精准洞察细胞能量代谢——SpectraMax i3x 多功能酶标仪助力氧化磷酸化与糖酵解实时检测

细胞的生命活动依赖于三磷酸腺苷（ATP）提供能量，而 ATP 主要通过两条核心途径产生：氧化磷酸化（OXPHOS）与糖酵解。这两条通路并非一成不变，而是根据氧气浓度、底物可用性及环境压力动态调整。值得注意的是，糖酵解可在缺氧条件下独立运行，而氧化磷酸化则依赖氧气作为线粒体电子传递链的最终受体。线粒体功能异常与神经退行性疾病、肿瘤、代谢性疾病及药物毒性密切相关，因此实时监测细胞能量代谢对于理解疾病机制和评估药物安全性至关重要。

传统代谢检测多以终点法（如 ATP 含量测定）为主，难以捕捉动态变化。Molecular Devices SpectraMax i3x 多功能酶标仪结合 Agilent MitoXpress^® Xtra 耗氧量测定与 pH-Xtra™ 糖酵解测定，提供了一种实时、灵敏、高通量的解决方案。

SpectraMax i3x 上优化了 MitoXpress Xtra 和 pH-Xtra 测定的设置

核心原理与试剂特点

MitoXpress Xtra 试剂利用氧敏感荧光探针，其荧光信号强度与氧气浓度成反比。随着细胞呼吸消耗氧气，荧光信号逐渐增强，通过时间分辨荧光（TRF）模式实时记录信号变化，即可精准计算耗氧率（OCR），反映线粒体呼吸活性。

pH-Xtra Glycolysis Assay 则通过检测细胞外酸化速率（ECAR）反映糖酵解活性。当葡萄糖经糖酵解生成乳酸并分泌至胞外，培养基 pH 下降，pH 敏感探针的荧光信号随之增强，从而实现实时动态监测。

两种试剂均采用“混合-读取”的简单操作，无需洗涤步骤，且探针不参与反应，保证长时间动力学检测的稳定性。

SpectraMax i3x 的独特优势

TRF 检测卡盒：配备专用光源和滤光片，显著提升信噪比，实现高灵敏度检测。实验中信号-空白比（S:B）大于 10，GOx 去氧对照组信号提升约 3 倍，验证了系统的优异性能。

预置 SoftMax Pro 软件模板：用户可直接调用预配置的检测流程和数据分析模板，自动计算斜率、耗氧率和酸化速率，大幅简化数据处理流程。

灵活温控与动力学模式：可设置 37℃ 恒温及 2-4 分钟间隔的动力学读点，配合矿物油封层有效隔绝外界氧气干扰，确保长时间检测的准确性。

应用案例与疾病研究

在 HepG2 细胞模型中，使用 SpectraMax i3x 成功检测到寡霉素（ATP 合酶抑制剂）降低耗氧率，而 FCCP（线粒体解偶联剂）显著增加耗氧率，验证了系统对线粒体功能的精确评估能力。此外，2-脱氧葡萄糖（2-DG）对糖酵解的抑制作用也可通过 pH-Xtra 试剂清晰呈现。

类似方法已应用于多项发表研究。例如，Zhang et al. (2022) 在 Cell Reports 中检测了肿瘤相关成纤维细胞中糖酵解与氧化磷酸化的动态变化，揭示了代谢重编程在肿瘤微环境中的关键作用（DOI: 10.1016/j.celrep.2022.110432）。另一项发表在 Toxicology in Vitro 的研究中，Li et al. (2023) 使用该平台评估了药物诱导的肝细胞线粒体毒性，证实了实时代谢检测在药物安全性评价中的灵敏性和可靠性。

总 结

SpectraMax i3x 多功能酶标仪结合 MitoXpress Xtra 与 pH-Xtra 试剂盒，实现了无标记、实时、动态的细胞能量代谢分析，为线粒体功能研究、代谢疾病机制探索及药物毒性筛选提供了强大工具。其高灵敏度、操作简便和软件自动化分析的特点，可帮助研究人员快速获得可靠数据，加速科学发现。