本文概述了使用全血流式细胞术定量组织因子(TF)阳性血小板百分比的实验方案,用于检测该蛋白:(1)在静息状态下细胞内表达情况,以及(2)在静息和激活状态下细胞表面的表达情况。同时提供了在富血小板血浆中评估TF阳性血小板的指导方法。
方法文章
本文概述了使用全血流式细胞术定量组织因子(TF)阳性血小板百分比的实验方案,用于检测该蛋白:(1)在静息状态下细胞内表达情况,以及(2)在静息和激活状态下细胞表面的表达情况。同时提供了在富血小板血浆中评估TF阳性血小板的指导方法。
一部分循环人血小板在细胞内储存组织因子(Tissue Factor, TF),TF是血液凝固级联反应和血栓形成的关键激活物。血小板活化后,TF暴露于细胞膜表面,与FVII结合,最终导致凝血酶的生成。鉴于(1)在多种临床情况下,TF阳性血小板水平升高,促进患者的促血栓表型;(2)不同药物可调节血小板相关TF的表达,因此建立一种评估TF阳性血小板的标准化方法具有重要价值,因为该指标的检测在过去存在争议。本文介绍了一种利用流式细胞术在全血及富血小板血浆(PRP)/洗涤血小板中测定TF阳性血小板百分比的实验方案。该方案旨在提供详细的实验步骤,用于定量检测TF阳性血小板的比例,包括在静息状态下检测细胞内TF蛋白表达,以及在静息和活化状态下检测细胞表面TF表达。第一部分提供了正确进行采血的关键信息,以确保分析前操作不影响实验结果。随后,方案重点介绍用于流式细胞术分析的样本制备与标记流程。详细说明了细胞刺激、标记、固定以及必要时的透化处理等步骤。最后,描述了流式细胞仪的设置方法,以准确识别血小板群体并分析TF阳性事件。此外,若需在分离的血小板中检测TF阳性血小板,本方法还包括制备PRP的操作步骤。由于仅有部分血小板含有TF,因此在制备PRP所需的离心步骤中,必须确保这些血小板不被丢失。
组织因子(Tissue Factor,TF)是一种跨膜糖蛋白,是血液凝固级联反应的关键激活物,约20%-30%的循环人血小板亚群表达TF1,尤其是体积较大的血小板2。当受到二磷酸腺苷(ADP)和凝血酶等经典血小板激动剂激活时,血小板以浓度依赖性方式在其表面暴露具有功能活性的TF,使其能够结合因子VII/VIIa,最终导致凝血酶的生成1,3,4,5,6。值得注意的是,在冠状动脉疾病(CAD)7、严重急性呼吸综合征冠状病毒-2(SARS-CoV-2)感染8、伴有卵圆孔未闭的有先兆偏头痛(MHA-PFO)9、癌症10以及脓毒症11等病理状态下,TF阳性血小板的数量显著增加,从而加剧了这些临床情况中观察到的血栓风险。
尽管存在这些有力的证据,血小板中组织因子(TF)阳性检测结果在科学界仍存在争议6,12,13。文献中报道的结果相互矛盾,可能的原因包括方法学上的挑战,如分析前变量、样本制备以及抗体特异性等问题2,4,12,14。因此,建立一种基于明确定义的操作流程、用于检测人血小板中TF的标准化检测方法至关重要。
在此背景下,全血流式细胞术是唯一能够在最小样本处理条件下分析组织因子(TF)阳性血小板的技术,这对于避免该血小板亚群的丢失至关重要。
本文提出了一种利用全血流式细胞术检测血小板相关组织因子(TF)的实验方案,该方案可评估(1)静息状态下血小板内的TF蛋白,以及(2)静息和激活状态下血小板表面的TF蛋白。此外,本文还提供了如需在富血小板血浆(PRP)中评估TF阳性血小板时的操作说明。
本方案已获得机构伦理委员会批准(编号70/24,CE 18.06.24),并已从所有献血者处获得书面知情同意。该方案将指导使用者完成七个主要步骤(图1)。第一步介绍采血操作流程。步骤2和3概述了抗体滴定方案以及使用藻红蛋白(PE)标记的αCD142/HTF1单克隆抗体(mAb)分析细胞内组织因子(TF)表达的样本制备方法。步骤4描述了采用间接染色法,利用αCD142/HTF1单克隆抗体评估血小板表面暴露蛋白的方案。由于荧光染料的空间位阻效应,用于细胞内染色的PE标记单克隆抗体无法结合表面暴露蛋白的催化结构域。因此,提出使用Alexa Fluor 633标记的二抗进行间接染色的方案。步骤5和6详细说明了流式细胞术分析的各个阶段。最后一步概述了富血小板血浆(PRP)的制备流程,以避免大体积血小板亚群的丢失。所用试剂与设备的详细信息列于材料表中。
1. 采血
注意:只有在获得伦理委员会批准后,方可进行人血采集。
2. 抗组织因子抗体的滴定(用于细胞内组织因子评估)
注意:使用 PE-αCD142/HTF1 单克隆抗体检测细胞内储存的组织因子(TF)。

