线粒体是决定细胞命运的重要枢纽，在细胞生理变化、信号传导通路和新陈代谢等方面具有重要调节功能，对细胞的增殖、分化、存活以及稳态的维持起着重要的调节作用。线粒体参与肿瘤、心血管疾病、神经退行性疾病、糖尿病、免疫性疾病等众多疾病的发生发展。线粒体与各项疾病研究的关联性在于，线粒体是产生能量的重要细胞器，当其机能下降时，细胞的活性也会下降。其相关研究在近十年来仍呈爆发式增长，也是近年来高分文章的焦点之一。

                                         图1.线粒体相关的国自然基金项目趋势变化

线粒体参与生物的生长、发育、代谢、衰老、疾病、死亡过程并进行调控或信号传导，它还参与细胞内Ca²⁺的稳态调控、活性氧的产生以及细胞色素C的释放等这些代谢过程，线粒体功能的检测往往能反映生物体状态变化，通常有以下检测指标。

 

线粒体ATP测定

线粒体是细胞物质代谢转化生成ATP的主要场所。ATP一般认为是生物体最重要的能量代谢物质，可以给生命活动提供动力，参与各种生命活动过程。细胞内ATP含量容易被细胞所处的环境影响，如毒性应激、缺氧等^[1]。检测ATP的方法一般有化学发光法、酶偶联法、高效液相色谱法等。

线粒体呼吸链复合体与三羧酸循环过程测定

线粒体呼吸链位于线粒体内膜上，由5个复合物组成(复合物I-V)，从Krebs循环(三羧酸循环)反应产生的高能化合物通过呼吸链复合体产生能量物质ATP。线粒体活性的评估旨在推断酶复合物之间以及参与氧化磷酸化的氧化还原过程中电子传递的效率^[2]，线粒体复合物活性下降可作为线粒体功能缺陷疾病的辅助判断依据之一。  

                                         图2.线粒体呼吸链复合体^[3]

活性氧的检测

正常情况下，细胞存在抗氧化系统，其中包括还原性物质与抗氧化酶，这些抗氧化系统可减少细胞内活性氧(ROS)含量。活性氧(ROS)是一类化学性质活泼，具有较高氧化活性的分子或离子的总称。主要包括超氧阴离子、过氧化氢(H₂O₂)、羟自由基(HO·)，机体机能出现障碍后，细胞内的抗氧化体系与ROS的相互作用出现失衡，氧自由基增加，从而进一步损害线粒体中的遗传物质、蛋白质、脂质膜等，导致ATP合成减少、膜电位改变等功能变化^[4]。因此，我们可以通过检测活性氧的多少来测定线粒体的功能是否正常。  
 

线粒体膜电位检测

由于线粒体内膜独特的离子通过性，代谢产生的H⁺使线粒体内膜两侧通常出现负电位差(-180 mV~-200 mV)，这就是线粒体膜电位(mitochondrialmembrane potential, MMP, Δψm)。MMP的变化甚至微量变化，都会极大地影响线粒体的功能^[5]。MMP的异常变化会进一步导致线粒体疾病。监测MMP是评估线粒体功能状态的常用方法。
 

推荐产品

检测方向	产品名称	货号
状态检测	活性氧(ROS)荧光法测试盒	E-BC-K138-F
	线粒体膜电位检测试剂盒(JC-1)	E-CK-A301
线粒体呼吸链	细胞线粒体呼吸链复合物I(NADH-辅酶Q还原酶)比色法测试盒	E-BC-K834-M
	细胞线粒体呼吸链复合物II比色法测试盒	E-BC-K835-M
	细胞线粒体呼吸链复合物Ⅲ(辅酶Q-细胞色素C还原酶)比色法测试盒	E-BC-K836-M
	细胞线粒体呼吸链复合物Ⅳ(细胞色素C氧化酶)比色法测试盒	E-BC-K837-M
	细胞线粒体呼吸链复合物Ⅴ（F0F1-ATP酶/ATP合成酶）比色法测试盒	E-BC-K838-M
三羧酸循环	α-酮戊二酸脱氢酶(α-KGDH)比色法测试盒	E-BC-K083-M
	柠檬酸合酶(CS)比色法测试盒	E-BC-K178-M
	α-酮戊二酸（α-KG）荧光法测试盒	E-BC-F047
	NAD+/NADH 比色法试剂盒(WST-8法)	E-BC-K804-M
	ATP含量化学发光法测试盒	E-BC-F002

 

参考文献：

[1]Suxing,Jin,Yigang,et al.Impact of Mitochondrion-Targeting Group on the Reactivity and Cytostatic Pathway of Platinum(IV) Complexes.[J].Inorganic chemistry, 2018

[2]肖晨,陈思君,危当恒,等.线粒体功能的检测方法[J].生命的化学, 2020, 40(2):8.

[3]Sousa J S, D’Imprima E, Vonck J. Mitochondrial respiratory chain complexes[J]. Membrane protein complexes: structure and function, 2018: 167-227.

[4]Yang F, Liao J, Pei R, et al. Autophagy attenuates copper-induced mitochondrial dysfunction by regulating oxidative stress in chicken hepatocytes[J]. Chemosphere, 2018, 204: 36-43.

[5]Chen L B. Mitochondrial membrane potential in living cells[J]. Annual review of cell biology, 1988, 4(1): 155-181.