基于恶/噻嗪的荧光探针在阿尔茨海默症检测中的应用研究
发布时间：2022-01-17 07:40
阿尔茨海默症（AD）是一种特别常见的神经退行性疾病,严重损害老年人群的身心健康。虽然,目前AD的发病机制尚不清楚,但许多研究者提出了一系列相关性的病理假说,包括淀粉样级联假说、氧化应激假说和金属稳态失衡假说等。荧光探针由于其价格低廉、合成简单、使用方便和响应速度快等优点而被广泛应用于AD病理性蛋白的检测。此外,相关证据表明AD的发病机制与活性氧（ROS）和铜（Ⅱ）离子密切相关,针对活性氧和铜（Ⅱ）离子的检测以及探索其与AD的相关性就显得格外重要。次氯酸（HOCl）是最为常见的一种活性氧,在AD的大脑中广泛存在。因此,开发能够快速检测HOCl和Cu2+的高选择性和灵敏性的荧光探针成为当下的研究热点。首先,我们利用恶嗪1的还原形式和氧化形式之间荧光的显著变化设计并合成了两个荧光探针BC-2和BC-3,用于特异性检测HOCl。探针BC-2和BC-3在HOCl存在下能够释放出荧光团恶嗪1,并伴随着近红外荧光强度的显著增加和溶液颜色从无色到蓝色的变化。值得注意的是,探针BC-3在细胞和小鼠模型中对HOC1均表现出高的选择性、高的灵敏度和快速的响应能力。随后,我们开发了基于恶...
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：122 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
体内两种主要Aβ物种的氨基酸序列以及几种分泌酶切割APP蛋白的相应位置
1绪论4假设指导了近几十年来大多数关于Tau蛋白功能的相关研究。然而，Tau蛋白还具有保护微管免于切断、调节突触功能、微管运输和MAP激酶（mitogen-activatedproteinkinases）激活等功能[30]。此外，在不同的大脑组织中发现了不同比例的Tau蛋白构型，这意味着每种Tau蛋白可能发挥不同的功能。图1.3六种人类Tau蛋白异型的构成示意图。关键的PHF6片段以及K18蛋白序列的位置分别以红色和紫色显示[31]。尽管人们很早就认识到神经原纤维缠结（neurofibrillarytangles，NFTs）是阿尔茨海默症患者大脑中的主要蛋白质沉积物之一，但直到上个世纪60年代才将神经原纤维缠结鉴定为聚集的Tau蛋白緾结。来自人脑的Tau蛋白具有多个潜在的磷酸化位点，当Tau蛋白异常磷酸化后就会从微管中解离形成成对的螺旋纤维，最后在细胞内聚集形成NFTs。因此，从NFTs中分离出的Tau蛋白具有较高的磷酸化程度。在人脑中天然的蛋白质平均具有两个磷酸基团，而在NFTs中分离的Tau蛋白被发现拥有高达8个磷酸化残基。虽然，这种Tau蛋白过度磷酸化的确切机制尚不清楚，但它很可能源于细胞中的磷酸酶和磷酸激酶对蛋白稳态的干扰。目前，Tau蛋白存在大脑的整个神经元中，主要富集于神经元的轴突部位[31]。正常情况下，Tau蛋白是促进细胞微管骨架稳定的重要组成部分。然而，在Tau过度磷酸化后会从微管中解离出来形成可溶性的磷酸化Tau蛋白（称为原纤维前体），聚集之后形成不溶性成对螺旋直丝，从而进一步构成神经原纤维缠结（图1.4）。研究人员推论，功能性的Tau蛋白减少会造成微管结合能力缺失
1绪论5从而引起细胞骨架的不稳定，而NTFs的产生会阻碍神经元的轴突运输，最终导致神经功能性障碍和神经元死亡。除此之外，NFTs还是其他神经退行性疾病的普遍特征，如唐氏综合征，肌萎缩侧索硬化症、帕金森病等，因此这些疾病统称为Tau蛋白病[32]。考虑到在其他Tau蛋白病变的潜在适用性，因此探索针对抑制Tau蛋白聚集的治疗手段是至关重要的。图1.4过度磷酸化的Tau蛋白从微管中解离后形成成对螺旋和更紧密缠绕的直丝从而导致NTFs[31]。1.2.3金属离子失衡假说金属离子在生物过程中起着重要作用，例如稳定各种蛋白质或核酸构型，作为第二信使和金属酶的活性位点等。铜、锌和铁是人体内占有比例最高的三种金属离子，这三种金属离子的浓度与神经退行性疾病的发病进程密切相关[33]。铁和铜由于具有多种价态，因此能够在生物系统中对O2进行捕获、储存、运输和利用。大气中的氧气处于三重自旋状态，使得大多数有机分子很难与O2进行相互作用，所以要在生物体内利用O2就必须克服这种固有特征。铁和铜都能够与O2进行配位，并通过氧化循环将相对不活泼的三重态氧转变为高反应活性的单重态氧。虽然单线态氧赋予生物体强大的驱动力，但是在一定程度上它也极易引起生物体内的氧化应激，从而造成显著的氧化损伤。一般来说，生物体内形成了一系列复杂的氧化应激制衡机制，并通过能量依赖的方式调节相关的制衡机制。但是，制衡机制的调节效率会随着年龄的增长而逐渐下降，从而导致机体的氧化损伤增加。因此，年龄是引发神经退行性疾病最大的潜在因素[34,35]。锌离子作为一种神经递质，在神经突触前后反应中起着重要作用[36-38]。更为重要的是，Aβ
