近红外双光子荧光探针实时动态成像监测大鼠癫痫模型中过氧化亚硝酰的波动

癫痫病是一种严重威胁人类健康的慢性神经退行性疾病。越来越多的证据表明，癫痫的病理进展与过氧化亚硝酰（ONOO^-）密切相关。不幸的是，由于缺乏确定癫痫脑中ONOO^-水平波动的功能强大的成像探针，了解ONOO^-在癫痫中的生理作用仍然具有挑战性。海南医学院急诊创伤学院功能材料与分子影像技术创新团队于法标教授和王锐副教授设计了一种近红外的双光子荧光探针（DCM-ONOO）动态实时监测大鼠癫痫模型中过氧化亚硝酰的波动。该探针具有高的灵敏性和选择性来追踪活细胞和海藻酸盐诱导的大鼠癫痫模型中的ONOO^-的波动。该探针由近红外双光子二氰基亚甲基-4H-吡喃（DCM）荧光团和识别部分二苯基次膦酰胺组成。与ONOO^-反应10分钟后，探针的磷酰胺键被打断，释放出氨基，然后分子内电荷转移（ICT）过程的恢复发出强烈荧光。基于其快速动力学和出色的生物相容性的独特优势，该探针可以在活细胞和大鼠癫痫脑中以优异的时空分辨率有效检测内源性ONOO-的变化。体内生物成像和原位海马成像显示在海藻酸盐刺激下，ONOO^-水平的升高与癫痫和大脑中严重的神经元损伤密切相关。此外，小剂量白藜芦醇可以有效抑制ONOO^-过表达并进一步缓解神经元损伤。借助于癫痫脑组织中的双光子荧光成像技术，我们认为异常水平ONOO-可以作为诊断癫痫的潜在指标。此外，白藜芦醇可以用作缓解神经元损伤的潜在药物。基于DCM-ONOO的双光子荧光成像为了解癫痫的病理学和诊断提供了一种很好的潜在方法。

图1. 探针结构和对ONOO^-检测的机制

图2. 探针用于活体成像大鼠脑组织海马区域ONOO^-

这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上，中科院一区，IF=9

Xianzhu Luo, Ziyi Cheng, Rui Wang *, Fabiao Yu*，Indication of Dynamic Peroxynitrite Fluctuations in the Rat Epilepsy Model with a Near-Infrared Two-Photon Fluorescent Probe，Anal. Chem.，2021. 

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.0c04529.