线粒体靶向荧光探针Cy-SN实现急性肝损伤中Cys/Hcy与GSH动态变化的同步精准鉴别

针对急性肝损伤(ALI)中氧化应激关键生物标志物GSH/Cys/Hcy难以同步检测的难题，武汉工程大学团队开发出线粒体靶向双通道荧光探针Cy-SN。该探针通过NIR/绿色双信号分别响应GSH和Cys/Hcy，成功应用于细胞、斑马鱼及小鼠ALI模型实时监测，并验证了保肝药物疗效及DILI患者血清检测潜力，为肝损伤早期诊断提供新型分子工具。

　　

肝脏作为人体最大的解毒器官，时刻面临着酒精、药物和毒素的侵袭。当过量饮酒或服用对乙酰氨基酚(APAP)等药物时，肝细胞内会爆发"氧化风暴"——大量活性氧(ROS)摧毁细胞的抗氧化防御系统，其中谷胱甘肽(GSH)、半胱氨酸(Cys)和同型半胱氨酸(Hcy)等生物硫醇构成的"抗氧化军团"首当其冲。然而这些硫醇分子结构相似、功能交织，就像穿着"迷彩服"的士兵，传统检测方法难以区分它们各自的消长规律。更棘手的是，线粒体作为氧化应激的"主战场"，其内部的硫醇动态变化与肝损伤进程密切相关，却缺乏精准的观测工具。

武汉工程大学的研究团队在《Dyes and Pigments》发表的研究中，创新性地设计出线粒体靶向荧光探针Cy-SN。这个分子"侦察兵"由IR-780荧光团和7-硝基苯并呋咱(NBD)通过苯二硫键桥接而成，能同时捕捉GSH与Cys/Hcy的动态变化：当遇到GSH时释放近红外(NIR)信号，而与Cys/Hcy反应则产生绿色荧光，犹如装备了"双色夜视仪"。研究人员通过质谱和HPLC验证了其特异性响应机制，在APAP和酒精诱导的肝损伤模型中，观察到随着损伤加重，GSH信号减弱而Cys/Hcy信号增强的"跷跷板效应"。更令人振奋的是，该探针成功检测到丙戊酸钠(VPA)诱导的药物性肝损伤患者血清中硫醇水平的异常波动，为临床诊断提供了新思路。

关键技术包括：1) 基于分子内电荷转移(ICT)机制的双通道探针设计；2) 线粒体靶向性验证实验；3) 急性酒精性肝损伤(AALI)和药物性肝损伤(DILI)小鼠模型构建；4) 临床血清样本检测（来自Δ⁴VPA诱导的DILI患者）。

【设计与合成】

通过理性设计将IR-780染料的线粒体靶向性与NBD的硫醇响应特性结合，合成路线中关键步骤涉及苯二硫醇与IR-780的硫醚键形成，随后引入NBD-Cl构建响应单元。质谱分析证实产物分子量(785.32)与理论值吻合。

【选择性验证】

探针在650nm(NIR)和550nm(绿色)双通道分别响应GSH和Cys/Hcy，对其它活性硫物种(RSS)和活性氧(ROS)无交叉反应。机理研究表明，GSH仅发生硫醚取代，而Cys/Hcy还能通过分子内重排形成氨基取代产物。

【生物应用】

在L-02肝细胞模型中，APAP处理导致NIR信号下降54%而绿色信号上升3.2倍。斑马鱼实验显示酒精暴露组肝脏区域绿色荧光强度增加4.8倍。小鼠活体成像发现N-乙酰半胱氨酸(NAC)治疗可逆转硫醇失衡，与血清ALT/AST水平改善一致。

【临床转化】

检测15例VPA相关DILI患者血清发现，GSH水平较健康对照组降低38.7%，而Hcy升高2.1倍，与临床肝功能指标呈显著相关性(p<0.01)。

这项研究不仅揭示了肝损伤中不同硫醇代谢通路的动态平衡规律，更开创了"一针双检"的线粒体微环境监测新模式。探针Cy-SN犹如植入肝脏的"分子听诊器"，既能评估保肝药物疗效，又能为临床肝损伤诊断提供量化依据。未来通过优化探针药代动力学特性，有望发展成肝损伤早期预警的分子影像工具，推动精准医疗在肝病领域的应用。