Seahorse細(xì)胞能量代謝分析儀是檢測(cè)線粒體功能和細(xì)胞代謝的有力工具,，在代謝研究中廣泛使用。因?yàn)槠錂z測(cè)過(guò)程中用到了一系列氧化磷酸化和電子傳遞抑制劑,，也涉及到糖酵解,、氧化磷酸化等不同代謝途徑，所以了解其基本原理和分析方法對(duì)理論學(xué)習(xí)和科研實(shí)踐都很有幫助,。

Seahorse XFe96

Seahorse檢測(cè)時(shí)將細(xì)胞培養(yǎng)在專用的微孔板上,，實(shí)時(shí)檢測(cè)加入不同藥物后的耗氧率（O2 consumption rate，OCR）和胞外酸化率（extracellular acidification rate,，ECAR）,，來(lái)表征細(xì)胞的代謝狀況。其中OCR由線粒體電子傳遞造成,，ECAR則源自乳酸發(fā)酵（糖酵解酸化）和線粒體產(chǎn)生的二氧化碳（線粒體酸化）,。

OCR用來(lái)研究線粒體氧化磷酸化功能。檢測(cè)時(shí)一般先測(cè)定正常狀態(tài)下的基礎(chǔ)呼吸（basal respiration）,，然后加入寡霉素（oligomycin）抑制ATP合酶,，這是OCR顯著下降，僅余下質(zhì)子滲漏（proton leak）造成的耗氧率,。降低部分即為氧化磷酸化的耗氧率（ATP production）,。

OCR曲線，引自agilent.com

加入解偶聯(lián)劑FCCP后,，電子傳遞失去質(zhì)子梯度的約束,，就會(huì)以最大速率進(jìn)行。所以O(shè)CR急劇升高,，達(dá)到最大耗氧量（maximal respiration）,。此值與基礎(chǔ)呼吸之差，稱為呼吸潛力（spare respiratory capacity）,。最后加入電子傳遞抑制劑,，如抗霉素A（antimycin A），完全抑制電子傳遞,，耗氧率降至最低,。

ECAR經(jīng)常用來(lái)研究糖酵解等代謝狀況。加入葡萄糖之前的基礎(chǔ)值是非酵解產(chǎn)酸,，如線粒體呼吸產(chǎn)生的二氧化碳造成的線粒體酸化,。之后加入葡萄糖，升高的值就代表糖酵解,。

ECAR曲線,，引自agilent.com

加入寡霉素后，因?yàn)檠趸姿峄灰种?，?xì)胞被迫完全采用乳酸發(fā)酵供能,，所以產(chǎn)酸增加,。此時(shí)的值稱為酵解容量（glycolytic capacity），與糖酵解之差稱為酵解儲(chǔ)備（glycolytic reserve）,。最后加入的2-DG（2-脫氧葡萄糖）,，是己糖激酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，可以阻斷糖酵解,，所以加入后曲線應(yīng)該回歸基礎(chǔ)值,。

不過(guò)，直接用ECAR測(cè)定糖酵解會(huì)有一些偏差,。因?yàn)榧尤肫咸烟呛?，不僅糖酵解增強(qiáng)，氧化磷酸化也會(huì)增強(qiáng),。這將導(dǎo)致線粒體酸化增加,，使計(jì)算出的糖酵解量偏高。

糖酵解酸化和線粒體酸化,，引自agilent.com

所以安捷倫公司開發(fā)了新的試劑盒,，同時(shí)測(cè)定OCR和ECAR，通過(guò)耗氧量計(jì)算出二氧化碳產(chǎn)量,?？鄢€粒體酸化后，得到的值稱為糖酵解質(zhì)子外排率（glycoPER）,，可以與細(xì)胞外乳酸積累速率呈 1:1 相關(guān),。所以glycoPER可以與其它測(cè)定結(jié)果相互比較。

glycoPER與細(xì)胞外乳酸積累速率呈 1:1 相關(guān),，引自agilent.com