3. 流式细胞术分析细胞内转录因子表达的样本制备
4. 静息和活化血小板中细胞表面相关性组织因子表达的流式细胞术分析的样本制备
注意:检测细胞表面相关组织因子(TF)时,使用未标记的αCD142/HTF1单克隆抗体(1 mg/mL),并以Alexa Fluor 633标记的山羊抗小鼠IgG(2 mg/mL)作为二抗进行信号检测。采用腺苷5'-二磷酸(ADP)作为血小板激动剂,以诱导TF在细胞表面暴露。使用PE标记抗体作为血小板群体标记物,以最小化荧光信号溢出,该溢出将通过信号补偿进行校正。
5. 细胞内转录因子表达的流式细胞术分析
注意:以下操作步骤针对参考流式细胞仪进行的检测;因此,所报告的设置和图示应视为代表性参数。该方案可适用于任何高灵敏度的新一代流式细胞仪。在样品检测前应提前开启流式细胞仪,以确保激光器稳定性。彻底清洗流路系统和流动池,因为血小板体积较小,任何细胞碎片都可能干扰前向散射光/侧向散射光(FSC-A/SSC-A)点图中血小板群体的识别。根据制造商说明书使用质控微球进行质量控制,并再次清洗流路系统,以去除残留的微球。
6. 表面组织因子表达的流式细胞术分析
7. 富血小板血浆中组织因子阳性血小板的分析

血小板相关组织因子(TF)表达分析的总结见 图1 所示的流程图。步骤包括:(1)血液采集:使用G19蝶形针或针套管,从人体外周静脉(优先选择肘前静脉)采血,避免使用止血带,并使用含抗凝剂的真空采血管。(2)样本处理:根据拟进行的TF检测类型对样本进行处理。(3)样本标记:使用特异性抗体对标本进行标记。(4)流式细胞术分析:分析样本以检测表面及细胞内TF表达。
在采血过程中,必须特别注意避免血小板活化。为此需采取两项预防措施:在将针头插入静脉后尽快松开止血带,并弃去第一管采集的血液。若不使用止血带,血小板群体在FSC-A/SSC-A散点图中呈现典型的形态,如图2A所示。相反,若使用止血带,血小板群体的物理特性会发生改变,呈现出类似经典血小板激动剂(如ADP)刺激后所观察到的拉长形态(图2B、C)。
为评估血小板相关组织因子(TF)表达随时间的稳定性而进行的实验表明,自采血后3小时内其表达保持稳定(图3)。当联合检测TF表达与血小板活化标志物(如P-选择素)时,建议尽快处理血液样本,以避免血小板脱颗粒。
为了分析血小板内储存的组织因子(TF),全血用1%多聚甲醛(PFA)固定,经PBS-Triton透化处理后,使用PE标记的抗体进行染色。血小板群体通过对数化的FSC-A/SSC-A图(图4 A,D)以及抗αCD61单克隆抗体染色(图4 B,E)进行鉴定。对健康个体(n = 377)血小板内TF的分析结果显示,循环血小板中约有26.8% ± 4.8%含有TF(图4F)。
在静息状态及使用10 µM ADP刺激细胞后,进行了表面相关组织因子(TF)表达的流式细胞术分析。通过αCD41单克隆抗体标记的全血血小板群体,在对数化的FSC-A/SSC-A图中被识别(图5A,B)。结果显示,在健康个体(n = 377)中,静息血小板中有2.8% ± 1.4%表达TF(图5D-F),激活后TF表达上升至24.5% ± 5.8%(图5G-I)。表达TF的血小板亚群具有最大的细胞体积(图5D,G,绿色点)。此外,成像流式细胞术分析表明,TF信号仅与αCD61阳性事件相关,而与αCD45阳性事件无关(图7)。
如前所述,组织因子(TF)储存在血小板的一个亚群中,这些血小板在整个血小板群体中体积最大。因此,在制备富血小板血浆(PRP)过程中,避免丢失这一血小板组分至关重要。按照方法部分(步骤7)所提供的操作说明,可从PRP中分离出能够代表全血中血小板组成的血小板群体。如图6所示,以100 × g 离心全血所获得的血小板群体的流式细胞术散点图,在前向散射光(FSC)分布方面与全血非常相似(图6 A,B)。相比之下,若采用更高的离心力和更长的离心时间(文献中常有报道12,14,16),所获得的血小板群体其FSC值较全血中的血小板更低(图6C),提示体积较大的血小板(即TF高表达的血小板)已发生丢失。

