Las mitocondrias de las células eucariotas producen la mayor parte del ATP utilizado por las células para el trabajo y el mantenimiento1. Un paso clave en la producción mitocondrial de ATP es la conversión de oxígeno en agua, y por lo tanto la capacidad metabólica de las mitocondrias y las células asociadas se cuantifica con frecuencia a través de la medición del consumo de oxígeno2. Sin embargo, la fisiología mitocondrial es más compleja que el simple proceso de consumo de oxígeno, y la dependencia de este criterio de valoración proporciona exclusivamente una evaluación incompleta del impacto de la función mitocondrial y la disfunción en la salud celular. La caracterización completa de la función mitocondrial requiere la evaluación no solo del consumo de oxígeno, sino también de la producción de ATP y de especies reactivas de oxígeno (ROS).
Se pueden lograr medidas adicionales de las funciones mitocondriales clave simultáneamente con la medición de la respiración mediante el uso de fluoróforos específicos. El éster metílico de tetrametilrodamina (TMRM) es un fluoróforo catiónico que se acumula en la matriz mitocondrial en proporción al potencial de voltaje transmembrana mitocondrial, lo que resulta en una disminución de la intensidad fluorescente debido a esta acumulación3. TMRM se puede utilizar como un indicador de cambios relativos en el potencial de la membrana mitocondrial, o se puede utilizar para cuantificar cambios precisos en el voltaje transmembrana con experimentos adicionales para determinar constantes que permiten la conversión de la señal fluorescente a mV. El verde de magnesio (MgG) es un fluoróforo que emite fluorescencia cuando se une a Mg2+, y se utiliza para mediciones de la síntesis de ATP basadas en la afinidad diferencial de ADP y ATP para el catión divalente de magnesio4. Los investigadores deben determinar las constantes específicas de afinidad/disociación (Kd) tanto para ADP como para ATP bajo condiciones analíticas específicas para convertir los cambios en la fluorescencia de MgG en un cambio en la concentración de ATP. Amplex UltraRed (AmR) es el fluoróforo utilizado para medir la producción de peróxido de hidrógeno y otras ROS durante la respiración mitocondrial5. La reacción entreH2O2y AmR (que es catalizada por la peroxidasa de rábano picante) produce resorufina, que es detectable a través de la fluorescencia a 530 nM. Cada uno de estos ensayos se puede agregar individualmente a los ensayos de respiración mitocondrial en tiempo real, para proporcionar mediciones concurrentes de los aspectos respectivos de la fisiología mitocondrial, proporcionando así un vínculo directo entre la respiración y la producción mitocondrial.
Los caballos son capaces de tasas muy altas de consumo de oxígeno específico de masa, debido en parte al alto contenido mitocondrial del músculo esquelético equino, lo que hace que este tejido sea muy relevante para estudiar la fisiología mitocondrial. Con el desarrollo de la respirometría de alta resolución, los estudios que utilizan esta nueva tecnología han ayudado a definir las contribuciones de las mitocondrias del músculo esquelético equino tanto a la notable capacidad de ejercicio de los caballos como a la fisiopatología de las enfermedades del músculo esquelético 6,7,8,9,10,11,12,13,14 . Los estudios de la función mitocondrial del músculo esquelético equino son particularmente ventajosos, ya que la obtención de grandes cantidades de este tejido no es terminal. Por lo tanto, los sujetos equinos no solo pueden proporcionar suficiente tejido para la caracterización completa de la función mitocondrial, sino que también sirven como controles longitudinales para estudios mecanicistas de alta calidad sobre la fisiología mitocondrial. Por esta razón, se han desarrollado ensayos adicionales para cuantificar el potencial de membrana mitocondrial, la síntesis de ATP y la producción de ROS que complementan la medición del consumo de oxígeno en este tejido, con el fin de proporcionar una caracterización más robusta de la fisiología mitocondrial en el músculo esquelético equino.