近红外比率型荧光探针TMN-S4 在铁死亡相关关节炎H2 Sn 成像中的应用研究

本研究针对铁死亡（ferroptosis）相关关节炎中氢多硫化物（H2 Sn ）的检测难题，开发了近红外比率型荧光探针TMN-S4 。该探针具有高灵敏度（DL=0.38 μM）、优异选择性和低生物毒性，成功实现了细胞及关节炎小鼠模型中H2 Sn 的动态成像，为阐明铁死亡与关节炎的分子机制提供了关键工具。

　　

【研究背景】
在生命科学领域，活性硫物种（RSS）尤其是氢多硫化物（H₂
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，n>1）近年被证实是比硫化氢（H₂
S）更具生物活性的信号分子，参与调控离子通道激活、转录因子调节等关键生理过程。与此同时，铁死亡（ferroptosis）——一种由铁依赖性脂质过氧化驱动的程序性细胞死亡方式，被发现在关节炎病理过程中起核心作用。然而，H₂
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在铁死亡与关节炎关联中的动态变化始终缺乏有效监测手段，传统荧光探针易受环境干扰且难以实现精准定量。

【研究概述】
山西医科大学等机构的研究团队在《Talanta》发表论文，设计出新型近红外比率型荧光探针TMN-S₄
。该探针通过特异性识别H₂
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引发分子内电荷转移（ICT）效应，实现从576 nm到680 nm的荧光红移，成功应用于细胞铁死亡过程及关节炎小鼠模型的H₂
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动态成像，为疾病机制研究提供了突破性工具。

【关键技术】
研究采用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱验证探针光学特性；通过核磁共振（NMR）解析反应机制；利用HeLa细胞模型进行体外成像；建立脂多糖（LPS）诱导的关节炎小鼠模型开展活体实验；结合铁死亡诱导剂（Erastin）和抑制剂（Fer-1）调控H₂
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水平。

【研究结果】

1. 探针性能验证
   TMN-S₄
   与H₂
   S₄
   反应后吸收峰从370 nm红移至433 nm，荧光发射红移104 nm，斯托克斯位移达156 nm。选择性实验显示其对H₂
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   的响应显著优于其他活性硫物种。

2. 细胞水平应用
   在铁死亡诱导的HeLa细胞中，探针成功捕获到ROS触发的H₂
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   水平升高，比率成像显示680 nm/576 nm信号比提升3.8倍。

3. 动物模型验证
   在关节炎小鼠关节部位，TMN-S₄
   检测到H₂
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   表达量较正常组织增加2.3倍，且与铁死亡标志物呈正相关。

【结论与意义】
该研究首次将比率荧光成像技术应用于铁死亡相关关节炎的H₂
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动态监测，证实H₂
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可作为铁死亡进程的新型生物标志物。TMN-S₄
探针的低毒性（细胞存活率>90%）和高穿透性为临床前研究提供了可靠工具，为开发靶向铁死亡-硫代谢通路的关节炎治疗策略奠定基础。论文通讯作者Ting Cao强调，这一发现可能为炎症性关节疾病的早期诊断开辟新途径。