铁死亡模型中的ROS检测思路——以erastin/RSL3处理为例
铁死亡(ferroptosis)是一种依赖铁和脂质过氧化的程序性细胞死亡方式。特点包括:
- 细胞内谷胱甘肽(GSH)枯竭;
- 谷胱甘肽过氧化物酶 4(GPX4)失活或表达下降;
- 脂质过氧化物和活性氧(ROS)异常积累。
在体外实验中,常用erastin、RSL3 等小分子 诱导铁死亡,随后检测 ROS、水溶性/脂质过氧化指标以及相关蛋白表达,以确认铁死亡是否发生,评价保护剂或联合用药的作用。
基于 DCFH-DA 探针的CheKine™ 活性氧(ROS)含量检测试剂盒(荧光法,KTB1910) 可用于检测铁死亡诱导过程中细胞内 ROS 的变化,作为铁死亡表型中的一环。
一、常见体外铁死亡模型与 ROS 的位置
1. 以 erastin 为代表的系统 Xc⁻ 抑制模型
erastin 通过抑制半胱氨酸/谷氨酸反向转运系统(system Xc⁻),导致:
- 细胞摄取半胱氨酸减少;
- 谷胱甘肽(GSH)合成受限,抗氧化能力下降;
- 在铁存在的情况下,脂质过氧化物和 ROS 累积,最终触发铁死亡。
在这类模型中,ROS 检测通常与以下指标配合:
- 细胞活性下降;
- GSH 含量下降;
- MDA 或其它脂质过氧化指标升高;
- GPX4 表达或活性下降。
2. 以 RSL3 为代表的 GPX4 抑制模型
RSL3 类化合物可直接抑制 GPX4 活性,使细胞无法有效清除脂质过氧化物,也会导致 ROS 积累和铁死亡。
在这类模型中,通常关注:
- RSL3 处理后 ROS 的变化;
- GPX4、SLC7A11 等蛋白的表达变化;
- 细胞死亡是否可被铁螯合剂(如 deferoxamine)或脂质过氧化抑制剂(如 ferrostatin-1)逆转。
在两类模型中,基于 DCFH-DA 的总 ROS 检测可以反映“铁死亡过程中的氧化应激程度”,与脂质过氧化和相关通路结果共同使用。
二、铁死亡模型中常用的细胞和诱导条件(参考范围)
不同细胞系对 iron overload 和 ferroptosis 诱导剂的敏感性不同,具体条件需要预实验优化,但常见情况大致如下(仅作为起始参考):
肿瘤细胞(如 HT-1080、HepG2 等):
erastin 处理数 μM 到十几 μM 级别、若干小时到 24 h 左右常能诱导明显的铁死亡表型;
RSL3 处理一般在亚 μM 到数 μM 范围 内进行探索。
其他细胞类型(如肾小管上皮细胞、心肌细胞等):
具体敏感度差异较大,通常在低 μM 范围内进行梯度预实验,选出细胞活性下降明显但尚未大面积死亡的条件,再进一步检测 ROS 和其它指标。
在设计实验时,建议:
- 先用 CCK-8 或类似方法做一轮浓度–时间梯度,选出适宜的“铁死亡强度”;
- 在相同条件下再同时检测 ROS(KTB1910ROS活性氧试剂盒)、GSH、MDA、GPX4 等指标,构建整体表型。
三、在铁死亡模型中使用 KTB1910ROS活性氧试剂盒 检测 ROS:实验流程示例
以下以某肿瘤细胞系(如 HT-1080)为例,给出一个可以直接套用并按需微调的操作框架。
1. 细胞接种与铁死亡诱导
- 将细胞按合适密度接种于 6 孔 / 12 孔 / 24 孔板,过夜贴壁;
- 第二天更换为含不同浓度 erastin 或 RSL3 的培养基,例如:
- 阴性对照:不加诱导剂;
- 低剂量组、中剂量组、高剂量组:根据预实验选择浓度梯度;
- 37 ℃、5% CO₂ 条件下孵育预定时间(例如 12 h、24 h 等),具体时间点按预实验结果确定。
在同一批实验中,建议同步设置:
铁螯合剂(如 deferoxamine)或脂质过氧化抑制剂(如 ferrostatin-1)共孵育组,
以验证细胞死亡是否具有铁死亡特征。
2. ROS 检测前处理:弃上清与洗涤
在预设终点时间点:
- 弃去各孔培养基,上清可按需要留样用于检测 MDA、GSH 相关指标;
- 用无血清培养基或 PBS 轻柔洗 1 次,去除残留药物和碎片。
3. DCFH-DA 工作液的制备与装载
