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。
细胞糖代谢及 TCA 循环调控通路示意图
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 多功能酶标仪
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。
寡霉素与 FCCP 处理下 HepG2 细胞的实时耗氧曲线
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。
寡霉素通过抑制线粒体 ATP 合成，促使细胞补偿性增强糖酵解，酸化速率升高；而 2-DG 抑制糖酵解，酸化速率降低。SpectraMax i3x 可灵敏捕捉上述变化，验证其在糖酵解研究中的适用性
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。
SpectraMax i3x 方便的升级不同功能检测模块
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。
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SpectraMax i3x 多功能微孔板读板机（酶标仪）
参考文献
关于美谷分子仪器
Molecular Devices 始创于上世纪 80 年代美国硅谷，并在全球设有多个代表处和子公司。2005 年，Molecular Devices 在上海设立了中国代表处，2010 年加入全球科学与技术的创新者丹纳赫集团，2011 年正式成立商务公司：美谷分子仪器 (上海) 有限公司。Molecular Devices 以持续创新、快速高效、高性能的产品及完善的售后服务著称业内，我们一直致力于为客户提供在生命科学研究、制药及生物治疗开发等领域蛋白和细胞生物学的创新性生物分析解决方案。
