1. 🔹 形态与结构检测
✅ 线粒体形态分析:透射电子显微镜 (TEM) 是直接观察线粒体形态(如肿胀、嵴断裂)的“金标准”。
✅ 线粒体DNA (mtDNA) 含量:使用实时荧光定量PCR (qPCR) 检测mtDNA的拷贝数,反映其数量变化。
✅ 线粒体质量:使用MitoTracker Green等线粒体特异性荧光探针,通过流式细胞术或荧光显微镜检测总质量。
2. 🔹 能量代谢功能检测
⚠️ 线粒体呼吸功能:
✅ 金标准方法:高分辨率呼吸测定法 (HRR),通过氧电极直接、实时测定耗氧率 (OCR),获得基础呼吸、ATP合成呼吸、最大呼吸等关键参数。
✅ 高通量自动化方法:安捷伦Seahorse XF分析仪是应用广泛的高通量平台,通过自动加药(寡霉素、FCCP等)能系统评估线粒体功能。
⚠️ ATP合成能力:
✅ 细胞内ATP含量:用比色法或荧光法的化学发光试剂盒直接测定。
✅ ATP/ADP比值:反映细胞的“能量电荷”,是能量状态的敏感指标。
✅ 呼吸链复合体酶活性:利用紫外分光光度法或ELISA试剂盒,分别检测复合体I至V的活性。
3. 🔹 氧化应激与损伤检测
✅ 线粒体活性氧 (mtROS):使用MitoSOX Red等特异性荧光探针检测线粒体内的超氧化物水平。
✅ 线粒体膜电位 (ΔΨm):使用JC-1或TMRM等电位指示荧光染料检测。健康线粒体JC-1为红色聚集体,损伤时膜电位下降,JC-1为绿色单体。
✅ 抗氧化能力:检测超氧化物歧化酶 (SOD) 等抗氧化酶的活性或蛋白表达,反映细胞的抗氧化储备能力。
4. 🔹 遗传物质损伤检测
✅ mtDNA损伤:通过长链PCR (Long-PCR) 或QPCR检测,基于DNA损伤会阻碍聚合酶延伸,导致扩增效率下降的原理。
✅ mtDNA突变与异质性:使用高通量测序 (NGS) 可精确检测序列变异和异质性水平。
5. 🔹 整体稳态与信号通路检测
✅ 线粒体质量控制:评估自噬关键蛋白LC3B-II/I的转换或p62的降解水平,以监测线粒体自噬(清除受损线粒体)的活性。
✅ 细胞凋亡与钙稳态:检测细胞色素c从线粒体向胞质的释放,这是线粒体途径凋亡的标志事件。
✅ 临床候选生物标志物:通过ELISA检测血液中的GDF15、FGF-21或游离mtDNA (cf-mtDNA)。