奧地利oroboros O2k在線(xiàn)粒體衰老研究的應(yīng)用

引言:“返老還童”是個(gè)古老而富有想象力的話(huà)題，人們都希望不要衰老，青春永駐，白居易在《沐浴》中是這樣描述衰老的:今朝一澡濯,衰瘦頗有馀。老色頭鬢白,病形支體虛。人體在增齡過(guò)程中表現(xiàn)出以形態(tài)改變、功能減退以及代謝失調(diào)為特點(diǎn)的綜合狀態(tài)稱(chēng)為喜老。在過(guò)去的幾百多年里，人們一直在與疾病抗?fàn)�，已逐漸意識(shí)到盡管“衰老”不能完全被杜絕，但我們可以預(yù)防其延緩進(jìn)程。1992年，Robert Goldman博士和Ronald Klatz博士在美國(guó)芝加哥創(chuàng)立美國(guó)抗衰老醫(yī)學(xué)科學(xué)院(A4M)，揭開(kāi)了“抗衰老”嶄新的一頁(yè)。隨著老齡化問(wèn)題的日益嚴(yán)重，如何有效地抗衰老一直是醫(yī)學(xué)探究和社會(huì)關(guān)注的主要問(wèn)題之一。

衰老與線(xiàn)粒體

衰老可能是一個(gè)多因素的過(guò)程，由各種細(xì)胞成分的累積損傷引起。在過(guò)去的20年里，通過(guò)研究衰老過(guò)程的不同分子途徑揭示了線(xiàn)粒體是關(guān)鍵調(diào)節(jié)器之一。線(xiàn)粒體功能障礙可能是引發(fā)衰老的始動(dòng)因素，在意老過(guò)程中，線(xiàn)粒體發(fā)生不同程度的氧化損傷，導(dǎo)致細(xì)胞的能量代謝受損，細(xì)胞功能障礙，甚至死亡。2021年8月，美國(guó)南加州大學(xué)老年病研究院在《Seminar in Cell and Developmental Biology》《細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)研討》發(fā)表文章，正式提出，Aging:All roads lead to mitochnodria(引發(fā)衰老的所有通路，無(wú)一不指向線(xiàn)粒體。)

靶向線(xiàn)粒體氧化磷酸化為衰老研究帶來(lái)了機(jī)遇和挑戰(zhàn)

線(xiàn)粒體氧化磷酸化(OXPHOS)系統(tǒng)是線(xiàn)粒體能量代謝的中心，其中任何一個(gè)復(fù)合體發(fā)生異�；蚬δ苷系K都與很多疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。近年內(nèi)，衰老相關(guān)研究領(lǐng)域中，線(xiàn)粒體氧化磷酸化功能障礙是許多衰老相關(guān)病理學(xué)的中心事件。涉及線(xiàn)粒體氧化磷酸化過(guò)程的研究逐漸增多，線(xiàn)粒體氧化磷酸化各復(fù)合體功能障礙導(dǎo)致ROS產(chǎn)生引起的氧化損傷是衰老病理生理狀況的重要分子基礎(chǔ)，對(duì)揭示衰老機(jī)制和延緩衰老具有重要意義。但目前對(duì)OXPHOS各復(fù)合體功能活性的評(píng)估技術(shù)方法仍存在很大的挑戰(zhàn)，現(xiàn)有的方法主要是采用比色法，操作時(shí)間長(zhǎng)，步驟多，只能對(duì)單個(gè)復(fù)合體功能活性進(jìn)行終點(diǎn)法的評(píng)估，無(wú)法一次性實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分析評(píng)估同一樣木各個(gè)復(fù)合體的功能活性。

奧地利oroboros O2k在衰老研究應(yīng)用中的解決方案
 

Oroboros O2k提供了一種獨(dú)特的SUIT（底物-解偶聯(lián)劑-抑制劑-滴定，Substrate-uncoupler-inhibitor-titration）檢測(cè)方案來(lái)檢測(cè)線(xiàn)粒體氧化磷酸化各復(fù)合體的功能活性：Oroboros O2k沒(méi)有加藥數(shù)量的限制，也沒(méi)有試劑盒的限制，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)靈活的不限制的添加底物、抑制劑、解偶聯(lián)劑及不同濃度的藥物滴定，實(shí)現(xiàn)同一個(gè)樣本一次性快速進(jìn)行復(fù)合物I、復(fù)合物II、復(fù)合物IV、z大呼吸率、ATP合酶的功能活性檢測(cè)，深度挖掘線(xiàn)粒體能量代謝信息，快速評(píng)估和表征線(xiàn)粒體氧化磷酸化各復(fù)合體功能活性，從而深入闡述衰老過(guò)程中的分子機(jī)制。

