光電聯(lián)合多維度能量代謝檢測(cè)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(zhǎng)，已經(jīng)成為最常見(jiàn)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(huì)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(huì)有肝臟炎癥和纖維化出現(xiàn)。到了NASH階段不及時(shí)進(jìn)行治療，就有可能繼續(xù)發(fā)展成肝硬化甚至肝細(xì)胞癌，嚴(yán)重威脅人類生命健康。NASH發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜，雖然有多款針對(duì)NASH的藥物在進(jìn)行臨床試驗(yàn)，但目前依舊沒(méi)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(jī)制和尋找NASH的潛在藥物對(duì)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(jìn)展的重要原因。線粒體是細(xì)胞生命活動(dòng)的能量工廠，是幾乎所有真核生物都存在的一種細(xì)胞器。它的主要功能是進(jìn)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(chǎng)所，對(duì)維持生物體正常生理功能至關(guān)重要；線粒體除了作為細(xì)胞內(nèi)能量生成的關(guān)鍵細(xì)胞器，還參與細(xì)胞凋亡、脂質(zhì)代謝、自由基產(chǎn)生等代謝過(guò)程。線粒體功能障礙將導(dǎo)致自由基的過(guò)度產(chǎn)生、脂質(zhì)過(guò)氧化、細(xì)胞能量損耗及促炎因子表達(dá)的增加等，這些都是影響NASH疾病進(jìn)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(guò)減少氧化應(yīng)激損傷來(lái)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(píng)估為非酒精性脂肪性肝炎藥物研發(fā)策略帶來(lái)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(xì)胞能量產(chǎn)生的關(guān)鍵。支持OXPHOS系統(tǒng)運(yùn)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(gè)復(fù)合體發(fā)生異�；蚬δ苷系K，都會(huì)極易導(dǎo)致線粒體發(fā)生功能障礙，因此通過(guò)檢測(cè)OXPHOS系統(tǒng)各復(fù)合體功能活性來(lái)評(píng)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(lái)重要參考，但如何快速檢測(cè)分析OXPHOS各復(fù)合體的功能活性，是評(píng)估線粒體氧化磷酸化功能的技術(shù)難點(diǎn)。目前對(duì)OXPHOS各復(fù)合體的功能活性的檢測(cè)，主要是采用比色法，操作時(shí)間長(zhǎng)，步驟多，只能對(duì)單個(gè)復(fù)合體功能活性進(jìn)行終點(diǎn)法的檢測(cè)分析，無(wú)法一次性實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)分析同一樣本各復(fù)合體功能活性。

 

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

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(cè)方案來(lái)檢測(cè)線粒體氧化磷酸化各復(fù)合體的功能活性。Oroboros O2k沒(méi)有加藥孔的限制，也沒(méi)有試劑盒的限制，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)靈活的無(wú)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(shí)現(xiàn)同一個(gè)樣本一次性快速進(jìn)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(cè)，深度挖掘線粒體能量代謝信息，快速評(píng)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(xì)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(shí)，能夠有效地治療并阻止小鼠和猴子的 NASH 進(jìn)展，而沒(méi)有觀察到任何明顯的不良事件。從機(jī)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(wú)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�(lái)說(shuō)，作者研究結(jié)果說(shuō)明了低劑量索拉非尼在 NASH 中的治療效果和其分子作用機(jī)制。作者設(shè)想這種針對(duì) 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(píng)估了低劑量索拉非尼藥物治療是否影響了原代小鼠肝細(xì)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(méi)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(duì)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(píng)估復(fù)合體 II 或 IV 功能活性時(shí)，與 DMSO 處理的對(duì)照相比，索拉非尼處理的細(xì)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(xì)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(xiàn)：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.

 

#奧地利OROBOROS O2k

光電聯(lián)合多維度能量代謝檢測(cè)整體解決方案

01 獨(dú)有的光電聯(lián)合多參數(shù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)

電化學(xué)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)模塊：pO₂（高分辨率極譜氧電極傳感器，耗氧率檢測(cè)分辨率為±1 pmol O_₂∙s^-¹∙mL^-¹）、pH、H₂O₂、TPP⁺（測(cè)量線粒體膜電位）、H₂S、NO、質(zhì)體醌；熒光實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)模塊：MMP（測(cè)量線粒體膜電位）、ATP、Ca²⁺、ROS、NADH；

 

02 獨(dú)有的原代細(xì)胞、原代組織能量代謝快速檢測(cè)技術(shù)

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

 

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

 

關(guān)于我們

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(guó)內(nèi)經(jīng)多識(shí)廣的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的供應(yīng)商/技術(shù)服務(wù)商。

北京華威公司深耕中國(guó)細(xì)胞能量代謝市場(chǎng)十二年，為全國(guó)的科研用戶提供從組織-細(xì)胞-線粒體一站式能量代謝解決方案。業(yè)務(wù)涵蓋細(xì)胞能量代謝技術(shù)交流/實(shí)驗(yàn)技術(shù)支持/DEMO技術(shù)展示/設(shè)備銷售/應(yīng)用技術(shù)指導(dǎo)等。

 生物體能量代謝研究適用于多種學(xué)科：運(yùn)動(dòng)生理學(xué)、線粒體醫(yī)學(xué)、老齡化醫(yī)學(xué)、干細(xì)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(xì)胞器線粒體作為能量供應(yīng)的主要場(chǎng)所，參與生物體內(nèi)的絕大多數(shù)代謝過(guò)程，多種疾病的病理成因與線粒體損傷有關(guān)，通過(guò)預(yù)防線粒體損傷的發(fā)生、進(jìn)行線粒體的移植治療以及促進(jìn)線粒體的再生與自噬，往往能夠靶向針對(duì)疾病的病灶位點(diǎn)形成快速有效的治療策略，從而達(dá)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(gè)領(lǐng)域提供生物進(jìn)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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 德國(guó)INCYTON實(shí)時(shí)全息多參數(shù)細(xì)胞能量代謝分析系統(tǒng)

 奧地利OROBOROS O2k細(xì)胞能量代謝分析儀

 積極樂(lè)觀、科學(xué)創(chuàng)新、永不言敗是我們?nèi)A威的精神，在過(guò)去十六年的工作中得到了廣大用戶的認(rèn)可和高度評(píng)價(jià)，我們也會(huì)一如既往的堅(jiān)持優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品、優(yōu)質(zhì)服務(wù)繼續(xù)服務(wù)于中國(guó)的科研事業(yè)。

 

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實(shí)時(shí)全息多參數(shù)細(xì)胞能量代謝分析系統(tǒng)

 

Ø 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)；

Ø 7個(gè)試劑池，可實(shí)現(xiàn)6種藥物重復(fù)、多次準(zhǔn)確加入及更換；

Ø 同時(shí)檢測(cè)產(chǎn)酸率、耗氧率、細(xì)胞膜電阻抗；

Ø 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)影像跟監(jiān)測(cè)相結(jié)合的儀器；

Ø 全自動(dòng)移液站，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)幾小時(shí)、幾天、幾周至數(shù)月的長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)。