目前,用安捷伦Seahorse细胞能量代谢分析仪检测耗氧率(oxygen consumption rate, OCR)和胞外酸化率(extracellular acidification rate, ECAR)依然是行业内的金标准,相应成本依然很高,甚至因为厂家提价,不降反增,所以,在决定正式做Seahorse检测之前,采用相对便宜的其它预实验是一个更合理和更可操作的选择。这些实验主要包括:① 测OCR前,建议测ROS水平、线粒体膜电位(JC-1染色)、ATP或细胞活性(CCK-8);② 测ECAR前,建议测乳酸或L-乳酸脱氢酶。
一、ROS水平检测
一般情况下,ROS的水平和OCR是成正相关的,因为是线粒体中总有一定比例的氧气消耗是用于生成ROS的。
1.1 ROS检测方法(荧光探针法)原理:
荧光探针DCFH-DA进行活性氧检测的试剂盒。DCFH-DA本身没有荧光,可以自由穿过细胞膜,进入细胞内后,可以被细胞内的酯酶水解生成DCFH。而DCFH不能通透细胞膜,从而使探针很容易被装载到细胞内。细胞内的活性氧可以氧化无荧光的DCFH生成有荧光的DCF。检测DCF的荧光就可以知道细胞内活性氧的水平。
1.2 ROS染色流式检测结果示例

▲图1 ROS 染色流式检测结果(图片来源:https://www.dojindo.cn/#/goodsDetails?gid=539)
这个检测可以用碧云天这个产品:活性氧检测试剂盒(货号:S0033M,链接:https://www.beyotime.com/product/S0033M.htm)。
二、线粒体膜电位(JC-1染色/流式定量)
2.1 JC-1染色检测线粒体膜电位原理:
JC-1 染色是一种用于检测细胞、组织或纯化的线粒体膜电位变化的实验方法。JC-1 是一种阳离子脂质荧光染料,被广泛用作检测线粒体跨膜电位(ΔΨm)的指示剂。JC-1 在不同的线粒体膜电位下表现出不同的荧光特性。当线粒体膜电位较高时,JC-1 聚集在线粒体基质中,形成聚合物(J-aggregates),产生红色(或橙色)荧光。而当线粒体膜电位降低时,JC-1 不能聚集在线粒体基质中,以单体形式存在,产生绿色荧光。因此,通过观察荧光颜色的变化,可以方便地检测线粒体膜电位的变化。
2.2 JC-1染色流式检测结果示例:
这个方法中,线粒体膜电位是用含JC-1聚集体的细胞数比上含JC-1单体的细胞数来表示,它描述的是一个细胞群的特征。如图2所示,这里膜电位的算法是:ΔΨm = Q1-2/(Q1-2+Q1-4)。

▲图2 JC-1染色后流式定量分析结果
2.3 其它建议
虽然共聚焦拍出来的图很好看(图3),但不是很方便做定量分析,而且耗时耗力耗经费,所以JC-1染色后不建议拍免疫荧光照片。不过,如果你们课题组共聚焦显微镜很方便用,你又有时间、精力旺盛,而且不差钱,就当我没说。

▲图3 JC-1染色共聚焦拍照(来源:Cayman JC-1染色试剂盒说明书;货号1009172)
如果说只是想增加几张图凑凑数,显得实验结果多一点,可以用普通荧光显微镜拍几张,运气好的也能得到类似于下面的一些图(图4),也是可以的。

图4 JC-1染色后荧光拍照(图片来源:碧云天,货号C2003S,链接:https://www.beyotime.com/product/C2003S.htm)
一、胞外乳酸水平检测
1.1 商品化试剂盒:各种试剂盒到处都是,检测方法没啥可说的,可以用碧云天的试剂盒直接做,产品信息如下:
L-乳酸检测试剂盒(WST-8法),链接:https://www.beyotime.com/product/S0208S.htm。
1.2 LC-MS/MS
这个方法,说实话,感觉有点大材小用了,但是经常用这个的大平台,比如我们吉诺生物,还是很简单很方便的。具体方法也没啥可说的,都是标准化的操作流程。
二、L-乳酸脱氢酶活性
L-乳酸脱氢酶相对于乳酸来说,是比较间接的。它是糖无氧酵解及糖异生的重要酶系之一,可将丙酮酸还原为L-乳酸。这个也可以直接用碧云天的试剂盒,按protocol走就行了:
L-乳酸脱氢酶检测试剂盒(WST-8法),链接https://www.beyotime.com/product/P0393S.htm。
对待测细胞OCR、ECAR发生变化的可能性有很高的把握,也可以是依据一些已报道的结果,也可以是代谢组学、蛋白组学、或转录组学相关的结果。不过这些结果对OCR/ECAR可能变化这一推论的支持力度可能是不一样的,对于ECAR,我觉得代谢组学结果>蛋白组学结果>转录组学结果,而对于OCR,我觉得蛋白组学结果>代谢组学结果>转录组学结果。
那Seahorse检测后还可以再做哪些实验来进一步完善你的研究呢?等我有空了再说吧!我要去洗衣服了。