科研进展：双响应荧光探针监测缺氧胁迫下超氧阴离子和多硫化氢的联动变化

双响应荧光探针监测缺氧胁迫下超氧阴离子和多硫化氢的联动变化

Sequential Detection of Superoxide Anion and Hydrogen Polysulfides under Hypoxic Stress via a Spectral-Response-Separated Fluorescent Probe Functioned with a Nitrobenzene Derivative

适当的供氧维持着细胞的正常生理活动，缺氧可引起一系列生理功能障碍，与各种疾病密切相关，包括癌症、炎症性疾病、神经退行性疾病和心血管疾病。缺氧胁迫可引起机体应激反应来响应供氧不平衡，进而引发活性氧的爆发，最后诱导细胞凋亡。为了防止这些损害，细胞有复杂的抗氧化调节系统，以维持氧化还原稳态。多硫化氢(H₂S_n，n>1)是活性硫物种的一类，具有高度还原性和亲核性，能够清除氧化剂和细胞内亲电子试剂。有趣的是，H₂S_n是由内源性H₂S被活性氧氧化产生的。H₂S_n和活性氧之间的相互依赖和相互制衡关系驱动了氧化还原动态平衡。因此，实时监测细胞内H₂S_n和活性氧的变化有利于阐明它们在活细胞信号转导和氧化还原状态稳态调节中的交互作用。

基于此，海南医学院急救与创伤研究教育部重点实验室功能材料与分子影像研究团队于法标教授和中科院烟台海岸带研究所陈令新研究员合作设计了一种双响应荧光探针HCy-ONO用于联动检测缺氧胁迫下超氧阴离子和多硫化氢。

探针结构和对O₂^?-/H₂S_n联合检测的机制

The structure and proposed reaction mechanism of HCy-ONO for O₂^?? and H₂S_n detection.

由于发炎的组织会产生大量活性氧。选择小鼠急性腹膜炎模型作为发炎模型，利用探针实时检测超氧阴离子和多硫化氢变化。与正常小鼠相比，急性腹膜炎小鼠表现出严重的水肿和充血。与正常小鼠相比，在急性腹膜炎小鼠中活性氧的水平一直增加，H₂S_n的产生是有限的，呈现先增加后降低的趋势，活性氧不能得到及时消除。因此，该探针可以通过活体成像辨别正常组织和发炎组织。

探针用于活体成像BALB/c小鼠腹腔中O₂^·-和H₂S_n

Imaging of O₂^?? and H₂S_n in peritoneal cavity of BALB/c mice.

这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上，JCR一区top，IF=6.35.

Min Gao, Xia Zhang, Yue Wang , Qingluan Liu,  Fabiao Yu,* Yan Huang, Caifeng Ding,* and Lingxin Chen*， Sequential Detection of Superoxide Anion and Hydrogen Polysulfides under Hypoxic Stress via a Spectral-Response-Separated Fluorescent Probe Functioned with a Nitrobenzene Derivative，Anal. Chem.2019, 91, 12, 7774-7781.  论文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.analchem.9b01189#