Oroboros O2k在揭示不同年齡段骨骼肌線粒體功能變化中的應(yīng)用
“Skeletal muscle mitochondrial fragmentation predicts age‐associated decline in physical capacity” 發(fā)表于《Aging Cell》雜志，通過對年輕和中年個(gè)體的骨骼肌橫斷面研究，發(fā)現(xiàn)骨骼肌線粒體碎片化與年齡相關(guān)的身體功能下降密切相關(guān)，為研究衰老過程中身體機(jī)能衰退的機(jī)制提供了重要依據(jù)。
研究背景：
全球人口老齡化加劇，骨骼肌健康和功能隨年齡下降，影響老年人活動(dòng)能力和生活質(zhì)量。線粒體功能障礙是衰老標(biāo)志之一，在骨骼肌中也有體現(xiàn)，但骨骼肌線粒體碎片化在年齡相關(guān)功能衰退中的作用尚不明確。本研究旨在探討年輕和中年個(gè)體骨骼肌線粒體特征差異與身體功能的關(guān)系。
O2k相關(guān)實(shí)驗(yàn)方法：
研究人員招募了 12 名年輕（27±5 歲）和 10 名中年（55±6 歲）休閑運(yùn)動(dòng)人員作為志愿者，采集了他們的骨骼肌進(jìn)行能量代謝研究。實(shí)驗(yàn)過程中，研究人員將新鮮分離的骨骼肌纖維用皂苷進(jìn)行透化處理，隨后將其轉(zhuǎn)移至含有呼吸介質(zhì)Mir05的Oroboros O2k艙室中，在 37°C 的環(huán)境下，進(jìn)行線粒體呼吸功能檢測，氧氣濃度維持在300 - 500 μM，以避免氧氣供應(yīng)限制對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生干擾。
O2k相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
年輕組和中年組的整體氧化磷酸化能力相似，但中年組的線粒體形態(tài)卻出現(xiàn)了明顯變化。他們的肌原纖維間線粒體網(wǎng)絡(luò)更加碎片化，線粒體嵴密度降低，同時(shí)肌膜下線粒體密度也減少。進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn)，線粒體的這些變化與身體功能密切相關(guān)。線粒體嵴密度和線粒體碎片化程度能夠強(qiáng)烈預(yù)測全身的物理能力，而肌膜下線粒體密度則與肌肉氧氣提取能力緊密相關(guān)。這意味著，隨著年齡增長，線粒體的這些變化可能是導(dǎo)致身體功能下降的重要原因。
結(jié)論：
研究發(fā)現(xiàn)衰老與骨骼肌線粒體變化相關(guān)，包括線粒體碎片化、嵴密度和肌膜下線粒體密度降低，說明線粒體的變化與身體功能下降緊密相關(guān)。O2k的檢測在實(shí)驗(yàn)中揭示了骨骼肌線粒體呼吸功能的變化，為理解衰老機(jī)制提供依據(jù)，干預(yù)線粒體健康或可延緩衰老。
參考文獻(xiàn)：Goulding RP, Charlton BT, Breedveld EA, van der Laan M, Strating AR, Noort W, Kolodyazhna A, Appelman B, van Vugt M, Grootemaat AE, van der Wel NN, de Koning JJ, Bloemers FW, Wüst RCI. Skeletal muscle mitochondrial fragmentation predicts age-associated decline in physical capacity. Aging Cell. 2025 Feb;24(2):e14386. doi: 10.1111/acel.14386Epub 2024 Dec 4. PMID: 39630001; PMCID: PMC11822651.