取出 KTB1910ROS活性氧试剂盒 试剂盒内的 DCFH-DA 储备液(10 mM);
用无血清培养基稀释成工作液,常以约 10 μM 的细胞内终浓度 作为初始条件;
向每孔加入含 DCFH-DA 的工作液,37 ℃、避光孵育约 20–30 min;
如在预实验中发现阴性对照背景较高,可适当降低终浓度至 2–5 μM,或缩短装载时间;
若信号偏弱,可在细胞状态允许的前提下适当延长装载时间。
4. 洗涤去除游离探针
- 装载结束后,弃去含 DCFH-DA 的工作液;
- 用无血清培养基或 PBS 轻柔洗涤 1–2 次,尽量去除未进入细胞的游离探针;
- 再加入适量无血清培养基,为检测做准备。
这一环节对背景和信噪比影响较大,应尽量保证操作温和且洗涤充分。
5. 荧光检测:显微镜或流式
根据实验条件和设备情况,可选择:
- 荧光显微镜观察:
- 直接在培养板中观察;
- 使用与 FITC 类似的激发/发射通道;
- 建议先用诱导程度较高的一组调节到不过曝的曝光参数,再统一用于本实验其他组别。
- 流式细胞仪检测:
- 轻柔胰酶消化或刮起细胞,PBS 重悬;
- 以 488 nm 激发,FITC 通道检测荧光;
- 在 FSC/SSC 门内排除碎片和死亡细胞,比较不同处理组之间的平均荧光强度或阳性细胞比例。
在条件允许的情况下,可以设置一组短时间 H₂O₂ 处理的阳性对照,用于验证整体 ROS 检测体系的灵敏性。
四、铁死亡模型中 ROS 指标与其它 readout 的组合
在铁死亡研究中,单独检测 ROS 往往不足以支撑完整结论。常见的组合思路包括:
1. ROS + GSH + GPX4
通过三者的联合变化,可以构建“GSH 耗竭 → GPX4 功能受损 → ROS 和脂质过氧化积累”的路径。
2. ROS + MDA / 其它脂质过氧化指标
- MDA:使用相应试剂盒检测细胞或组织中的 MDA 含量;
- 其它脂质过氧化 readout:例如特异性的脂质 ROS 探针。
这类指标更直接反映脂质过氧化的程度,与 ROS 检测一起,更有利于区分一般氧化应激和铁死亡相关的脂质过氧化。
3. ROS + 细胞活性 / 细胞死亡方式判定
如果在 erastin 或 RSL3 处理下,细胞活性下降、ROS 和 MDA 升高,而铁螯合剂或脂质过氧化抑制剂能够明显逆转这些变化,就能对铁死亡的参与提供更有力的支持。
五、铁死亡模型下做 ROS 实验时的常见问题与建议
1. 诱导条件过强或过弱
- 条件过强:细胞在较短时间内大量死亡,ROS 信号可能不稳定或难以解读;
- 条件过弱:ROS 和其它指标变化不明显,不利于评价干预效果。
建议通过浓度–时间梯度预实验,优先选取“损伤明显但未完全崩溃”的条件,再进行系统检测。
2. 未区分总 ROS 与脂质 ROS
DCFH-DA 更偏向反映细胞内总 ROS 水平,不能直接区分脂质过氧化与其它类型 ROS。在需要更精确区分脂质 ROS 时,可以在 KTB1910ROS活性氧试剂盒 的基础上增加专门探针或指标。
3. DCFH-DA 使用不规范导致数据波动
主要表现为阴性背景高、重复性差,常见原因包括:
- 探针浓度过高、孵育时间过长;
- 装载后洗涤不充分;
- 不同实验间显微曝光或上机时间差异较大。
可以通过降低终浓度、缩短装载时间、固定显微曝光参数、统一装载到检测的时间间隔等方式来改善。
小结与提示
在铁死亡模型中,基于 DCFH-DA 的 CheKine™ 活性氧(ROS)含量检测试剂盒(KTB1910ROS活性氧试剂盒)可用于评估细胞内 ROS 水平的变化,与 GSH、MDA、GPX4 等指标共同构成铁死亡表型的一部分。
文中提到的诱导剂浓度、处理时间及 DCFH-DA 使用条件,主要基于常见实验经验和公开资料整理,适合作为预实验起点,并不替代针对具体细胞系和课题的条件优化。
如果实验设计中涉及类似的铁死亡模型,为了保持结果的可靠性和可重复性,建议结合最新文献、预实验结果以及多维度指标进行综合判断;在使用 CheKine™ 系列试剂盒的过程中,如需进一步讨论实验条件或结果解读,可联系 Abbkine 技术支持团队获取更具体的建议。
