Da die Lebensdauer der meisten reifen Blutkörperchen kurz ist, beruht die Homöostase des Blutes auf der Selbsterneuerung und Differenzierung einer langlebigen, aber seltenen Population hämatopoetischer Stammzellen (HSPCs)1. HSPCs sind still, aber sie sind schnell zu vermehren und unterziehen Differenzierung auf Stimulation, um die Anforderungen des Blutsystems zu erhalten. Da jeder HSPC-Zellzustand eine einzigartige bioenergetische Nachfrage erfordert, sind die metabolischen Veränderungen die wichtigsten Treiber von HSPC-Schicksalsentscheidungen. Daher führt der Verlust der metabolischen Plastizität, indem das Gleichgewicht zwischen Ruhe, Selbsterneuerung und Differenzierung von HSPCs verändert wird, oft zu myelo- oder lympho-proliferativen Störungen. Zusammen ist das Verständnis der metabolischen Regulation der HSPC-Entwicklung entscheidend, um Mechanismen aufzudecken, die hämatologischen Malignitäten2,3,4,5zugrunde liegen.
Mitochondriale Atmung und Glykolyse erzeugen ATP, um intrazelluläre Reaktionen anzutreiben und die für die Makromolekülsynthese notwendigen Bausteine zu produzieren. Da HSPCs im Vergleich zu differenzierten Zellen6 eine niedrige mitochondriale Masse haben und in hypoxischen Knochenmarknischen Ruhe halten, setzen HSPCs in erster Linie auf Glykolyse. Die Aktivierung von HSPCs verbessert ihren mitochondrialen Stoffwechsel, der zum Verlust der Ruhe und ihrem anschließenden Eintritt in den Zellzyklus führt. Eine solche metabolische Plastizität von HSPCs ermöglicht die Aufrechterhaltung des HSPC-Pools während des gesamten Erwachsenenlebens6,7,8,9,10,11,12. Daher ist es wichtig, ihre metabolischen Aktivitäten zu untersuchen, wie die Sauerstoffverbrauchsrate (OCR; Index der oxidativen Phosphorylierung) und die extrazelluläre Versauerungsrate (ECAR; Index der Glykolyse), um die HSPC-Aktivierung und den Gesundheitszustand zu analysieren. Sowohl die OCR als auch die ECAR können gleichzeitig in Echtzeit mit einem extrazellulären Flussanalysator gemessen werden. Die aktuelle Methode erfordert jedoch eine große Anzahl von Zellen und ist für anhimierende Zellen13optimiert. Da HSPCs nicht in großen Mengen von Mäusen isoliert werden können14, eine Sortierung erfordern, um eine reine Population zu erhalten, sind nicht-anhantibe Zellen15, und kann nicht über Nacht kultiviert werden, ohne Differenzierung zu vermeiden16, war es schwierig, die OCR und die ECAR von HSPCs zu messen. Hier bieten wir eine Reihe klarer, Schritt-für-Schritt-Anleitungen, um videobasierte Tutorials zu begleiten, wie man metabolische Atmung und Glykolyse von einigen tausend murinen Knochenmark-LineagenegSca1+c-Kit+ (LSK) HSPCs misst.