奥地利oroboros O2k在线粒体衰老研究的应用
引言:“返老还童”是个古老而富有想象力的话题，人们都希望不要衰老，青春永驻，白居易在《沐浴》中是这样描述衰老的:今朝一澡濯,衰瘦颇有馀。老色头鬓白,病形支体虚。人体在增龄过程中表现出以形态改变、功能减退以及代谢失调为特点的综合状态称为喜老。在过去的几百多年里，人们一直在与疾病抗争，已逐渐意识到尽管“衰老”不能完全被杜绝，但我们可以预防其延缓进程。1992年，Robert Goldman博士和Ronald Klatz博士在美国芝加哥创立美国抗衰老医学科学院(A4M)，揭开了“抗衰老”崭新的一页。随着老龄化问题的日益严重，如何有效地抗衰老一直是医学探究和社会关注的主要问题之一。
衰老与线粒体
衰老可能是一个多因素的过程，由各种细胞成分的累积损伤引起。在过去的20年里，通过研究衰老过程的不同分子途径揭示了线粒体是关键调节器之一。线粒体功能障碍可能是引发衰老的始动因素，在意老过程中，线粒体发生不同程度的氧化损伤，导致细胞的能量代谢受损，细胞功能障碍，甚至死亡。2021年8月，美国南加州大学老年病研究院在《Seminar in Cell and Developmental Biology》《细胞和发育生物学研讨》发表文章，正式提出，Aging:All roads lead to mitochnodria(引发衰老的所有通路，无一不指向线粒体。)
靶向线粒体氧化磷酸化为衰老研究带来了机遇和挑战
线粒体氧化磷酸化(OXPHOS)系统是线粒体能量代谢的中心，其中任何一个复合体发生异常或功能障碍都与很多疾病的发生发展密切相关。近年内，衰老相关研究领域中，线粒体氧化磷酸化功能障碍是许多衰老相关病理学的中心事件。涉及线粒体氧化磷酸化过程的研究逐渐增多，线粒体氧化磷酸化各复合体功能障碍导致ROS产生引起的氧化损伤是衰老病理生理状况的重要分子基础，对揭示衰老机制和延缓衰老具有重要意义。但目前对OXPHOS各复合体功能活性的评估技术方法仍存在很大的挑战，现有的方法主要是采用比色法，操作时间长，步骤多，只能对单个复合体功能活性进行终点法的评估，无法一次性实时动态分析评估同一样木各个复合体的功能活性。
奥地利oroboros O2k在衰老研究应用中的解决方案
Oroboros O2k提供了一种独特的SUIT（底物-解偶联剂-抑制剂-滴定，Substrate-uncoupler-inhibitor-titration）检测方案来检测线粒体氧化磷酸化各复合体的功能活性：Oroboros O2k没有加药数量的限制，也没有试剂盒的限制，可以根据实验设计灵活的不限制的添加底物、抑制剂、解偶联剂及不同浓度的药物滴定，实现同一个样本一次性快速进行复合物I、复合物II、复合物IV、z大呼吸率、ATP合酶的功能活性检测，深度挖掘线粒体能量代谢信息，快速评估和表征线粒体氧化磷酸化各复合体功能活性，从而深入阐述衰老过程中的分子机制。
应 用 案 例
衰老过程中骨骼肌减少症发病机制研究
摘要：衰老过程中骨骼肌质量损失和收缩性功能障碍，降低了老年人生活的独立性和质量，并导致与慢性疾病共病的风险增加。Nrf2（转录因子NFE2相关因子2），一个对于氧化应激反应非常重要的转录因子，是内源性抗氧化剂；本研究中老年小鼠骨骼肌中Nrf2缺失会因线粒体功能障碍、细胞氧化还原平衡失调、氧化损伤水平增加和收缩功能障碍导致出现骨骼肌减少的现象。实验数据显示，与年龄相当的野生型小鼠相比，Nrf2-/-老年小鼠的肌肉质量和收缩力产生减少，与线粒体耗氧量降低、线粒体ROS生成增加、蛋白质亚硝基化增加、细胞氧化还原失调和乙酰胆碱受体表达减少相关。本研究为Nrf2在骨骼肌减少症发病机制中发挥保护作用提供了证据。
实验结果：
实验结果耗氧率、ROS变化曲线图
随着不同试剂的加入，针对骨骼肌内线粒体的各个复合物进行了耗氧率观察，并同时检测伴随而来的活性氧的产出情况。
实验结果数据柱形图对比
结果中显示，在老年化小鼠以及Nrf2缺乏衰老小鼠中，复合物I出现了明显的下降，同时活性氧明显上升。
实验结论：
野生型小鼠衰老后ROS生成率不变，这与之前在老年小鼠(≤32月龄)腓肠肌中使用相同试剂(通透性纤维)的观察结果一致。研究者已经证明，Nrf2缺乏引起衰老Nrf2-/-小鼠纤维中ROS生成显著增加。随着年龄的增长，线粒体OCR不变，但Nrf2缺乏显著降低了线粒体复合体I的呼吸。
O2k"多维度"能量代谢分析系统
多维度能量代谢检测实现了从细胞器（线粒体）、细胞、原代细胞、组织、到活检样本等多种样本类型检测，同时赋予了实验更多参数的选择，包括了耗氧率、呼吸控制比率、ROS、线粒体膜电位、钙离子、ATP、NADH以及CoQ等；O2k即从样本种类上实现了多样本类型，又从检测参数上实现了多参数，故称之为多维度能量代谢检测。
1.多样本类型
2.多参数测量-来源于同一样本
基本测量参数：耗氧率、呼吸控制比率；
荧光测量参数：ATP、钙离子、活性氧、线粒体膜电位……
外置电极测量：产酸率、NO、H2S……
北京华威中仪科技有限公司成立于2006年，历经多年的积累与沉淀，华威公司已经成为国内经多识广的实验室设备的供应商/技术服务商。
北京华威公司深耕中国细胞能量代谢市场十二年，为全国的科研用户提供从组织-细胞-线粒体一站式能量代谢解决方案。业务涵盖细胞能量代谢技术交流/实验技术支持/DEMO技术展示/设备销售/应用技术指导等。
生物体能量代谢研究适用于多种学科：运动生理学、线粒体医学、老龄化医学、干细胞医学、癌症、肥胖、糖尿病、氧化应激、药理与毒理、心血管类疾病、神经退行性病变等。
生物体能量代谢在科学研究中具有重要的论证地位，细胞器线粒体作为能量供应的主要场所，参与生物体内的绝大多数代谢过程，多种疾病的病理成因与线粒体损伤有关，通过预防线粒体损伤的发生、进行线粒体的移植治疗以及促进线粒体的再生与自噬，往往能够靶向针对疾病的病灶位点形成快速有效的治疗策略，从而达到早预防早治疗的目的；同样，能量代谢为生物起源、线粒体发生以及生态适应性等多个领域提供生物进化的直接或间接证据，也为研究多样化生态环境适应性、ji端环境能量保障、能量供应大数据等方面提供理论基础。
华威公司全国区代理产品
德国INCYTON实时全息多参数细胞能量代谢分析系统
奥地利OROBOROS O2k细胞能量代谢分析仪
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德国INCYTON实施全息多参数细胞能量代谢分析系统
- 24孔板每孔单独进行实验，独立切向流换液、加药系统；
- 7个试剂池，可实现6种药物重复、多次准确加入及更换；
- 同时检测产酸率、耗氧率、细胞膜电阻抗；
- 实现实时影像跟监测相结合的仪器；
- 全自动移液站，可实现连续监测几小时、几天、几周至数月的长期实验。