應(yīng) 用 案 例

衰老過(guò)程中骨骼肌減少癥發(fā)病機(jī)制研究

摘要：衰老過(guò)程中骨骼肌質(zhì)量損失和收縮性功能障礙，降低了老年人生活的獨(dú)立性和質(zhì)量，并導(dǎo)致與慢性疾病共病的風(fēng)險(xiǎn)增加。Nrf2（轉(zhuǎn)錄因子NFE2相關(guān)因子2），一個(gè)對(duì)于氧化應(yīng)激反應(yīng)非常重要的轉(zhuǎn)錄因子，是內(nèi)源性抗氧化劑；本研究中老年小鼠骨骼肌中Nrf2缺失會(huì)因線(xiàn)粒體功能障礙、細(xì)胞氧化還原平衡失調(diào)、氧化損傷水平增加和收縮功能障礙導(dǎo)致出現(xiàn)骨骼肌減少的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，與年齡相當(dāng)?shù)囊吧�型小鼠相比，Nrf2-/-老年小鼠的肌肉質(zhì)量和收縮力產(chǎn)生減少，與線(xiàn)粒體耗氧量降低、線(xiàn)粒體ROS生成增加、蛋白質(zhì)亞硝基化增加、細(xì)胞氧化還原失調(diào)和乙酰膽堿受體表達(dá)減少相關(guān)。本研究為Nrf2在骨骼肌減少癥發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮保護(hù)作用提供了證據(jù)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

實(shí)驗(yàn)結(jié)果耗氧率、ROS變化曲線(xiàn)圖

隨著不同試劑的加入，針對(duì)骨骼肌內(nèi)線(xiàn)粒體的各個(gè)復(fù)合物進(jìn)行了耗氧率觀(guān)察，并同時(shí)檢測(cè)伴隨而來(lái)的活性氧的產(chǎn)出情況。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)柱形圖對(duì)比

結(jié)果中顯示，在老年化小鼠以及Nrf2缺乏衰老小鼠中，復(fù)合物I出現(xiàn)了明顯的下降，同時(shí)活性氧明顯上升。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

野生型小鼠衰老后ROS生成率不變，這與之前在老年小鼠(≤32月齡)腓腸肌中使用相同試劑(通透性纖維)的觀(guān)察結(jié)果一致。研究者已經(jīng)證明，Nrf2缺乏引起衰老Nrf2-/-小鼠纖維中ROS生成顯著增加。隨著年齡的增長(zhǎng)，線(xiàn)粒體OCR不變，但Nrf2缺乏顯著降低了線(xiàn)粒體復(fù)合體I的呼吸。

O2k"多維度"能量代謝分析系統(tǒng)

多維度能量代謝檢測(cè)實(shí)現(xiàn)了從細(xì)胞器（線(xiàn)粒體）、細(xì)胞、原代細(xì)胞、組織、到活檢樣本等多種樣本類(lèi)型檢測(cè)，同時(shí)賦予了實(shí)驗(yàn)更多參數(shù)的選擇，包括了耗氧率、呼吸控制比率、ROS、線(xiàn)粒體膜電位、鈣離子、ATP、NADH以及CoQ等；O2k即從樣本種類(lèi)上實(shí)現(xiàn)了多樣本類(lèi)型，又從檢測(cè)參數(shù)上實(shí)現(xiàn)了多參數(shù)，故稱(chēng)之為多維度能量代謝檢測(cè)。

1.多樣本類(lèi)型

2.多參數(shù)測(cè)量-來(lái)源于同一樣本

基本測(cè)量參數(shù)：耗氧率、呼吸控制比率；

熒光測(cè)量參數(shù)：ATP、鈣離子、活性氧、線(xiàn)粒體膜電位……

外置電極測(cè)量：產(chǎn)酸率、NO、H2S……

關(guān) 于 我 們

北京華威中儀科技有限公司成立于2006年，歷經(jīng)多年的積累與沉淀，華威公司已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)經(jīng)多識(shí)廣的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的供應(yīng)商/技術(shù)服務(wù)商。

北京華威公司深耕中國(guó)細(xì)胞能量代謝市場(chǎng)十二年，為全國(guó)的科研用戶(hù)提供從組織-細(xì)胞-線(xiàn)粒體一站式能量代謝解決方案。業(yè)務(wù)涵蓋細(xì)胞能量代謝技術(shù)交流/實(shí)驗(yàn)技術(shù)支持/DEMO技術(shù)展示/設(shè)備銷(xiāo)售/應(yīng)用技術(shù)指導(dǎo)等。

生物體能量代謝研究適用于多種學(xué)科：運(yùn)動(dòng)生理學(xué)、線(xiàn)粒體醫(yī)學(xué)、老齡化醫(yī)學(xué)、干細(xì)胞醫(yī)學(xué)、癌癥、肥胖、糖尿病、氧化應(yīng)激、藥理與毒理、心血管類(lèi)疾病、神經(jīng)退行性病變等。

生物體能量代謝在科學(xué)研究中具有重要的論證地位，細(xì)胞器線(xiàn)粒體作為能量供應(yīng)的主要場(chǎng)所，參與生物體內(nèi)的絕大多數(shù)代謝過(guò)程，多種疾病的病理成因與線(xiàn)粒體損傷有關(guān)，通過(guò)預(yù)防線(xiàn)粒體損傷的發(fā)生、進(jìn)行線(xiàn)粒體的移植治療以及促進(jìn)線(xiàn)粒體的再生與自噬，往往能夠靶向針對(duì)疾病的病灶位點(diǎn)形成快速有效的治療策略，從而達(dá)到早預(yù)防早治療的目的；同樣，能量代謝為生物起源、線(xiàn)粒體發(fā)生以及生態(tài)適應(yīng)性等多個(gè)領(lǐng)域提供生物進(jìn)化的直接或間接證據(jù)，也為研究多樣化生態(tài)環(huán)境適應(yīng)性、ji端環(huán)境能量保障、能量供應(yīng)大數(shù)據(jù)等方面提供理論基礎(chǔ)。

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