荧光成像研究抑郁症小鼠脑内过氧化物酶体中超氧阴离子的功能

发布时间：2021-03-23 00:06

　　抑郁症是一类发病率极高、治愈率极低的精神疾病,其临床表现复杂多变,具有反复发作的倾向。然而抑郁症的发病机制一直不明确,导致临床上对抑郁症的诊断缺乏金标准,同时缺少有效的治疗方法,使抑郁症的诊疗成为现代医学领域难以攻克的一大难题。抑郁症的发病机制存在多种假说,其中氧化应激是最重要的假说之一。调控细胞内氧化应激过程的重要细胞器——过氧化物酶体,既能产生活性氧自由基（ROS）,又能清除ROS,在维持细胞内的氧化还原平衡方面有着举足轻重的作用。尤其是过氧化物酶体内的超氧阴离子自由基（O₂（·-））是第一个产生的ROS,它的含量直接代表了氧化应激水平的高低;而过氧化氢（H₂O₂）作为生物体内另一类重要的ROS,能够直接参与细胞内多种氧化还原信号转导的调控。目前在抑郁症的发生发展过程中两者的相关性一直未知。荧光成像技术具有“眼见为实”的优势,能够对活体大脑中的多种生物标志物进行实时、原位成像观察。尤其是双光子荧光成像具有高分辨率、高灵敏度、深组织穿透能力等优点,可以对活体组织内的相关生物活性分子进行实时、非侵入性的监测。但由于大脑内... 

【文章来源】：山东师范大学山东省

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【学位级别】：硕士

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探针的结构与识别机理[23]

山东师范大学硕士学位论文3行了成像，发现与对照组相比，细胞和小鼠海马区的GSH含量均下降。这说明生物体内的硫醇含量降低与氧化应激有重要关系。图1-1探针的结构与识别机理[23]唐波课题组设计发展了一种检测抑郁症小鼠脑内乙酰胆碱酯酶（AChE）的双光子荧光探针（图1-2）[24]。作者以AChE抑制剂（Neostigmine）作为特异性识别靶点，利用氮正离子与AChE的水解中心结合，从而设计了一种特异性靶向AChE的双光子荧光探针。反应结束后探针的Pull-push电子效应增强，探针的荧光增强。作者利用双光子荧光成像首次观察到抑郁症小鼠脑内AchE活性的增加，同时还发现AChE的活性增加伴随着ROS的水平上升，说明氧化应激使神经递质水解酶活性增加，导致抑郁症的发生。图1-2探针的结构与识别机理[24]唐波课题组发展了一种用于检测抑郁症小鼠脑内OH的双光子荧光探针（图1-3）[25]。作者受到一种神经保护药物Edaravone的启发，以含氮五元环作为OH的识别位点，利用OH的特异性单电子氧化反应，使探针在与OH反应后开环，分子内电荷转移（ICT）使香豆素荧光增强。探针结构中的脂溶性三氟甲基基团帮助探针穿越血脑屏障。借助该探针，作者观察到高浓度谷氨酸刺激下的细胞中OH浓度的升高和抑郁症小鼠脑内OH水平的增加。利用蛋白质谱分析，作者进一步发现氧化应激过量产生的OH可以引起去乙酰化酶1

山东师范大学硕士学位论文4（SIRT1）的氧化损伤，从而导致了抑郁症的发生。图1-3探针的结构与识别机理[25]Mokoena等人探讨了慢性臭氧吸入对弗林德斯敏感系(FSL)大鼠抑郁、焦虑相关行为、认知和氧化应激脑标记物的影响，还评估了抗氧化剂褪黑激素和抗抑郁药地西普拉明或艾司西酞普兰的反应[26]。实验数据表明，慢性臭氧吸入可引起记忆障碍、焦虑和抑郁样效应，降低皮质和海马的超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性，损害中枢单胺水平，这与抑郁症的症状相似。此外，褪黑素、地西普拉明和艾司西酞普兰的行为和神经化学效应在臭氧存在下大多减弱。这项工作说明臭氧含量升高与抑郁症的发病存在十分密切的关系。唐波课题组设计合成了一种近红外小分子荧光探针用于原位成像抑郁小鼠脑部的O3（图1-4）[27]。探针以类似七甲川花菁的结构作为荧光团，3-烯丁基作为O3的识别基团。当O3存在时，3-烯丁基末端的碳碳双键会与O3发生特异性的环加成反应，增加了“前”七甲川花菁的共轭程度，使近红外荧光信号显著增强。利用该探针，作者观察到在高浓度谷氨酸刺激下的PC12细胞中O3浓度的升高。借助小动物活体成像仪，作者首次观察到抑郁症小鼠脑内O3浓度的升高。更重要的是，作者进一步揭示了小鼠脑中过量产生的O3促进促炎因子（白细胞介素-8）的高表达，最终导致抑郁症的发生。图1-4探针的结构与识别机理[27]


本文编号：3094736