一文讲清 Annexin V 凋亡染色:原理图、十字门判读和避坑要点
Annexin V-FITC/PI 法是目前实验室里最常用的细胞凋亡检测方法之一,门槛不高、灵敏度好,但真要做出一张“漂亮”的流式图,却没那么简单。
接下来可以跟着因因一起看一下做Annexin V实验时常遇到哪些问题以及如何进行解决呢。
检测原理
细胞凋亡的早期阶段,细胞膜脂质双层的对称性丧失,原本位于细胞膜内侧的磷脂酰丝氨酸(PS) 会从细胞膜的内表面翻转到外表面,暴露于细胞外环境。Annexin V 是一种分子量约35–36 kDa的Ca²⁺依赖性磷脂结合蛋白,对PS具有高亲和力,能特异性结合在暴露于膜外侧的PS上。通过将Annexin V与荧光素(如FITC)偶联,即可用流式细胞仪或荧光显微镜检测到早期凋亡细胞。
与此同时,碘化丙啶(PI) 是一种DNA结合的红色荧光染料,无法穿透完整细胞膜,只能进入晚期凋亡或坏死细胞,与细胞核内的DNA结合后发出红色荧光。
将Annexin V-FITC和PI联合使用,可以同时区分活细胞、早期凋亡细胞、晚期凋亡/坏死细胞以及机械损伤细胞,实现对不同凋亡阶段细胞的准确识别。

原理速记口诀:PS外翻是早凋信号,Annexin V来抓;膜破了PI才进去,晚凋坏死靠它标。
双染结果的细胞类型判定标准:
Annexin V⁻/PI⁻:活细胞(未发生凋亡,膜完整)
Annexin V⁺/PI⁻:早期凋亡细胞(PS外翻,但膜仍完整)
Annexin V⁺/PI⁺:晚期凋亡/坏死细胞(PS外翻且膜已受损)
Annexin V⁻/PI⁺:机械损伤细胞或裸核(膜严重破坏,但无PS特异性外翻)
实验结果怎么看?
流式细胞仪检测完成后,我们通常会在二维散点图(FITC通道为X轴、PI通道为Y轴)上看到四个象限,分别对应不同状态的细胞群。
细胞状态 | Annexin V-FITC (绿色) | PI (红色) 象限位置 | 象限位置 | 象限名称 |
活细胞 | - | - | 左下象限 | Q4 |
早期凋亡细胞 | + | - | 右下象限 | Q3 |
晚期凋亡/坏死细胞 | + | + | 右上象限 | Q2 |
机械损伤细胞/裸核 | - | + | 左上象限 | Q1 |
结果判读速记:总凋亡率 = Q2 + Q3(早期凋亡 + 晚期凋亡/坏死)。左上角Q1群体越少,说明实验操作中机械损伤越少,样本质量越好。

早期凋亡细胞显示仅细胞膜绿色荧光,死细胞显示细胞 核红色荧光和细胞膜绿色荧光,活细胞几乎没有荧光。
常见问题及解决方案
1. 细胞碎片过多
可能原因:胰酶消化过度;机械损伤严重;缓冲液稀释不当。
解决方案:
(1)优化消化时间,避免细胞长时间暴露于胰酶。比较难消化的细胞可以分批次消化,避免先消化下来的细胞被过度处理。
(2)吸取液体和吹打细胞时务必轻柔,吸取时枪头紧贴管壁,避免产生气泡。
2. 阴性对照组凋亡率过高
可能原因:细胞本身状态差(如细胞浓度过高导致培养液迅速消耗而引起饥饿导致的凋亡);染色前操作损伤过大;染色时间过长。
解决方案:
(1)确保细胞处于对数生长期、状态良好,实验前做细胞活力检测。
(2)细胞密度适中,避免过密培养导致自发性凋亡。
(3)严格控制染色孵育时间。
(4)建议设置生物学对照(未做任何处理的细胞),辅助判断实验操作对凋亡率的影响。
3. 分群不明显
可能原因:荧光补偿调节不当;细胞状态不佳;细胞数量过多或过少。
解决方案:
(1)正确调节FITC和PI双通道的补偿。FITC和PI的发射光谱存在重叠,相邻探测器会检测到彼此的荧光信号,因此必须进行光谱重叠校正。