图1:血小板相关组织因子表达分析及血小板分离的示意图。 请点击此处查看此图的放大版本。

图 2:通过全血流式细胞术分析的血小板群体代表性密度图。(A)未使用止血带采集的血样中分析的血小板群体,或(B)使用止血带采集的血样中分析的血小板群体。(C)为便于比较,展示了经ADP刺激后的血小板群体。WBC:白细胞;RBC:红细胞。请点击此处查看该图的放大版本。

图 3:细胞表面相关 TF 表达随时间的稳定性。 在采血后四个不同时间点检测静息血小板相关的血小板表面 TF 表达,x 轴所示如下:T0 = 采血后立即检测;T1 = 采血后 1 小时;T2 = 采血后 2 小时;T3 = 采血后 3 小时。数据以均值 ± 标准差表示,n = 3。请点击此处查看该图的放大版本。

图4:全血中血小板内储存的组织因子(TF)的代表性流式细胞术分析。在FSC/SSC-A散点图(A,D)中并通过αCD61单克隆抗体染色(B,E)鉴定全血中的血小板群体(红色)。使用PE标记的αCD142/HTF1单克隆抗体(绿色点)分析TF表达。通过直方图识别阴性(C)和阳性(F)信号事件。请点击此处查看该图的放大版本。

图 5:表面相关TF阳性血小板的代表性流式细胞术分析。 新鲜全血用αCD142/HTF1单克隆抗体标记后,用1%多聚甲醛固定,并进一步标记二抗和αCD41单克隆抗体。血小板群体(红色)在全血的FSC/SSC-A散点图(A,D,G)以及通过αCD41单克隆抗体染色(B,E,H)进行鉴定。静息状态下(D-F)和ADP刺激后(G-I)的组织因子(TF)表达通过αCD142/HTF1单克隆抗体标记(绿色点)进行定量。代表性阴性(C)和阳性(F,I)样本的直方图显示于此。 请点击此处查看该图的放大版本。

图 6:不同离心力对富血小板血浆(PRP)制备的影响。 (A-C)全血及在 100 × g 和 350 × g 条件下制备的富血小板血浆(PRP)中血小板群体的流式细胞术分析。FSC-H/SSC-H 上血小板群体的参考范围以虚线表示。请点击此处查看该图的放大版本。

