摘要：细胞衰老 (Cell Senescence) 是指细胞在执行生命活动过程中，随着时间的推移，细胞增殖与分化能力和生理功能逐渐发生衰退的变化过程。通常情况下，机体会对衰老细胞进行清除，而未被清除的衰老细胞则可能会体内积累，引起低水平的炎症或进一步诱导临近组织衰退
细胞衰老 (Cell Senescence) 是指细胞在执行生命活动过程中，随着时间的推移，细胞增殖与分化能力和生理功能逐渐发生衰退的变化过程。通常情况下，机体会对衰老细胞进行清除，而未被清除的衰老细胞则可能会体内积累，引起低水平的炎症或进一步诱导临近组织衰退、癌变等。细胞衰老的一些特征包括细胞形态改变、细胞周期停滞、衰老相关分泌表型、大分子损伤及代谢紊乱等。目前，鉴别细胞衰老特异性最强的标志为衰老相关 β-半乳糖苷酶 (senescence associated β galactosidase，SA-β-Gal)，随着细胞的衰老其会逐渐累积，而在衰老前细胞、静止细胞和终末分化细胞中则是缺乏的。
β-半乳糖苷酶细胞衰老染色试剂盒利用衰老细胞中的 β-Gal 在 pH 为 6.0 时可以催化 5-溴-4-氯-3-吲哚基-β-D-吡喃半乳糖苷 (5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactopyranoside，X-gal) 水解生成蓝色物质，从而可在光学显微镜下观察到细胞或组织的衰老状况。
以贴壁细胞（6 孔板）举例，每孔 1 mL 染色工作液，100 mL 可用于 100 个孔的染色。
细胞衰老的重要标志之一是溶酶体 β- 半乳糖苷酶在酸性条件（pH 6.0）下的活性升高。荧光法 SA-β-gal 染色试剂盒通常采用C12-FDG（6 - 己酰氧基 - 2',7'- 二氯荧光素二乙酸酯） 或类似荧光底物，其作用机制为：
非荧光前体穿透细胞：C12-FDG 的脂溶性侧链（十二烷酰基）使其能透过细胞膜，进入细胞后被 SA-β-gal 水解，释放出极性荧光分子（2',7'- 二氯荧光素，DCF），在酸性环境中发出绿色荧光（激发 / 发射约 488/525 nm）。酸性 pH 特异性激活：与常规 β- 半乳糖苷酶底物（如 X-Gal）不同，荧光探针仅在衰老细胞的酸性溶酶体环境（pH 6.0）中高效水解，避免中性 pH（pH 7.2）下的非特异性染色。高灵敏度与定量分析能力单细胞水平检测：荧光探针的信号强度比传统显色法（如 X-Gal 的蓝色沉淀）高 10-100 倍，可通过流式细胞术定量衰老细胞比例（检测下限达 0.1% 衰老细胞），而 X-Gal 仅能通过显微镜目测半定量。
荧光强度与衰老程度正相关：衰老细胞中 SA-β-gal 活性越高，水解产生的 DCF 越多，荧光强度越强（如复制衰老的成纤维细胞荧光强度比年轻细胞高 5-10 倍），可用于评估衰老进程的动态变化。
多色联用与空间定位优势荧光光谱兼容性：DCF 的绿色荧光可与红色荧光探针（如 CellTracker Red 标记细胞骨架）、近红外探针（如 Hoechst 33342 标记 DNA）同时使用，在共聚焦显微镜下实现 “衰老细胞（绿色）+ 细胞结构（红色）+ 细胞核（蓝色）” 的多参数成像，定位衰老细胞在组织中的分布（如肝纤维化区域衰老细胞的空间聚集）。
