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库尔特流式细胞仪在 PBMC 线粒体 Complex V 功能微量检测中的应用

2026-09-02     来源:本站     点击次数:86

【PLOS One】Small-scale protocols to characterize mitochondrial Complex V activity and assembly in peripheral blood mononuclear cells
外周血单核细胞线粒体Complex V活性与组装的微量鉴定方案



研究背景

线粒体氧化磷酸化系统由五个多亚基酶复合物组成,其中ComplexV(ATP合酶)在细胞能量转换中起核心作用。当跨膜质子电化学梯度较低时,ComplexV可逆向作为ATPase工作,水解ATP以泵出质子,从而恢复线粒体膜电位。

编码ComplexV生物合成的相关基因突变会导致ComplexV缺陷,引发严重的代谢缺陷和神经退行性疾病,包括新生儿期Leigh综合征、脑心肌病,以及早发或晚发神经病变、共济失调、视网膜色素变性等。然而现有的ComplexV活性检测存在固有不足,或无法反映完整线粒体中Complex V的工作方向,或需要大量组织样本,临床上亟需一种微量、微创的Complex V活性检测方法来评估患者。

作者单位:英国伦敦大学学院QueenSquare神经学研究所
期刊:PLOSOne
发表年份:2025年
样本:外周血单核细胞(PBMCs)
分析设备:美国 Precision cell systems 公司MoxiGOII 库尔特流式细胞仪

 
研究方法

 
本研究开发了三种互补的微量检测方案来评估PBMCs中ComplexV的活性和组装,包括分光光度法、ΔΨₘ流式分析(图1)和透明天然凝胶电泳分析。

图 1. 分光光度、ΔΨₘ检测完整流程图

ΔΨₘ分析:取 ≥4×10⁴个PBMCs,经TMRM染色和不同线粒体毒素(寡霉素A、FCCP、鱼藤酮+抗霉素A)处理后,取 70μL 细胞悬液(约 3×10⁴个细胞),采用美国Orflo公司的MoxiGOII库尔特流式细胞分析仪通过561nm长通滤光片进行分析。仪器对>6μm的细胞设门,通过荧光强度测定TMRM阳性细胞(即门控细胞)占总细胞群体的比例,以此反映线粒体膜电位(ΔΨₘ)的变化。

结果显示(图2): 寡霉素A抑制ComplexV导致ΔΨ超极化(门控细胞比例增加约48%),表明呼吸链功能正常且ComplexV正向作为ATP合酶工作;鱼藤酮+抗霉素A抑制呼吸链导致ΔΨₘ去极化(门控细胞比例减少约36%),ComplexV逆向作为ATPase工作;添加质子载体 FCCP 后阳性细胞平均下降 52%,膜电位完全溃散。经3天寡霉素A长期处理后,ΔΨₘ显著下降,提示呼吸链功能受损。同时,分光光度法检测显示逆向ComplexV活性呈剂量依赖性下降;透明天然凝胶电泳结合Westernblot分析显示ComplexV组装水平也呈剂量依赖性下降。

 图2 Moxi GO II流式细胞仪检测PBMCs TMRM荧光强度的原始流式图
 
左图为各组原始细胞散点(门控>6 μm,X轴细胞尺寸线性,Y 轴荧光对数);右图荧光分布直方图,灰色为无胁迫对照组、蓝色为寡霉素组、红色为鱼藤酮 + 抗霉素A组、粉色为FCCP组
 
研究结论

本研究建立了分光光度活性测定、ΔΨ细胞化学检测(美国Orflo公司的MoxiGOII库尔特流式细胞分析仪)、无色天然凝胶免疫印迹组装分析三套微量检测方案,仅需 2 毫升全血分离的 2×10⁶个外周血单个核细胞即可完成检测。外周血单个核细胞可作为微创样本载体,用于疑似复合物 V 缺陷患者临床筛查及线粒体功能生物标志物基础研究。

原文链接:https://doi.org/10.1371/journal.pone.0323136
 
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