Golgi-Targeted Fluorescent Probe for Imaging NO in Alzheimer’s Disease

高尔基体靶向荧光探针在老年性痴呆一氧化氮成像中的应用

Zixu He, Diankai Liu, Ya Liu, Xiaohua Li, Wen Shi, and Huimin Ma Analytical Chemistry 2022 94 (28), 10256-102

主讲人：文正，2024年5月26日

研究进展：

   随着中国人均寿命的增加，人口老龄化趋势不断明显，神经退行性疾病发病率越来越高。神经疾病如阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病，目前临床医疗水平，仅能延缓疾病发展过程，而不能逆转患者病理生理状态。患者一旦发病，生活质量也随之下降，预后效果差。因此神经退行性疾病的早期诊断、早期干预对预测患者后期的治疗效果尤为重要。令人失望的是，经过几十年的研究发展，基于经典的AD发病机制，如Aβ蛋白沉积机制等，开发的药物，仅能略微改善患者的症状，不能有效提升患者存活时间。一氧化氮(NO)是一种重要的神经递质，通过亚硝基化反应参与许多生物过程。不同亚细胞区域产生的NO也以不同的方式调节细胞的功能。高尔基体富含一氧化氮合酶，可能成为阿尔茨海默病(AD)的潜在治疗靶点。然而，由于缺乏有效的工具，很难揭示高尔基体内NO与AD之间的关系。本文中，作者报道了高尔基-NO作为第一个高尔基靶荧光探针，用于高尔基体中NO的传感和成像。荧光探针具有非侵入性、易于操作、价格便宜、可揭示靶点亚细胞空间异质性等优点，被广泛应用于疾病病因以及临床早期诊断的研究。

研究内容：

  该探针是通过将4-磺胺基苯基酰胺作为高尔基靶向片段与6-羧基罗丹明B结合，生成具有可修饰羧基的高尔基- rhb荧光基团，然后与邻二氨基苯的NO识别片段结合而设计合成的。该探针具有准确的高尔基靶定位能力和对NO的高选择性。此外，通过探针，我们发现AD模型中高尔基体中的NO显著增加。该探针对高尔基体中的NO具有高选择性，已成功用于细胞内外源性和内源性NO的监测。此外，作者利用探针研究了高尔基应激产生NO与阿尔茨海默病的关系，发现在a β诱导的AD过程中高尔基体中NO的显著增加。该工作为研究高尔基体一氧化氮在相关疾病中的功能和亚硝基化提供了有力的工具。并且在对高尔基体NO原位成像和探讨NO在疾病相关信号通路中的作用提供了思路及方法。

要点：

1.为了增加探针对血脑屏障的穿透能力，作者引进了F原子，增加探针的脂溶性。

2.作者通过对PC12细胞和SH-SY5Y细胞进行AD和PD的建模，验证了疾病对探针响应物NO、甲醛和超氧阴离子之间的关系。

3.作者对合成的三个化合物进行荧光强度和Pka值对比，挑选出性能最好的荧光团，使得合成的探针具有较大的吸收波长。

总结与展望：本工作总结了三种神经疾病探针的设计、响应机理以及探针的生物成像应用。这一系列探针为神经疾病的早期诊断提供了有效工具。并且为尚不明确的发病机制，如甲醛在帕金森疾病中的水平变化，提供了思路。为进一步的基础研究提供了一个方向。