O2k 系統(tǒng)通過高分辨率的極譜氧電極和全功能的熒光技術(shù)實(shí)現(xiàn)對樣本的線粒體氧化磷酸化功能以及生物體組織/細(xì)胞的能量代謝代謝進(jìn)行精準(zhǔn)定量及分析。
在檢測樣本整體代謝水平的同時(shí)還可一次性同時(shí)表征線粒體各復(fù)合體功能活性差異：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）檢測方案來檢測線粒體氧化磷酸化各復(fù)合體的功能活性；
可實(shí)現(xiàn)多功能參數(shù)檢測：可同時(shí)檢測 pO2（耗氧率）、RCR（呼吸控制比率）、pH（產(chǎn)酸率）、MMP（線粒體膜電位）、ROS（活性氧）、ATP（三磷酸腺苷）、Ca2+（鈣離子）、NO（一氧化氮）、H2S（硫化氫）、TPP +（四苯基膦）、NADH（輔酶Ⅰ） CoQ（質(zhì)體醌）、植物氧氣釋放速度等；
電極法檢測指標(biāo)：pH、H2O2、TPP +、H2S、NO、質(zhì)體醌
熒光法檢測指標(biāo)：MMP、ATP、Ca2+、ROS、NADH
適用于多種樣本類型：可直接測量線粒體、原代細(xì)胞、傳代細(xì)胞、組織器官、血液、微生物、植物細(xì)胞等，無需過夜培養(yǎng)，樣品快速檢測，更接近體內(nèi)的能量代謝水平。
樣本艙為杜蘭玻璃材質(zhì)，無使用耗材，實(shí)驗(yàn)試劑開放。
可特異性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，最多可以加入 20 多種底物、抑制劑。
24孔板每孔單獨(dú)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，獨(dú)立切向流換液、加藥系統(tǒng)。
6個(gè)試劑池，可實(shí)現(xiàn)4-5種藥物重復(fù)、多次準(zhǔn)確加入及更換同時(shí)檢測產(chǎn)酸率、耗氧率、細(xì)胞膜電阻抗，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)影像跟監(jiān)測相結(jié)合的儀器全自動(dòng)移液站，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測幾小時(shí)、幾天、幾周至數(shù)月的長期實(shí)驗(yàn)。
設(shè)備具備顯微掃描成像系統(tǒng)，首創(chuàng)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞能量代謝數(shù)據(jù)與顯微細(xì)胞影像同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測 ；
具有全自動(dòng)移液工作站，可進(jìn)行幾周至數(shù)月的長期試驗(yàn)；精確的控溫、控氧、控濕系統(tǒng)和全自動(dòng)高精度移液工作站，為細(xì)胞生長提供必要的條件，可以使系統(tǒng)進(jìn)行長期的實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)現(xiàn)持續(xù)監(jiān)測數(shù)天、數(shù)周甚至數(shù)月之久。
實(shí)現(xiàn)長時(shí)間細(xì)胞活性分析：細(xì)胞代謝活性:pO2(OCR)、pH(ECAR)、細(xì)胞增殖：impedance(阻抗)；
技術(shù)特點(diǎn)：無標(biāo)記檢測、多維度分析、長時(shí)間監(jiān)測、全自動(dòng)操作.
研究背景：
全球人口老齡化加劇，骨骼肌健康和功能隨年齡下降，影響老年人活動(dòng)能力和生活質(zhì)量。線粒體功能障礙是衰老標(biāo)志之一，在骨骼肌中也有體現(xiàn)，但骨骼肌線粒體碎片化在年齡相關(guān)功能衰退中的作用尚不明確。本研究旨在探討年輕和中年個(gè)體骨骼肌線粒體特征差異與身體功能的關(guān)系。
O2k相關(guān)實(shí)驗(yàn)方法：
研究人員招募了 12 名年輕（27±5 歲）和 10 名中年（55±6 歲）休閑運(yùn)動(dòng)人員作為志愿者，采集了他們的骨骼肌進(jìn)行能量代謝研究。實(shí)驗(yàn)過程中，研究人員將新鮮分離的骨骼肌纖維用皂苷進(jìn)行透化處理，隨后將其轉(zhuǎn)移至含有呼吸介質(zhì)Mir05的Oroboros O2k艙室中，在 37°C 的環(huán)境下，進(jìn)行線粒體呼吸功能檢測，氧氣濃度維持在300 - 500 μM，以避免氧氣供應(yīng)限制對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生干擾。
O2k相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
年輕組和中年組的整體氧化磷酸化能力相似，但中年組的線粒體形態(tài)卻出現(xiàn)了明顯變化。他們的肌原纖維間線粒體網(wǎng)絡(luò)更加碎片化，線粒體嵴密度降低，同時(shí)肌膜下線粒體密度也減少。進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn)，線粒體的這些變化與身體功能密切相關(guān)。線粒體嵴密度和線粒體碎片化程度能夠強(qiáng)烈預(yù)測全身的物理能力，而肌膜下線粒體密度則與肌肉氧氣提取能力緊密相關(guān)。這意味著，隨著年齡增長，線粒體的這些變化可能是導(dǎo)致身體功能下降的重要原因。
研究發(fā)現(xiàn)衰老與骨骼肌線粒體變化相關(guān)，包括線粒體碎片化、嵴密度和肌膜下線粒體密度降低，說明線粒體的變化與身體功能下降緊密相關(guān)。O2k的檢測在實(shí)驗(yàn)中揭示了骨骼肌線粒體呼吸功能的變化，為理解衰老機(jī)制提供依據(jù)，干預(yù)線粒體健康或可延緩衰老。
參考文獻(xiàn)：Goulding RP, Charlton BT, Breedveld EA, van der Laan M, Strating AR, Noort W, Kolodyazhna A, Appelman B, van Vugt M, Grootemaat AE, van der Wel NN, de Koning JJ, Bloemers FW, Wüst RCI. Skeletal muscle mitochondrial fragmentation predicts age-associated decline in physical capacity. Aging Cell. 2025 Feb;24(2):e14386. doi: 10.1111/acel.14386Epub 2024 Dec 4. PMID: 39630001; PMCID: PMC11822651.