(2)在流式软件(如FlowJo、BD FACSDiva)中手动调整补偿值,确保阳性群体与阴性群体清晰分离。
(3)数据分析时可以去粘连,减少黏连信号干扰。
(4)上机时先用FSC/SSC圈选活细胞群,排除碎片后再分析Annexin V/PI双染信号。
4. 凋亡率异常低
可能原因:诱导条件不佳(药物浓度或处理时间不足);贴壁细胞只收了消化下来的细胞,未收集漂浮的凋亡细胞;胰酶中含有EDTA干扰了Annexin V与PS的结合。
解决方案:
(1)优化诱导条件,可先用阳性对照验证试剂盒有效性。
(2)收集细胞时务必同时收集上清中的漂浮细胞,这部分细胞往往是已经发生凋亡的细胞,与贴壁消化下来的细胞合并后一起离心,否则会严重低估凋亡率。
(3)贴壁细胞尽量使用不含EDTA的胰酶进行消化。如果必须用含EDTA的胰酶,终止消化后务必将细胞洗涤干净,尽量去除EDTA,因为EDTA是Ca²⁺的螯合剂,会抑制Annexin V与PS的结合。这是新手最容易踩的坑之一,也是很多低凋亡率结果的根源所在。
5. 信号弱或无信号
可能原因:试剂失效;染料加入量不足;结合缓冲液中缺少Ca²⁺;或误用PBS替代Binding Buffer。
解决方案:
(1)使用新鲜试剂,Annexin V染料对光敏感,需避光保存。
(2)按产品说明书准确加入推荐量的染料。
(3)务必使用含Ca²⁺的Binding Buffer重悬细胞,不要用PBS替代,这是保证Annexin V有效结合的关键。
(4)如果已经使用了含EDTA的胰酶,务必彻底清洗后再用Binding Buffer重悬。
6. 结果重复性差
可能原因:每次实验的操作步骤不一致;所用细胞代次不同(高代次细胞可能发生表型漂移);流式细胞仪状态不稳定。
解决方案:
(1)建立标准化的操作流程(SOP),每次实验使用相同代次的细胞。
(2)定期校准流式细胞仪,保持仪器状态稳定。
(3)每次实验均设置完整的对照,并至少进行三次生物学重复。
对照设置(非常重要!!!)
每次Annexin V-PI双染实验,必须设置以下对照管,以确保电压调节和补偿计算的准确性。设置对照管时,务必使用确定有凋亡的细胞作为单阳对照样本,因为调节补偿需要有足够的阳性信号:
组别 | Annexin V FITC | PI | 样本类型 | 作用
|
空白对照 | - | - | 未染色的细胞 | 确定仪器阈值,调节FSC/SSC电压 |
生物学对照 | + | + | 正常培养的细胞(未处理) | 评估操作对凋亡率的影响,辅助设门
|
单阳对照1 | + | - | 诱导凋亡的细胞 | 调节FITC通道补偿和电压
|
单阳对照2 | - | + | 诱导凋亡的细胞 | 调节PI通道补偿和电压 |
相关产品推荐
产品名称 | 产品货号 | 产品规格 |
Annexin V-AbFluor™ 488/PI双染细胞凋亡检测试剂盒 | KTA0002 | 50 T/100 T |
Annexin V-AbFluor™ 647 细胞凋亡检测试剂盒(红色荧光) | KTA0004 | 50 T/100 T |
Annexin V-EGFP/PI双染细胞凋亡检测试剂盒 | KTA0005 | 20 T/50 T/100 T |
Annexin V-FITC/PI 细胞凋亡检测试剂盒 | KTA0006 | 50 T/100 T |
Annexin V-AbFluor™ 405 细胞凋亡检测试剂盒(蓝色荧光)
| KTA0001 | 50 T/100 T |





