二氢乙锭(Dihydroethidium,DHE) 是一种细胞膜渗透性的荧光探针,其本身呈现微弱的蓝色荧光。该探针能够自由扩散进入活细胞,在细胞内主要与超氧阴离子(O₂•⁻) 发生特异性氧化反应,脱氢后生成乙锭(Ethidium)或其羟基化产物2-羟基乙锭(2-OH-E⁺),该产物随后嵌入细胞核DNA中,发出强烈的红色荧光。
作用机制与光谱特性
DHE在未氧化状态下,最大激发波长为370 nm,最大发射波长为420 nm(蓝色荧光)。被超氧阴离子氧化并与DNA结合后,荧光光谱发生显著红移。其氧化产物2-羟基乙锭的荧光激发波长约为396 nm,发射波长约为590-610 nm。在实际操作中,也可使用518-535 nm作为激发波长,在610 nm附近检测红色荧光信号。
DHE对超氧阴离子的反应速率常数约为2 × 10⁶ M⁻¹s⁻¹,具有较好的反应灵敏度。需要注意的是,DHE也可被过氧化氢(在过氧化物酶存在下)或其他氧化剂氧化产生乙锭,因此在数据分析时,通过高效液相色谱(HPLC)分离并定量2-羟基乙锭,是提高超氧阴离子检测特异性的推荐方法。
核心应用领域
1. 细胞内超氧阴离子检测
DHE是检测活细胞、组织切片中超氧阴离子水平最常用的荧光探针之一。DHE被活细胞摄入后,在超氧阴离子作用下脱氢生成乙锭,乙锭与RNA或DNA结合产生红色荧光。细胞内超氧阴离子水平越高,红色荧光越强,据此可进行定性定量分析。该探针可直接用于活细胞标记,给予均匀的细胞染色通常在30-40分钟内完成。
2. 血管与组织氧化应激研究
DHE广泛应用于血管组织中活性氧的原位检测与成像。在颈动脉、主动脉等血管样本中,DHE染色结合荧光显微镜分析,可用于评估NADPH氧化酶等来源的超氧阴离子产生水平。在肾脏、脑等组织切片中,DHE同样可用于定量和定位氧化应激区域,评估疾病模型中的氧化损伤程度。
3. 线粒体超氧阴离子检测
通过对DHE进行结构修饰(连接三苯基膦阳离子),可开发出靶向线粒体的超氧阴离子探针MitoSOX™ Red。该探针可选择性进入线粒体基质,被线粒体内的超氧阴离子氧化后发出红色荧光,用于监测线粒体氧化应激水平。
4. 流式细胞术与高通量检测
DHE兼容流式细胞仪、荧光酶标仪及激光共聚焦显微镜等多种检测平台。在流式细胞术中,DHE可用于评估细胞群体中活性氧的分布与异质性;在微孔板格式中,DHE可用于高通量筛选抗氧化剂或评估化合物对细胞内氧化应激的影响。此外,DHE还可与JC-10等探针联合使用,实现线粒体膜电位与活性氧的双参数同时检测。
产品优势与使用须知
DHE具有细胞膜渗透性好、反应灵敏度高、操作便捷等特点。其本身为蓝色荧光,氧化后转为红色荧光,信噪比优良,适用于活细胞成像与流式分析。
储存与使用建议:DHE对光和空气敏感,建议在-20°C避光、惰性气体(氩气)条件下储存,以防氧化为乙锭。工作液通常以DMSO配制,推荐使用浓度为1-10 μM,在37°C避光孵育15-30分钟。染色后可用Triton X-100裂解细胞以增强荧光信号。
特异性控制:由于过氧化氢在过氧化物酶存在下也可氧化DHE,建议在关键实验中结合HPLC分离2-羟基乙锭,或使用超氧化物歧化酶(SOD)作为阴性对照,以确认荧光信号确实来源于超氧阴离子。