双通道荧光探针Cou-LPO4实现活细胞中脂质过氧化与脂滴积累的同步可视化研究

针对脂质过氧化(LPO)与脂滴(LDs)异常积累在疾病发生中的协同作用机制不明的问题，南京理工大学团队开发了首个双响应荧光探针Cou-LPO4。该探针通过560 nm（响应LOO•）和640 nm（响应LDs）双通道信号，成功应用于铁死亡诱导模型和非酒精性脂肪肝(NAFLD)细胞模型，为代谢性疾病早期诊断提供了新型分子工具。

　　

在细胞代谢紊乱相关疾病研究中，脂质过氧化(LPO)与脂滴(LDs)积累如同"恶性循环的双生子"——LPO产生的脂质过氧自由基(LOO•)会破坏细胞膜完整性，而LDs的异常堆积又可能加剧氧化应激。尽管已有单功能荧光探针分别检测LPO（如C11-BODIPY）或LDs（如Nile Red），但两者动态关联的实时观测始终是技术盲区。这种局限性严重阻碍了对非酒精性脂肪肝(NAFLD)、神经退行性疾病等病理机制的解析。

南京理工大学的研究团队在《Analytica Chimica Acta》发表的研究中，通过精巧的分子设计将香豆素骨架与肉桂醛衍生物结合，开发出首个双通道响应探针Cou-LPO4。该探针创新性地利用分子转子特性：其共轭双键既能被LOO•特异性氧化断裂（触发560 nm绿色荧光），又可因LDs的疏水环境限制分子内旋转（产生640 nm红色荧光）。这种"一箭双雕"的设计实现了在活细胞内对两个关键病理事件的同步追踪。

关键技术包括：1）基于Knoevenagel缩合反应构建香豆素-肉桂醛杂化体系；2）通过引入二甲氨基和丙二腈调控探针光谱性质；3）采用CumOOH/Hemin体系模拟LOO•生成环境；4）建立RSL3/erastin诱导的铁死亡模型和OA诱导的NAFLD细胞模型。

【光学性能验证】
光谱测试显示Cou-LPO4对LOO•的检测限达0.14 μM，且不受•OH、ONOO^-
等活性氧干扰。在油酸处理的HepG2细胞中，红色通道信号较对照组增强5.8倍，证实其LDs响应能力。

【铁死亡监测应用】
在RSL3处理的细胞中，Cou-LPO4绿色荧光强度随时间线性增长（R²
=0.987），与铁死亡标志物ACSL4表达呈正相关，首次实现铁死亡进程中LOO•生成的动态量化。

【NAFLD机制揭示】
在NAFLD模型中，探针同步捕捉到LOO•水平升高（+217%）与LDs积累（+184%）的时空关联，证实氧化应激与脂质代谢紊乱的恶性循环是疾病进展的关键驱动力。

这项研究突破了传统单参数检测的局限，Cou-LPO4的创新性体现在三个方面：首先，其560/640 nm双通道信号避免了光谱串扰，信噪比优于商业染料组合；其次，对LOO•的选择性源于精确的分子轨道设计，其HOMO能级(-5.31 eV)与LOO•氧化电位完美匹配；最重要的是，该工具首次揭示NAFLD中LPO与LDs积累存在正反馈机制——LOO•通过激活DGAT2促进甘油三酯合成，而LDs的堆积又加剧线粒体氧化应激。这些发现为开发靶向脂质代谢-氧化应激交叉节点的治疗策略提供了新思路。

正如研究者Jianguo Fang团队强调的，Cou-LPO4的价值不仅在于技术突破，更在于它开启了"可视化代谢异常-氧化损伤互作网络"的研究范式。未来或可拓展应用于动脉粥样硬化、阿尔茨海默病等同样存在LPO-LDs紊乱的疾病研究，为理解这类疾病的共性机制提供分子尺度的观测窗口。