本文编号：3594330
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：122 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
体内两种主要Aβ物种的氨基酸序列以及几种分泌酶切割APP蛋白的相应位置
1绪论4假设指导了近几十年来大多数关于Tau蛋白功能的相关研究。然而，Tau蛋白还具有保护微管免于切断、调节突触功能、微管运输和MAP激酶（mitogen-activatedproteinkinases）激活等功能[30]。此外，在不同的大脑组织中发现了不同比例的Tau蛋白构型，这意味着每种Tau蛋白可能发挥不同的功能。图1.3六种人类Tau蛋白异型的构成示意图。关键的PHF6片段以及K18蛋白序列的位置分别以红色和紫色显示[31]。尽管人们很早就认识到神经原纤维缠结（neurofibrillarytangles，NFTs）是阿尔茨海默症患者大脑中的主要蛋白质沉积物之一，但直到上个世纪60年代才将神经原纤维缠结鉴定为聚集的Tau蛋白緾结。来自人脑的Tau蛋白具有多个潜在的磷酸化位点，当Tau蛋白异常磷酸化后就会从微管中解离形成成对的螺旋纤维，最后在细胞内聚集形成NFTs。因此，从NFTs中分离出的Tau蛋白具有较高的磷酸化程度。在人脑中天然的蛋白质平均具有两个磷酸基团，而在NFTs中分离的Tau蛋白被发现拥有高达8个磷酸化残基。虽然，这种Tau蛋白过度磷酸化的确切机制尚不清楚，但它很可能源于细胞中的磷酸酶和磷酸激酶对蛋白稳态的干扰。目前，Tau蛋白存在大脑的整个神经元中，主要富集于神经元的轴突部位[31]。正常情况下，Tau蛋白是促进细胞微管骨架稳定的重要组成部分。然而，在Tau过度磷酸化后会从微管中解离出来形成可溶性的磷酸化Tau蛋白（称为原纤维前体），聚集之后形成不溶性成对螺旋直丝，从而进一步构成神经原纤维缠结（图1.4）。研究人员推论，功能性的Tau蛋白减少会造成微管结合能力缺失
1绪论5从而引起细胞骨架的不稳定，而NTFs的产生会阻碍神经元的轴突运输，最终导致神经功能性障碍和神经元死亡。除此之外，NFTs还是其他神经退行性疾病的普遍特征，如唐氏综合征，肌萎缩侧索硬化症、帕金森病等，因此这些疾病统称为Tau蛋白病[32]。考虑到在其他Tau蛋白病变的潜在适用性，因此探索针对抑制Tau蛋白聚集的治疗手段是至关重要的。图1.4过度磷酸化的Tau蛋白从微管中解离后形成成对螺旋和更紧密缠绕的直丝从而导致NTFs[31]。1.2.3金属离子失衡假说金属离子在生物过程中起着重要作用，例如稳定各种蛋白质或核酸构型，作为第二信使和金属酶的活性位点等。铜、锌和铁是人体内占有比例最高的三种金属离子，这三种金属离子的浓度与神经退行性疾病的发病进程密切相关[33]。铁和铜由于具有多种价态，因此能够在生物系统中对O2进行捕获、储存、运输和利用。大气中的氧气处于三重自旋状态，使得大多数有机分子很难与O2进行相互作用，所以要在生物体内利用O2就必须克服这种固有特征。铁和铜都能够与O2进行配位，并通过氧化循环将相对不活泼的三重态氧转变为高反应活性的单重态氧。虽然单线态氧赋予生物体强大的驱动力，但是在一定程度上它也极易引起生物体内的氧化应激，从而造成显著的氧化损伤。一般来说，生物体内形成了一系列复杂的氧化应激制衡机制，并通过能量依赖的方式调节相关的制衡机制。但是，制衡机制的调节效率会随着年龄的增长而逐渐下降，从而导致机体的氧化损伤增加。因此，年龄是引发神经退行性疾病最大的潜在因素[34,35]。锌离子作为一种神经递质，在神经突触前后反应中起着重要作用[36-38]。更为重要的是，Aβ
本文编号：3594330
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