图7:通过成像流式细胞术评估血小板和白细胞中的组织因子(TF)表达。 显示了在60倍放大下获取的明场(BF,灰色)、组织因子(TF,绿色)、αCD61(红色)、αCD45(灰色)、Hoechst染色的细胞核(品红色)以及复合图像(合并)的代表性通道图像。请点击此处查看该图的放大版本。
| 样本管编号 | 固定/破膜全血 (µL) | αCD142-PE (µL) | αCD61-PerCP (µL) |
| FMO | 100 | - | 15 |
| TF | 100 | 5 | 15 |
表1:细胞内转录因子表达流式细胞术分析的染色方案。
| 样本管编号 | 固定/透化全血 (µL) | αCD142-PE (µL) | αCD61-PerCP (µL) |
| 未染色 | 100 | - | - |
| αCD142-PE | 95 | 5 | - |
| αCD61-PerCP | 85 | - | 15 |
表2:细胞内转录因子表达补偿矩阵的单染对照。
| 样本管编号 | PBS 1x (µL) | αCD142 (µL) | ADP (µL) | 新鲜全血 (µL) | PFA 1% (µL) |
| FMO | 95 | - | - | 5 | 300 |
| 静息状态 | 87.5 | 7.5 | - | 5 | 300 |
| ADP 激活 | 82.5 | 7.5 | 5 | 5 | 300 |
表3:表面TF表达流式细胞术分析的染色方案。
| 样本管编号 | PBS 1x (µL) | Alexa Fluor 633 IgG (µL) | αCD41-PE (µL) |
| FMO | 90 | 5 | 5 |
| 静息状态 | 90 | 5 | 5 |
| ADP 激活 | 90 | 5 | 5 |
表4:用于表面相关转录因子分析的二抗染色方案。
| 样本管编号 | PBS 1x (µL) | αCD142 (µL) | ADP (µL) | 新鲜全血 (µL) | PFA 1% (µL) |
| 未染色 | 90 | - | 5 | 5 | 300 |
| TF + Alexa Fluor 633 IgG | 82.5 | 7.5 | 5 | 5 | 300 |
| αCD41-PE | 90 | - | 5 | 5 | 300 |
表5:细胞内转录因子分析的补偿矩阵制备。
| 样本管编号 | PBS 1x (µL) | Alexa Fluor 633 IgG (µL) | αCD41-PE (µL) |
| 未染色 | 100 | - | - |
| TF + Alexa Fluor 633 IgG | 95 | 5 | - |
| αCD41-PE | 95 | - | 5 |
表6:表面相关转录因子分析的补偿矩阵制备。
本论文报告了通过全血流式细胞术评估组织因子阳性血小板的详细方案,同时考虑了血小板内及血小板表面表达蛋白的分析。
在过去的20年中,人血小板中组织因子(TF)的存在已得到充分证实1,2,3,4,5,17,18。其中一部分血小板,约占循环血小板总数的20%-30%2,表达该蛋白,这进一步支持了血小板异质性的概念,而这一概念在当前研究领域中正变得越来越重要19,20。值得指出的是,TF阳性血小板具有较高的平均血小板体积,这一点此前已通过高灵敏度成像流式细胞术得到证实2。在分析从其他血细胞成分中分离出的血小板中TF表达时,尤其需要考虑这一特征。事实上,在用于血小板分离的离心步骤中,可能会丢失体积较大的血小板2。这一分析前问题可能是直到数年前关于血小板中是否存在TF的争议的主要原因之一7,12,13。在此方面,全血流式细胞术是一种极为有效的方法,可实现对所有血小板亚群的分析而无需事先分离血小板。
促进关于血小板中组织因子(TF)存在争议的第二个原因,在于分析中所选用的抗人TF抗体。目前有多种 commercially available 的抗体被用于血小板相关TF的检测,这些抗体识别TF蛋白的不同表位。某些抗体(如TF9-10H103,21,22和VIC71,3克隆)结合于TF的非功能区,不影响FVII/FVIIa与TF的结合。而其他一些抗体,包括VD81,2,3和HTF118克隆——后者为本实验方案中所使用的抗体——则识别TF的催化位点,与FVII/FVIIa竞争结合TF,从而阻断其促凝血功能。值得注意的是,根据TF胞外域的糖基化状态及其催化位点构象23(这些可能在特定条件(如细胞活化或疾病状态)下发生改变),这些抗体在通过流式细胞术检测血小板表面TF表达时,其识别能力可能存在差异。此外,染色条件(即待检测样本是新鲜的、固定的和/或透化的)也可能影响表位构象,从而影响抗原-抗体结合14。
另一个值得关注的问题是抗体所结合的荧光染料的选择。由于仅有20%-30%的血小板群体表达组织因子(TF),若使用发射信号较弱的荧光染料,再结合低灵敏度的流式细胞仪,可能难以区分微弱的阳性信号。因此,应优先选用标记有高亮度荧光染料(如PE或APC)的抗体。然而需要注意的是,像PE这类荧光染料分子体积较大,可能会阻碍标记抗体与目标蛋白的结合24。为克服这一问题,本实验方案采用间接标记法进行表面TF染色:首先使用未标记的一抗(αCD142/HTF1单克隆抗体),再通过二抗进行显色。PE引起的立体位阻不会影响αCD142/HTF1单抗与细胞内储存的TF结合,因为在细胞内TF的催化位点更易于抗体接近。显然,若条件允许,相较于间接标记法,采用直接标记法检测血小板相关TF的表面表达更可取,因其可缩短样本处理时间。然而,该方法必须充分考虑上述关键问题,包括市售各类抗体与血小板TF结合能力的差异,这些差异可能源于蛋白自身构象、染色条件,或所用不同荧光染料产生的立体位阻效应。因此,为避免出现假阴性结果,对表面表达的血小板相关TF进行直接标记时,必须进行严格的优化。这些方面目前正处于一项持续研究中,旨在评估使用各种市售抗体克隆、结合当前常用所有荧光染料进行直接染色的效率。
