光電聯(lián)合多維度能量代謝檢測在非酒精性脂肪性肝炎藥物研究中的應(yīng)用

引言

在21世紀(jì)，非酒精性脂肪肝�。╪onalcoholic fatty liver disease, NAFLD）在全球發(fā)病率迅速增長，已經(jīng)成為最常見的慢性肝病。早期的NAFLD被稱為非酒精性脂肪肝（nonalcoholic fatty liver, NAFL），其病理特征為肝臟脂肪變性。當(dāng)NAFLD發(fā)展到后期會成為非酒精性脂肪性肝炎（nonalcoholic steatohepatitis, NASH），其病理特征除了肝臟脂肪變性外還會有肝臟炎癥和纖維化出現(xiàn)。到了NASH階段不及時進行治療，就有可能繼續(xù)發(fā)展成肝硬化甚至肝細胞癌，嚴(yán)重威脅人類生命健康。NASH發(fā)病機制十分復(fù)雜，雖然有多款針對NASH的藥物在進行臨床試驗，但目前依舊沒有治療NASH的藥物被批準(zhǔn)上市，因此深入探究NASH的發(fā)病機制和尋找NASH的潛在藥物對于NASH的治療至關(guān)重要。

非酒精性脂肪性肝炎（NASH）藥物研究為什么要關(guān)注線粒體？

非酒精性脂肪性肝炎（NASH）是一種復(fù)雜的多因素疾病，其確切病因尚不完全清楚，其中脂質(zhì)代謝紊亂和氧化應(yīng)激是導(dǎo)致NASH疾病進展的重要原因。線粒體是細胞生命活動的能量工廠，是幾乎所有真核生物都存在的一種細胞器。它的主要功能是進行氧化磷酸化 (OXPHOS) 合成 ATP，是糖類、脂肪和氨基酸等物質(zhì)的最終氧化釋放能量的場所，對維持生物體正常生理功能至關(guān)重要；線粒體除了作為細胞內(nèi)能量生成的關(guān)鍵細胞器，還參與細胞凋亡、脂質(zhì)代謝、自由基產(chǎn)生等代謝過程。線粒體功能障礙將導(dǎo)致自由基的過度產(chǎn)生、脂質(zhì)過氧化、細胞能量損耗及促炎因子表達的增加等，這些都是影響NASH疾病進展主要的誘病因素。因此研發(fā)出增加脂肪酸氧化和恢復(fù)線粒體氧化磷酸化的藥物，通過減少氧化應(yīng)激損傷來改善脂肪變性，降低壞死性炎癥和纖維化的發(fā)生，將是非酒精性脂肪性肝炎藥物研發(fā)的重要方向。

 

線粒體氧化磷酸化功能評估為非酒精性脂肪性肝炎藥物研發(fā)策略帶來的重要參考

線粒體氧化磷酸化（OXPHOS）系統(tǒng)是線粒體能量代謝的中心，是真核細胞能量產(chǎn)生的關(guān)鍵。支持OXPHOS系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的是電子傳遞鏈（ETC）上的五種酶復(fù)合體：復(fù)合體I、復(fù)合體II、復(fù)合體III和復(fù)合體IV，由復(fù)合體I-IV生成的質(zhì)子梯度隨后被復(fù)合體V所利用，催化ADP磷酸化生成ATP。OXPHOS系統(tǒng)中任何一個復(fù)合體發(fā)生異�；蚬δ苷系K，都會極易導(dǎo)致線粒體發(fā)生功能障礙，因此通過檢測OXPHOS系統(tǒng)各復(fù)合體功能活性來評估線粒體氧化磷酸化功能，將為非酒精性脂肪性肝炎藥物研發(fā)策略帶來重要參考，但如何快速檢測分析OXPHOS各復(fù)合體的功能活性，是評估線粒體氧化磷酸化功能的技術(shù)難點。目前對OXPHOS各復(fù)合體的功能活性的檢測，主要是采用比色法，操作時間長，步驟多，只能對單個復(fù)合體功能活性進行終點法的檢測分析，無法一次性實時動態(tài)檢測分析同一樣本各復(fù)合體功能活性。

 

Oroboros O2k獨有的一次性同時快速檢測線粒體氧化磷酸化各復(fù)合體的功能活性的技術(shù)特點：

Oroboros O2k提供了一種獨特的SUIT（底物-解偶聯(lián)劑-抑制劑-滴定，Substrate-uncoupler-inhibitor-titration）檢測方案來檢測線粒體氧化磷酸化各復(fù)合體的功能活性。Oroboros O2k沒有加藥孔的限制，也沒有試劑盒的限制，可以根據(jù)實驗設(shè)計靈活的無限制的添加底物、抑制劑、解偶聯(lián)劑及不同濃度的藥物滴定，實現(xiàn)同一個樣本一次性快速進行復(fù)合體I、復(fù)合體II、復(fù)合體IV、最大呼吸率、ATP合酶的功能活性檢測，深度挖掘線粒體能量代謝信息，快速評估和表征線粒體氧化磷酸化各復(fù)合體功能活性，從而助力非酒精性脂肪性肝炎藥物研發(fā)。

