线粒体不仅是细胞内的能量工厂，也是细胞内产热的主要位点。冷刺激时，在褐色脂肪组织(brown adipose tissue，BAT)中表达的线粒体解偶联蛋白(uncoupling protein-1，UCP1)可以将质子的电化学势能转化为热量，以维持体温。然而，由于单细胞及线粒体测温方法的缺乏，褐色脂肪细胞的单个细胞水平的产热及其调控机制知之甚少。本文介绍一种基于罗丹明B甲酯(rhodamine Bmethyl ester，RhB-ME)的温度敏感特性线粒体温度测量新方法，并且引入参比染料罗丹明800(Rh800)，可以与RhB-ME的荧光做比值，保证检测温度变化的准确性。我们通过HeLa细胞的变温实验证明了此方法的可靠性，并且将方法用于原代褐色脂肪细胞的产热研究。利用此方法可以同时观察单个细胞的产热情况及线粒体膜电压的变化，我们发现NE诱导的褐色脂肪细胞产热与线粒体膜电压变化呈明显的负相关，并且仅有部分褐色脂肪细胞响应的NE诱导产热，导致整体产热效率较低，我们发现交感神经元与NE共同释放的神经递质ATP可以加强褐色脂肪细胞的的产热效率。为了探明NE诱导的褐色脂肪细胞产热机制，我们检测了褐色脂肪细胞内代谢及能量状态，发现NE刺激时，细胞胞浆和线粒体内Ca2+增加，氧化还原势增加，胞浆和线粒体ATP降低，表明NE刺激过的褐色脂肪细胞代谢增强并且大量消耗能量。进一步的研究发现线粒体内膜上的质子泵在NE诱导的褐色脂肪细胞产热中起重要的调控作用。最后，我们讨论了NE诱导褐色脂肪产热的可能机制以及作为神经递质ATP可能的作用机制。