O2k 系統(tǒng)通過高分辨率的極譜氧電極和全功能的熒光技術(shù)實(shí)現(xiàn)對樣本的線粒體氧化磷酸化功能以及生物體組織/細(xì)胞的能量代謝代謝進(jìn)行精準(zhǔn)定量及分析。
在檢測樣本整體代謝水平的同時(shí)還可一次性同時(shí)表征線粒體各復(fù)合體功能活性差異：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）檢測方案來檢測線粒體氧化磷酸化各復(fù)合體的功能活性；
可實(shí)現(xiàn)多功能參數(shù)檢測：可同時(shí)檢測 pO2（耗氧率）、RCR（呼吸控制比率）、pH（產(chǎn)酸率）、MMP（線粒體膜電位）、ROS（活性氧）、ATP（三磷酸腺苷）、Ca2+（鈣離子）、NO（一氧化氮）、H2S（硫化氫）、TPP +（四苯基膦）、NADH（輔酶Ⅰ） CoQ（質(zhì)體醌）、植物氧氣釋放速度等；
電極法檢測指標(biāo)：pH、H2O2、TPP +、H2S、NO、質(zhì)體醌
熒光法檢測指標(biāo)：MMP、ATP、Ca2+、ROS、NADH
適用于多種樣本類型：可直接測量線粒體、原代細(xì)胞、傳代細(xì)胞、組織器官、血液、微生物、植物細(xì)胞等，無需過夜培養(yǎng)，樣品快速檢測，更接近體內(nèi)的能量代謝水平。
樣本艙為杜蘭玻璃材質(zhì)，無使用耗材，實(shí)驗(yàn)試劑開放。
可特異性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，最多可以加入 20 多種底物、抑制劑。
24孔板每孔單獨(dú)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，獨(dú)立切向流換液、加藥系統(tǒng)。
6個(gè)試劑池，可實(shí)現(xiàn)4-5種藥物重復(fù)、多次準(zhǔn)確加入及更換同時(shí)檢測產(chǎn)酸率、耗氧率、細(xì)胞膜電阻抗，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)影像跟監(jiān)測相結(jié)合的儀器全自動(dòng)移液站，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測幾小時(shí)、幾天、幾周至數(shù)月的長期實(shí)驗(yàn)。
設(shè)備具備顯微掃描成像系統(tǒng)，首創(chuàng)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞能量代謝數(shù)據(jù)與顯微細(xì)胞影像同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測 ；
具有全自動(dòng)移液工作站，可進(jìn)行幾周至數(shù)月的長期試驗(yàn)；精確的控溫、控氧、控濕系統(tǒng)和全自動(dòng)高精度移液工作站，為細(xì)胞生長提供必要的條件，可以使系統(tǒng)進(jìn)行長期的實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)現(xiàn)持續(xù)監(jiān)測數(shù)天、數(shù)周甚至數(shù)月之久。
實(shí)現(xiàn)長時(shí)間細(xì)胞活性分析：細(xì)胞代謝活性:pO2(OCR)、pH(ECAR)、細(xì)胞增殖：impedance(阻抗)；
技術(shù)特點(diǎn)：無標(biāo)記檢測、多維度分析、長時(shí)間監(jiān)測、全自動(dòng)操作.
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