利用荧光纳米探针评估早期动脉粥样硬化小鼠模型进程

动脉粥样硬化（AS）是一种由脂质驱动的慢性炎症性血管疾病，是一系列严重和致命心血管疾病的主要原因，包括心肌梗死和中风，在世界各地都具有高发病率和死亡。动脉粥样硬化早期无明显症状，一般先有脂质和复合糖类积聚，进而纤维组织增生及钙质沉着，导致动脉壁增厚变硬、血管腔狭窄，一旦发展到足以阻塞动脉腔，则该动脉所供应的组织或器官将缺血或坏死。因此对动脉粥样硬化实现早期病情的评估与判断，对于疾病的早期干预具有重要意义。

目前，常用的AS诊断方法，除了常规的血液检测外，主要包括血管内超声（IVUS）、血管内磁共振成像（IVMRI）和光学相干断层扫描（OCT）技术，这些方法都是基于已经形成的斑块。用上述方法检测AS的早期斑块形成存在挑战。为了解决以上问题，山东师范大学唐波教授（点击查看介绍）、张卫教授（点击查看介绍）报道了一种基于MOF的纳米荧光传感器PCN-NP-HPZ，用于pH和磷酸化水平的同时检测与成像，以评估小鼠早期动脉粥样硬化的进展。该传感器用于跟踪动脉粥样硬化斑块形成过程中不同时间阶段血液pH值和磷酸根水平的变化及血管内皮双光子荧光成像。该研究为早期动脉粥样硬化疾病的评估提供了一种新的分析方法。该研究成果于近期发表在Angew. Chem. In. Ed.上。

图1. 纳米传感器PCN-NP-HPZ的合成过程及其在动脉粥样硬化小鼠荧光检测和双光子荧光成像中的应用。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

pH值是研究炎症微环境的重要指标，其变化是由缺氧、乳酸产生和大量激活的巨噬细胞等因素引起。蛋白质磷酸化是调节和控制蛋白质活性和功能的最基本、最普遍和最重要的机制，炎症的发生往往伴随着磷酸化水平的异常。因此，同时检测和成像小鼠体内pH值和磷酸化水平的变化，对于早期动脉粥样硬化疾病的评估具有重要意义。PCN-NP-HPZ能够同时对pH和磷酸根产生响应。在380 nm的激发光下，随着pH的降低，传感器在450-620 nm范围内的荧光升高；同时，在415 nm的激发光下，传感器在620-750 nm范围内的荧光升高。另外，PCN-NP-HPZ传感器在测定磷酸根和pH值时具有良好的选择性，且互不干扰。

图2. 材料的光学特性。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

此外，作者通过血清pH值和磷酸根的变化来判断疾病的进展。血清检测结果显示，动脉粥样硬化小鼠血清pH低于正常小鼠，血清磷酸根含量均高于正常小鼠。同时双光子荧光成像结果显示，与正常小鼠相比，早期AS小鼠主动脉内壁pH值低于正常小鼠；早期动脉粥样硬化小鼠的磷酸化水平高于正常小鼠。

图3. PCN-NP-HPZ双光子荧光成像早期Wistar小鼠主动脉内壁。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

总之，作者构建了一种基于MOFs后修饰的双检测荧光纳米传感器PCN-NP-HPZ，用于同时检测和成像早期AS小鼠的pH水平和磷酸化水平。该研究为早期AS进展的评估和疾病机制的研究提供了一种新的荧光工具。

文章的第一作者是山东师范大学博士研究生李瑾，通讯作者为唐波教授和张卫教授。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Assessing the Progression of Early Atherosclerosis Mice Using a Fluorescence Nanosensor for the Simultaneous Detection and Imaging of pH and Phosphorylation

Jin Li, Na Zhao, Wei Zhang,* Ping Li, Xia Yin, Wen Zhang, Hui Wang, Bo Tang*

Angew. Chem. Int. Ed., 2022, DOI: 10.1002/anie.202215178

导师介绍

唐波

https://www.x-mol.com/university/faculty/12175 

张卫

https://www.x-mol.com/university/faculty/12216