内质网靶向比率型近红外荧光探针DSA:实现药物性肝损伤中ONOO-诱导ER-phagy的可视化监测

【字体: 时间:2025年04月29日 来源:Biosensors and Bioelectronics 10.7

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  针对药物性肝损伤(DILI)中过氧亚硝酸盐(ONOO-)检测的难题,山西白求恩医院团队设计出内质网(ER)靶向比率型近红外(NIR)荧光探针DSA。该探针以二氰基异佛尔酮为荧光团,通过芳基硼酸酯识别ONOO-,具有172 nm大斯托克斯位移和98 nM检测限,成功实现活细胞ER-phagy过程动态监测及对乙酰氨基酚(APAP)肝毒性的精准评估,为DILI机制研究提供新型分子工具。

  

药物性肝损伤(DILI)已成为现代医学面临的重大挑战,据统计超过1000种药物可能引发肝损伤,这也是已批准药物撤市的首要原因。肝脏作为内源性抗氧化剂的主要产生器官,极易受到活性氧(ROS)和活性氮(RNS)的急性损伤。其中过氧亚硝酸盐(ONOO-)因其强氧化和硝化能力,能破坏细胞内蛋白质和核酸等大分子,已被确认为DILI的关键生物标志物。然而,现有检测方法存在组织穿透深度不足、易受环境干扰等局限,特别是缺乏能动态监测内质网(ER)这一关键细胞器应激过程的分子工具。

山西白求恩医院的研究团队在《Biosensors and Bioelectronics》发表的研究中,创新性地开发了ER靶向比率型近红外荧光探针DSA。该探针巧妙结合二氰基异佛尔酮荧光团的大斯托克斯位移特性与芳基硼酸酯对ONOO-的特异性响应,通过三步合成法构建而成。研究采用光谱分析验证探针性能,细胞成像追踪ER-phagy动态过程,并建立APAP诱导的小鼠肝损伤模型进行活体验证。

Rational design of fluorescent probes
通过分子设计比较发现,以丁香醛为桥联基团的DSA探针相比萘醛衍生物DHA具有更优的比率响应特性。密度泛函理论计算表明,DSA与ONOO-反应后共轭体系扩展,导致吸收红移和荧光发射从绿色(538 nm)转变为近红外(710 nm)。

Conclusion
DSA探针展现出三大突破性优势:1) 比率检测模式使ONOO-定量不受探针浓度影响;2) 172 nm超大斯托克斯位移有效避免激发光干扰;3) ER靶向能力首次实现营养缺乏和ONOO-诱导的ER-phagy过程可视化。在APAP肝损伤模型中,DSA成功捕捉到肝组织ONOO-水平异常升高,检测限达98 nM,显著优于现有探针。

这项研究不仅为DILI机制研究提供了革命性工具,其ER靶向设计策略更为其他细胞器特异性探针开发指明方向。探针展现的深组织穿透能力和动态监测特性,为临床肝毒性早期诊断和药物开发评估开辟了新途径。值得注意的是,DSA检测到的ER-phagy过程与肝细胞自我保护机制的直接关联,为理解DILI中细胞器自噬调控网络提供了重要线索。

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