多项研究表明,在多种血栓风险较高的病理状态下,组织因子(TF)的表达水平升高8,9,10,11,17。最近的研究证据表明,通过流式细胞术精确定量的TF阳性血小板水平,可用于识别那些尽管对阿司匹林和P2Y12拮抗剂药物治疗反应良好但仍存在高血栓风险的心血管疾病患者25。事实上,与血小板相关的TF具有功能活性,因此可能支持凝血酶的生成1,3,4。在此背景下,仅需少量微升级血液即可完成流式细胞术分析,这一优势使得血小板相关TF的检测能够拓展至临床应用。值得一提的是,我们近期在国际止血与血栓学会的支持下牵头开展了一项国际项目,旨在对流式细胞术检测血小板相关TF的方法进行验证,以提供标准化的方法学指导。
与其他血小板活化经典标志物(如P-选择素和血小板-白细胞聚集体)不同,组织因子(TF)的表达更为稳定,后者需在采血后立即分析以避免产生人为假象。事实上,血液样本在采血后数小时内处理,血小板TF的表达水平不会发生显著变化;此外,样本固定后可随时进行标记或后续处理,这使得该分析方法适用于许多医院和实验室。值得注意的是,尽管本文所述方案相对简单易行,但流式细胞术仍需要专门的技术培训。因此,当前技术正朝着开发越来越简便、适用于床旁检测的细胞仪方向发展。
综上所述,本方案提供了正确分析血小板相关组织因子(TF)的方法,强调了基于流式细胞术检测技术在该蛋白检测中的优势。此外,本文还指出了可能影响该蛋白分析的分析前变量,并强调了应采取的措施以避免这些因素的干扰。
作者声明无利益冲突。
本研究工作由意大利卫生部资助(M.C. 获得2023年度常规研究基金)。
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 腺苷5’-二磷酸(ADP) | Sigma-Aldrich | A-2754 | 血小板激动剂 |
| Alexa Fluor 633 山羊 α-小鼠IgG | Invitrogen | A21052 | 二抗 |
| 10 mL Biotube | Biosigma | BSP048 | 用于富血小板血浆(PRP)采集 |
| G19蝶形针 | PIC solution | 02044019030010 | 用于采血 |
| CytExpert 软件 | Beckman Coulter | 流式细胞术数据分析 | |
| Cytoflex S | Beckman Coulter | 流式细胞仪 | |
| 1.5 mL Eppendorf 管 | Eppendorf | 1,20,086 | 血液固定 |
| ImageStreamX Mk II | Cytek Biosciences | 成像流式细胞仪 | |
| Kaluza 软件 | Beckman Coulter | 流式细胞术数据分析 | |
| 多聚甲醛 | Antibioticos – Carlo Erba Reagenti 分部 | 387507 | 用于血液和血小板固定 |
| PerCP-αCD45 | BD | 345809 | 白细胞群体标记物 |
| PerCP-αCD61 | BD | 347408 | 血小板群体标记物 |
| PE-αCD142 | BD | 550312 | 抗人组织因子抗体 |
| PE-αCD41 | Beckman Coulter | A07781 | 血小板群体标记物 |
| 不含钙和镁的1×磷酸盐缓冲液(PBS) | Gibco | 10010-015 | 用于抗体和样本稀释 |
| 10 µL移液器吸头 | Gilson | F161630 | 用于样本制备 |
| 1000 µL移液器吸头 | Gilson | F161670 | 用于样本制备 |
| 200 µL移液器吸头 | Gilson | F161930 | 用于样本制备 |
| 5 mL圆底管 | Corning | 352052 | 用于流式细胞仪检测 |
| 0.9%氯化钠 | BD | 306575 | 采血后冲洗针头套管 |
| Sysmex XN-450 | Dasit | 血细胞分析仪 | |
| Triton X-100 | Carlo Erba Reagenti | 9002-93-1 | 用于通透血细胞膜 |
| 0.129 M柠檬酸盐Vacutainer管 | BD | 363079 | 用于血液采集 |
| Vacutainer K2 EDTA管 | BD | 368857 | 用于血液采集 |
| Vacutainer多样本鲁尔接头 | BD | 367300 | 用于采血 |
| Vacutainer一次性持针器 | BD | 364815 | 用于采血 |
| Versacomp抗体捕获微球试剂盒 | Beckman Coulter | B22804 | 抗体滴定 |
| αCD142(克隆HTF-1) | Invitrogen | 16-1429-82 | 抗人组织因子抗体 |
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