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Annexin V/PI 双染怎么看？流式检测细胞凋亡结果图与常见误区详解


生物学霸
2026-05-28 14:04·浙江·网易号健康内容作者

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做 Annexin V/PI 双染，最怕的不是「染不上」，而是图看起来很像那么回事，结论却站不住。

对照组凋亡率偏高、象限边界怎么画都别扭、同一批细胞重复性忽高忽低、审稿人追问「这到底是不是凋亡」…… 这些问题，很多时候并不是流式仪「不给力」，而是从样本处理、对照设置到圈门逻辑，一开始就埋了坑。

今天我们就把流式检测细胞凋亡中最常见、也最容易被忽视的几个误区捋一遍。建议收藏，上机前对照检查一遍，能少走很多弯路。

先把原理捋顺：Annexin V/PI 到底在看什么？

细胞凋亡早期，一个很典型的变化是细胞膜内侧的磷脂酰丝氨酸（phosphatidylserine, PS）外翻到膜外侧。

Annexin V 是一种钙离子依赖的磷脂结合蛋白，可以和外翻的 PS 结合，因此常用于标记早期凋亡细胞。PI（碘化丙啶）则是一种膜不通透的核酸染料，正常活细胞进不去；只有当细胞膜完整性受损时，PI 才能进入细胞并和核酸结合。



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图 1. Annexin V 结合外翻 PS 的原理示意。图片来源：联科生物

所以在经典 Annexin V/PI 四象限图里，通常可以这样理解：

左下象限：Annexin V-/PI-，多为活细胞。

右下象限：Annexin V+/PI-，多为早期凋亡细胞。

右上象限：Annexin V+/PI+，多为晚期凋亡或继发性坏死细胞。

左上象限：Annexin V-/PI+，常见于机械损伤、膜破裂或非典型死亡细胞。



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图 2. Annexin V/PI 四象限判读示意。图片来源：百度

但注意，这只是「常规判读框架」，真正决定数据可信度的，往往是下面这些细节。

误区一：Annexin V 阳性，就等于细胞凋亡

很多同学看到 Annexin V 阳性升高，就直接写「细胞凋亡增加」。这个结论在常规药物诱导模型中可能成立，但严格来说，Annexin V 阳性只能说明 PS 暴露增加，不能单独证明细胞一定发生了典型凋亡。

PS 外翻并非凋亡独有。细胞消化过度、剧烈吹打、离心条件过强、细胞膜受到机械损伤时，也可能出现 Annexin V 阳性。某些细胞活化状态、其他形式的程序性细胞死亡过程，也可能伴随 PS 暴露或膜完整性变化。

换句话说，Annexin V/PI 更适合回答「这批细胞的膜状态和凋亡相关表型是否发生变化」，而不是单独完成「死亡方式定性」。

更稳妥的做法是：如果你更关注「凋亡机制」，建议联合检测活化 Caspase-3、Caspase-3/7 活性、PARP 裂解、线粒体膜电位，或结合显微形态学结果。尤其是要区分凋亡、焦亡、铁死亡、坏死时，单靠 Annexin V/PI 很容易说不清。



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图 3. 活细胞 Caspase-3/7 活性与 Annexin V 双重检测示例。图片来源：aladdin 官网

误区二：样本处理差一点，问题不大

很多「对照组凋亡率异常偏高」的问题，并不是处理因素真的诱导了凋亡，而是细胞在收样、消化、离心、重悬过程中被人为伤到了。

常见雷区包括：




胰酶消化时间过长，贴壁细胞被过度刺激；





反复剧烈吹打，导致细胞膜受损；





离心力过高或离心次数过多，脆弱细胞被进一步损伤；





收样时丢掉培养上清，只收贴壁细胞，导致已脱落的凋亡细胞被漏掉；





用普通 PBS 重悬 Annexin V 染色体系，忽略了 Annexin V 与 PS 结合需要 Ca2+。




比较稳妥的流程是：贴壁细胞轻柔消化，合并培养上清中的漂浮细胞；低速离心，比如 300 × g、5 min 左右；尽量减少洗涤次数；用配套的 1× Annexin V Binding Buffer 重悬；染色后避光，尽快上机。



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图 4. Annexin V/PI 四象限各区域含义示意。图片来源：东极生物官网

这里尤其要提醒一点：Annexin V 染色体系不要随手换缓冲液。EDTA 或缺钙环境会影响 Annexin V 与 PS 的结合，可能带来假阴性；染色后长时间放置，也可能让细胞状态继续变化，导致结果偏移。

