料調(diào)查:2017年飼料總產(chǎn)量再次突破10億噸大關(guān)

- 從南方水網(wǎng)地區(qū)生豬養(yǎng)殖布局調(diào)整談北方豬業(yè)發(fā)展
- 專家 | 陳昌福教授談如何面對水產(chǎn)養(yǎng)殖中經(jīng)驗(yàn)性用藥效果?
- 新常態(tài)下數(shù)千家料企被關(guān)�;蚣娌ⅲ鼈冊撊绾纬晒ν粐�?
- 淺談企業(yè)高級管理人才的內(nèi)部培養(yǎng)
- 我們工作的滿足感和工作績效由何而來,組織結(jié)構(gòu)的特殊功效
- 王召:農(nóng)業(yè)進(jìn)入末法時(shí)代,只適合有情懷的人干!
- 企業(yè)是否真的創(chuàng)造價(jià)值是由顧客決定的
- 必看!2015年全國飼料工業(yè)八大特點(diǎn)
關(guān)于開展2020中國飼料工業(yè)協(xié)會先進(jìn)集體和先進(jìn)工作者評選活動的通

- 莊捷生-企業(yè)公眾微信平臺運(yùn)作思考
- 劉紅剛-飼料企業(yè)網(wǎng)站運(yùn)營的注意事項(xiàng)與建議
- 王春生-飼料企業(yè)品牌宣傳村鎮(zhèn)環(huán)境營造
- 余忠麗-企業(yè)宣傳職能拓展的幾點(diǎn)體會
- 尚華-廣告色彩設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
- 傅培政-從互聯(lián)網(wǎng)思維看企業(yè)的品牌傳播
- 閆奎友:新常態(tài)下飼料行業(yè)企業(yè)宣傳 工作的思考
- 張良:豆粕行情分析及飼料企業(yè)采購策略
- 周有金:怎樣分析南美大豆對期貨價(jià)格的影響
- 林國發(fā):我國生豬養(yǎng)殖格局變化 與飼料需求展望
- 電話:020-37288723
- 傳真:020-37287849
- 地址:廣州先烈東路135號4號樓609
- 郵編:510500
- 郵箱:gdfeed@vip.163.com