Ponieważ długość życia większości dojrzałych komórek krwi jest krótka, homeostaza krwi opiera się na samoodnawianiu i różnicowaniu długowiecznej, ale rzadkiej populacji hematopoetycznych komórek macierzystych (HSPC)1. HSPC są w stanie spoczynku, ale szybko się namnażają i ulegają różnicowaniu po stymulacji, aby sprostać wymaganiom układu krwionośnego. Ponieważ każdy stan komórkowy HSPC wymaga unikalnego zapotrzebowania bioenergetycznego, zmiany metaboliczne są kluczowymi czynnikami wpływającymi na decyzje dotyczące losu HSPC. Dlatego utrata plastyczności metabolicznej, poprzez zmianę równowagi między spoczynkiem, samoodnawianiem i różnicowaniem HSPC, często prowadzi do zaburzeń mielo- lub limfoproliferacyjnych. Zrozumienie regulacji metabolicznej rozwoju HSPC ma kluczowe znaczenie dla odkrycia mechanizmów leżących u podstaw nowotworów hematologicznych2,3,4,5.
Oddychanie mitochondrialne i glikoliza generują ATP do napędzania reakcji wewnątrzkomórkowych i wytwarzania elementów budulcowych niezbędnych do syntezy makromolekuł. Ponieważ HSPC mają niską masę mitochondrialną w porównaniu z komórkami zróżnicowanymi6 i utrzymują stan spoczynku w niedotlenionych niszach szpiku kostnego, HSPC polegają głównie na glikolizie. Aktywacja HSPC zwiększa ich metabolizm mitochondrialny, co prowadzi do utraty spoczynku, a następnie ich wejścia do cyklu komórkowego. Taka plastyczność metaboliczna HSPC pozwala na utrzymanie puli HSPC przez całe dorosłe życie6,7,8,9,10,11,12. Dlatego tak ważne jest zbadanie ich aktywności metabolicznej, takiej jak wskaźnik zużycia tlenu (OCR; wskaźnik fosforylacji oksydacyjnej) i wskaźnik zakwaszenia zewnątrzkomórkowego (ECAR; wskaźnik glikolizy) w celu analizy aktywacji HSPC i stanu zdrowia. Zarówno OCR, jak i ECAR mogą być mierzone jednocześnie, w czasie rzeczywistym, za pomocą zewnątrzkomórkowego analizatora strumienia. Jednak obecna metoda wymaga dużej liczby komórek i jest zoptymalizowana pod kątem komórek przylegających13. Ponieważ HSPC nie mogą być izolowane w dużych ilościach od myszy14, wymagają sortowania w celu uzyskania czystej populacji, są komórkami nieprzylegającymi15 i nie mogą być hodowane przez noc bez uniknięcia różnicowania16, trudno było zmierzyć OCR i ECAR HSPC. W tym miejscu udostępniamy zestaw jasnych instrukcji krok po kroku, które towarzyszą samouczkom wideo na temat pomiaru oddychania metabolicznego i glikolizy kilku tysięcy mysich szpiku kostnego - LineagenegSca1 + c-Kit + (LSK) HSPC.