误区三：一上来就看 Annexin V/PI 图

四象限图当然重要，但它不是第一步。在进入 Annexin V/PI 分析之前，建议先完成前置圈门。最基本的顺序可以是：

第一步，看 FSC/SSC，排除明显碎片和异常颗粒。

第二步，用 FSC-A/FSC-H 或 FSC-A/FSC-W 排除双联体和细胞团。

第三步，再在单细胞群里看 Annexin V/PI。

如果前置门没做好，碎片、细胞团、死细胞残片都可能混进后面的四象限里。结果看上去是「凋亡比例升高」，实际上可能只是样本质量变差。



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图 5. FSC/SSC 前置圈门可帮助排除碎片和异常事件。图片来源：Elabscience

对于状态很差、碎片很多、细胞大小变化明显的样本，还可以增加 time gate，排除上机过程中堵针或流速不稳的时间段。这个小步骤在多样本比较时很有用。



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图 6. 样本状态散点图示例，异常群体会影响后续凋亡判读。图片来源：上海中乔新舟生物科技有限公司

误区四：四象限直接机械切十字

Annexin V/PI 图里，细胞群常常不是整齐地分成四块，而是从活细胞区向 Annexin V 阳性区逐渐拖尾。凋亡本来就是连续动态过程，硬用一个固定十字把所有样本切开，很容易把过渡群体算错。

正确做法不是「每张图都画到最好看」，而是先用未染色对照、单染对照和阴性对照建立边界，再在同批样本中保持同一套门控。

如果样本呈现明显拖尾，可以考虑用多边形门、等高线图或密度图辅助判断。关键不是门画得多复杂，而是标准要清楚、可重复、能解释。

另外，补偿一定要用单染对照来调。Annexin V-FITC 和 PI、PE、7-AAD 等通道之间都可能有光谱溢出。补偿没调好时，假阳性和象限漂移会非常明显。

误区五：只设空白对照就够了

空白对照只能告诉你细胞自身散射和自发荧光的大概情况，远远不够支撑 Annexin V/PI 的完整分析。

建议至少准备这些对照：




未染色对照：用于观察自发荧光和初步调电压；





Annexin V 单染对照：用于补偿和 Annexin V 阳性边界设置；





PI 单染对照：用于补偿和 PI 阳性边界设置；





阴性对照：健康或未处理细胞，用于判断基础死亡水平；





阳性凋亡对照：如星形孢菌素、紫杉醇、H2O2 等诱导模型，验证体系能检测到凋亡；





机械损伤对照：通过较强吹打或较高离心力模拟操作损伤，用于估计人为处理带来的基线假阳性；





实验组：正式分析不同处理条件下的凋亡变化。






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图 7. 未染、单染、双染对照设置示例。图片来源：联科生物

如果要把数据写进论文或项目报告，建议把「早期凋亡率」「晚期凋亡/死亡率」「总 Annexin V 阳性比例」 分开呈现，不要只给一个总百分比。这样审稿人或读者更容易判断：变化到底发生在早期凋亡，还是细胞已经大量进入膜破裂阶段。

最后还有两个容易被忽略的小点

第一，凋亡是动态过程，单一时间点可能刚好错过峰值。建议先做时间梯度，比如 6 h、12 h、24 h、48 h，再确定正式实验的检测窗口。

第二，不同细胞类型耐受性差异很大。悬浮细胞、原代细胞、神经元、肝细胞等往往更脆弱；肿瘤细胞株相对耐受，但也不能一概而论。换细胞系、换处理条件、换消化方式时，最好重新做预实验。

上机前自查清单

发布实验结果前，可以用下面这份清单快速检查：




是否合并了培养上清中的漂浮细胞？





是否避免了过度消化、剧烈吹打和高离心力？





是否使用含 Ca2+ 的 Annexin V Binding Buffer？





是否在染色后尽快上机，并保持避光？





是否先做 FSC/SSC、单细胞门，再看 Annexin V/PI？





是否有未染、单染、阴性、阳性对照？





是否用单染对照完成补偿？





是否把早期凋亡、晚期凋亡/死亡和总阳性比例分开报告？




Annexin V/PI 双染是流式检测细胞凋亡中最常用、也最容易上手的方法。但不要只盯四象限；把样本、对照、圈门和联合验证做好，数据才经得起追问。








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