 

 

 

Cell子刊：低劑量索拉非尼藥物作為線粒體解偶聯(lián)劑改善非酒精性脂肪性肝炎

 

摘要：非酒精性脂肪性肝炎 (NASH) 正在成為肝細胞癌 (HCC) 的主要原因之一。索拉非尼（Sorafenib）是晚期 HCC 的一線治療藥物，但有嚴(yán)重的不良反應(yīng)。在本文中，作者使用相當(dāng)于HCC 臨床大約十分之一劑量的索拉非尼時，能夠有效地治療并阻止小鼠和猴子的 NASH 進展，而沒有觀察到任何明顯的不良事件。從機制上講，索拉非尼在 NASH 中的益處與其在 HCC 中的經(jīng)典激酶靶標(biāo)無關(guān)，但涉及誘導(dǎo)線粒體解偶聯(lián)和隨后激活 AMP 蛋白激酶AMPK�？偟膩碚f，作者研究結(jié)果說明了低劑量索拉非尼在 NASH 中的治療效果和其分子作用機制。作者設(shè)想這種針對 NASH 的新治療策略有可能轉(zhuǎn)化為一種有益的抗 NASH 療法。

 

結(jié)果：作者用O2k評估了低劑量索拉非尼藥物治療是否影響了原代小鼠肝細胞的的線粒體功能及脂肪酸氧化。有趣的是，與 DMSO 相比，索拉非尼在沒有 ADP 的情況下顯著提高了復(fù)合體 I的功能活性。相比之下，由 ADP 為底物和由解偶聯(lián)劑FCCP誘導(dǎo)的最大呼吸能力在索拉非尼處理的樣品和對照樣品之間具有可比性。因此，ATP產(chǎn)出降低是由于索拉非尼誘導(dǎo)線粒體解偶聯(lián)而不是直接抑制復(fù)合體 I功能活性導(dǎo)致的。與這一概念一致，當(dāng)評估復(fù)合體 II 或 IV 功能活性時，與 DMSO 處理的對照相比，索拉非尼處理的細胞表現(xiàn)出更高的線粒體呼吸能力和更低的 ATP 產(chǎn)出。低劑量索拉非尼藥物治療也增加了原代小鼠肝細胞的脂肪酸氧化，特別是脂肪酸誘導(dǎo)的非偶聯(lián)呼吸作用不能被 ATP 合酶（復(fù)合體 V）抑制劑寡霉素抑制。

 

參考文獻：Jian C, et al. Low-Dose Sorafenib Acts as a Mitochondrial Uncoupler and Ameliorates Nonalcoholic Steatohepatitis. Cell Metab. 
2020 May 5;31(5):892-908.e11. doi: 10.1016/j.cmet.2020.04.011.

 

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01 獨有的光電聯(lián)合多參數(shù)實時動態(tài)檢測技術(shù)

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02 獨有的原代細胞、原代組織能量代謝快速檢測技術(shù)

無需過夜培養(yǎng)、樣品快速檢測，更加客觀反應(yīng)樣品更接近體內(nèi)的能量代謝水平；

 

03 獨有的多維度能量代謝分析平臺
適應(yīng)線粒體、細胞、組織塊、活檢樣品等不同層次不同水平的樣本檢測。
 

 

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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)成為國內(nèi)經(jīng)多識廣的實驗室設(shè)備的供應(yīng)商/技術(shù)服務(wù)商。

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 生物體能量代謝研究適用于多種學(xué)科：運動生理學(xué)、線粒體醫(yī)學(xué)、老齡化醫(yī)學(xué)、干細胞醫(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，細胞器線粒體作為能量供應(yīng)的主要場所，參與生物體內(nèi)的絕大多數(shù)代謝過程，多種疾病的病理成因與線粒體損傷有關(guān)，通過預(yù)防線粒體損傷的發(fā)生、進行線粒體的移植治療以及促進線粒體的再生與自噬，往往能夠靶向針對疾病的病灶位點形成快速有效的治療策略，從而達到早預(yù)防早治療的目的；同樣，能量代謝為生物起源、線粒體發(fā)生以及生態(tài)適應(yīng)性等多個領(lǐng)域提供生物進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、極端環(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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Ø 實現(xiàn)實時影像跟監(jiān)測相結(jié)合的儀器；

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