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近红外双光子荧光探针动态实时监测大鼠癫痫模型中过氧亚硝酰的波动

作者：X-MOL 2021-01-26

过氧化亚硝酰 (ONOO^-) 是超氧化物 (O₂^·-) 和一氧化氮 (NO) 反应产生的一种寿命较短的高活性物质，在各种病理生理过程中起重要作用。ONOO^-的异常水平与许多疾病相关，包括神经退行性疾病、心血管疾病、炎症性疾病、癫痫病和癌症。癫痫是一种慢性神经退行性疾病，会导致短暂的脑功能障碍。作为一个复杂的生理过程，癫痫发作是自发的，反复的，并且与氧化应激和线粒体功能障碍息息相关。此外，ONOO^-被认为是癫痫早期诊断的重要指标。过表达的ONOO^-对一系列生物靶标（如DNA，脂质和蛋白质）造成不可逆转的损害，并进一步导致神经元细胞死亡。因此，实时监测细胞和活体内ONOO^-的变化有利于阐明它在癫痫疾病中的作用机制。

基于此，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动态实时监测大鼠癫痫模型中过氧化亚硝酰的波动。

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图1. 探针结构和对ONOO^-检测的机制

本工作建立了大鼠癫痫模型，利用探针实时检测ONOO^-的动态变化。与正常大鼠相比，癫痫大鼠表现出明显的抽搐、身体僵硬等特征。此外，在癫痫大鼠中ONOO^-的水平呈现先增加后降低的趋势，如果在短时间内ONOO^-不能得到及时消除，会进而引起神经元的损伤，而白藜芦醇可有效缓解神经元损伤。因此，该探针可以作为有力的成像工具动态监测组织和或体内ONOO^-的波动。

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图2. 探针用于活体成像大鼠脑组织海马区域ONOO^-

综上，作者开发了一种新的近红外荧光探针DCM-ONOO，用以追踪活细胞和体内ONOO^-的动态变化。该探针具有很高的灵敏度和特异性，探针基于分子内电荷转移响应机制可以快速检测到ONOO^-。结合双光子荧光成像，DCM-ONOO可以有效地观察诱发的癫痫大鼠模型海马区的内源性ONOO^-，实验结果证明异常高水平的ONOO^-和癫痫发作以及神经元损伤之间呈正相关。此外，白藜芦醇可以有效抑制ONOO^-的过表达和神经元的损伤，具有缓解癫痫的潜力。探针DCM-ONOO可能具有巨大的临床医学转化潜力，可作为强大的化学工具实时跟踪ONOO^-波动并进一步帮助诊断癫痫病。

这一成果近期发表在Analytical Chemistry （中科院一区，IF=6.785）上。

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