本试验采用Agilent Seahorse XFe96平台进行。
线粒体压力测试实验通过依次加入线粒体电子传递链(ETC)的靶向药物测量细胞的氧 气消耗速率(OCR)而得到反映线粒体功能的关键参数,包括 basal respiration、ATP-linked respiration、proton leak、maximal respiration、spare respiratory capacity 和 nonmitochondrial oxygen consumption。

该实验使用的药物为 oligomycin、FCCP、rotenone/antimycin A,加入顺序及 ETC 靶点如附图,以下为药物的原理解释:
Oligomycin:该药物抑制 ATP 合酶(即复合物Ⅴ),在测量细胞基础呼吸后第一个加入,该 药可以影响或降低通过 ETC 的电子流,引起线粒体呼吸或 OCR 减少,这部分减少的 OCR 与 细胞 ATP 合成相关。
FCCP:该药在 oligomycin 后加入,是一种解偶联剂,加入该药会破坏质子梯度和线粒体膜 电位,引起电子在 ETC 不受限制地传递,同时复合物Ⅳ的耗氧达到最大。FCCP 刺激的 OCR 可被用来计算细胞备用呼吸能力(该值为最大呼吸与基础呼吸的差值),备用呼吸能力代表 细胞对能量需求增加或在压力下作出反应的能力。
rotenone/antimycin A:第三次加入的药物,是rotenone和antimycin A的混合物。Rotenone 是复合物Ⅰ的抑制剂,antimycin A 是复合物Ⅲ的抑制剂。这两种药物可关闭线粒体呼吸, 从而能够计算出由线粒体之外活动所驱动的非线粒体呼吸耗氧。

basal respiration:用于满足细胞的 ATP 需求和质子漏的耗氧。代表细胞在基础状态下的能 量需求。
ATP-linked respiration:加入 oligomycin 后产生的耗氧下降部分,占基础呼吸耗氧的一部 分,用于驱动 ATP 合成。代表线粒体满足细胞能量需求的 ATP 合成能力。
proton leak:基础呼吸减去 ATP 相关呼吸的剩余耗氧,该部分氧气消耗未偶联 ATP 合成。 质子漏可作为线粒体损伤的标志,也可被认为是调节线粒体 ATP 合成的一种机制。
maximal respiration:加入 FCCP 后获得的细胞最大耗氧。FCCP 通过刺激细胞呼吸链以最 大能力工作,来模拟一种生理上的“能量需求”,这引起了底物(糖、脂肪、氨基酸)的快速 氧化以应对这种代谢挑战。代表了细胞能够实现的最大呼吸速率。
spare respiratory capacity:最大呼吸减去基础呼吸的耗氧。代表细胞对能量需求的潜在响 应能力以及细胞基础呼吸与理论呼吸最大值间的差距,细胞响应需求的能力可作为细胞适应 性或灵活性的指标。
non-mitochondrial oxygen consumption: 加入 rotenone 和 antimycin A 后仍持续的耗 氧,这是由一部分细胞酶继续耗氧产生的。该参数对于精确测量线粒体呼吸功能非常重要。