Аssessing feasibility of simultaneous evaluation of glycolysis and oxidative phosphorylation using Seahorse XF test kits

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Metabolism is essential for proliferation and function of immune cells. Many enzymatic processes, primarily glycolysis and oxidative phosphorylation (OXPHOS), enable energy production and generate intermediates critical for synthesizing proteins, lipids, and nucleotides. Modern metabolic studies increasingly employ the Seahorse XF analyzer which measures extracellular acidification and oxygen consumption in real time, providing dynamic insights into glycolytic and OXPHOS rates. To assess these parameters, researchers typically use the Glycolytic Rate Assay Kit and Cell Mito Stress Test Kit. While these kits share some components, their simultaneous use for multi-pathway analysis is not standardized, resulting in increased labor, costs and sample requirements, as well as higher risks of data processing errors. The aim of this study was to evaluate the feasibility of combining these kits in order to measure glycolysis and OXPHOS in simultaneous mode using the Seahorse XF assay kits. Three experimental approaches were tested: 1) Glycolytic Rate Assay; 2) Cell Mito Stress Test; 3) combined protocol involving sequential addition of inhibitor solutions from both kits. Our experiments have shown that combining the tests does not affect the baseline measurements of glycolysis and OXPHOS. Other parameters, such as the maximum glycolytic and respiration rates, compensatory glycolysis, and reserved respiratory capacity, were also comparable to individual assay results in combined analyses. When combining the reagent components from Glycolytic Rate Assay Kit and Cell Mito Stress Test Kit, one may perform simultaneous analysis of a wide range of metabolic parameters in immune cells, ranging from baseline glycolysis and OXPHOS values to its peak values, as well as reserve glycolysis and OXPHOS capacities. This approach provides data quality while reducing the required sample material and minimizing processing errors. The use of a combined protocol creates an opportunity for in-depth studies of metabolic aspects of immune cell activation and proliferation as well as tumor cell biology.

About the authors

Valeria N. Ponomareva

Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms, Perm Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences; Perm State National Research University

Author for correspondence.
Email: ponomarievaVN@yandex.ru

Junior Researcher, Laboratory of Molecular Immunology; Laboratory Assistant, Department of Microbiology and Immunology

Russian Federation, Perm; Perm

V. V. Vlasova

Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms, Perm Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences; Perm State National Research University

Email: ponomarievaVN@yandex.ru

Junior Researcher, Laboratory of Molecular Immunology; Engineer, Department of Microbiology and Immunology

Russian Federation, Perm; Perm

References

  1. Радыгина Т.В., Петричук С.В., Курбатова О.В., Купцова Д.Г., Потапов А.С. Определение ферментов гликолиза и окислительного фосфорилирования в лимфоцитах у пациентов с иммунозависимыми заболеваниями. Аллергология и иммунология в педиатрии, 2023. № 2. С. 54-56. [Radygina T.V., Petrichuk S.V., Kurbatova O.V., Kuptsova D.G., Potapov A.S. Determination of enzymes of glycolysis and oxidative phosphorylation in lymphocytes in patients with immuno-dependent diseases. Allergologiya i immunologiya v pediatrii = Allergology and Immunology in Paediatrics, 2023, no. 2, pp. 54-56. (In Russ.)]
  2. Benzoni P., Da Dalt L., Elia N., Popolizio V., Cospito A., Giannetti F., Dell'Era P., Olesen M.S., Bucchi A., Baruscotti M., Norata G.D., Barbuti A. PITX2 gain-of-function mutation associated with atrial fibrillation alters mitochondrial activity in human iPSC atrial-like cardiomyocytes. Front. Physiol., 2023, Vol. 14, 1250951. doi: 10.3389/fphys.2023.1250951.
  3. Buck M.D., Sowell R.T., Kaech S.M., Pearce E.L. Metabolic instruction of immunity. Cell, 2017, Vol. 169, no. 4, pp. 570-586.
  4. Childers G., Harry G.J. Mitochondrial stress assay and glycolytic rate assay in microglia using agilent seahorse extracellular flux analyzers. In: Llorens J., Barenys M. (eds.). Experimental Neurotoxicology Methods. Neuromethods, Vol. 172. New York: Humana New York, 2021, pp. 305-324.
  5. Lee H.T., Lin C.S., Pan S.C., Wu T.H., Lee C.S., Chang D.M., Tsai C.-Y., Wei Y.-H. Alterations of oxygen consumption and extracellular acidification rates by glutamine in PBMCs of SLE patients. Mitochondrion, 2019, Vol. 44, pp. 65-74.
  6. Li X., Sun X., Carmeliet P. Hallmarks of endothelial cell metabolism in health and disease. Cell Metab., 2019, Vol. 30, no. 3, pp. 414-433.
  7. Li Z., Graham B.H. Measurement of mitochondrial oxygen consumption using a Clark electrode. Methods Mol. Biol., 2012, Vol. 837, pp. 63-72.
  8. Makowski L., Chaib M., Rathmell J.C. Immunometabolism: From basic mechanisms to translation. Immunol. Rev., 2020, Vol. 295, no. 1, pp. 5-14.
  9. Selig J.I., Ouwens D.M., Raschke S., Thoresen G.H., Fischer J.W., Lichtenberg A., Akhyari P., Barth M. Impact of hyperinsulinemia and hyperglycemia on valvular interstitial cells – A link between aortic heart valve degeneration and type 2 diabetes. Biochim. Biophys. Acta Mol. Basis Dis., 2019, Vol. 1865, no. 9, pp. 2526-2537.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1. Comparison of glycolysis and oxidative phosphorylation parameters between original and combined tests. Note. The graph displays mean values with standard error bars. Statistical significance was determined using Welch’s t-test to evaluate differences between groups.

Download (418KB)

Copyright (c) 2025 Ponomareva V.N., Vlasova V.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».