组织切片透明化兼容：荧光信号可穿透 10-50 μm 的组织切片，配合透明化技术（如 CLARITY），在完整器官水平观察衰老细胞网络（如小鼠大脑海马区衰老神经元的三维分布），而 X-Gal 的蓝色沉淀会遮挡组织深层信号。
活细胞动态监测与低毒性实时标记活细胞：C12-FDG 为非毒性前体，标记过程中细胞保持活性（标记后 24 小时细胞存活率＞90%），可用于活细胞工作站观察衰老诱导过程（如 DNA 损伤剂处理后 6 小时即可检测到荧光增强）。
可逆性标记潜力：部分荧光探针（如荧光素 -β-D - 半乳糖苷）的水解产物可被细胞缓慢代谢，理论上可通过荧光强度变化监测衰老的可逆过程（如药物干预后衰老细胞的荧光减弱），而 X-Gal 的蓝色沉淀为不可逆标记。
衰老相关疾病研究癌症与衰老的动态关联：在肿瘤细胞中，化疗药物（如顺铂）诱导的衰老可通过荧光 SA-β-gal 染色定量，流式细胞术检测衰老细胞比例（如 20 μM 顺铂处理 48 小时后，衰老细胞从 5% 升至 60%），同时结合 Ki-67（红色荧光）标记增殖细胞，分析衰老与增殖的平衡。
神经退行性疾病中的衰老细胞定位：阿尔茨海默病模型小鼠的大脑切片中，荧光 SA-β-gal（绿色）与 Aβ 斑块（Thioflavin S 红色）共染色，可发现衰老神经胶质细胞在斑块周围的聚集（共定位率＞70%），为疾病机制研究提供空间证据。
抗衰老药物筛选高通量筛选衰老抑制剂：在 384 孔板中，成纤维细胞经衰老诱导后，加入候选药物，通过荧光酶标仪检测 485/530 nm 处的荧光强度，筛选能降低 SA-β-gal 活性的化合物（如某黄酮类化合物可使荧光强度降低 40%），筛选效率比 X-Gal 法提高 10 倍以上。
细胞重编程中的衰老清除：在诱导多能干细胞（iPSC）制备过程中，荧光 SA-β-gal 染色可识别未完全重编程的衰老细胞（绿色荧光强），结合流式细胞分选去除衰老细胞，提高 iPSC 纯度（从 60% 升至 90%）。
活体动物衰老监测转基因荧光报告小鼠：如 LacZ-GFP 转基因小鼠，其 SA-β-gal 活性可驱动 GFP 表达，通过活体荧光成像技术（IVIS）实时监测小鼠全身衰老细胞分布（如衰老肝脏的荧光信号比年轻肝脏高 3 倍），无需组织切片，适合长期纵向研究。
类器官衰老模型：肠道类器官经荧光 SA-β-gal 染色后，可通过共聚焦显微镜观察隐窝 - 绒毛结构中的衰老细胞分布（如衰老细胞主要聚集在绒毛顶端），模拟体内衰老的空间特征。
荧光探针的优化升级：新一代探针如FDG-Cy5（近红外荧光）可减少组织自发荧光干扰，适合深部组织成像；pH 敏感型荧光蛋白（如 pHLuorin）与 SA-β-gal 基因融合后，可通过基因转染实现细胞内衰老信号的实时荧光报告。实验条件的严格控制：染色时需严格控制 pH 至 6.0（使用醋酸缓冲液），避免中性 pH 下的非特异性水解；对于贴壁细胞，染色后可轻轻洗涤去除胞外探针，减少背景荧光（背景信号应＜阳性细胞的 10%）。荧光法 β- 半乳糖苷酶染色试剂盒通过特异性荧光探针的设计，将细胞衰老的检测从定性推向定量，从静态观察升级为动态监测。其核心优势在于荧光信号的高灵敏度、多色兼容性及活细胞适用性，尤其适合需要精确量化衰老程度、多参数分析或活体成像的研究场景。与传统 X-Gal 法相比，荧光染料不仅提高了检测效率和准确性，还为衰老机制研究、药物筛选及疾病模型构建提供了更强大的技术工具，成为细胞衰老领域不可或缺的研究手段。
来源：科学大讲解