脂质激活超灵敏探针揭示阿尔茨海默病中铁离子(Fe3+)时空动态变化及其病理意义

本研究开发了一种新型脂质激活荧光探针NRA，通过高选择性检测Fe3+的动态分布，揭示了Fe3+与淀粉样斑块（Aβ）及脂质代谢的空间共定位关系。结合荧光寿命成像（FLIM）技术，首次发现Fe3+在AD不同阶段及脑区的特异性分布模式，为阐明铁代谢异常在AD发病机制中的作用提供了新视角。

　　

Highlight

本研究通过设计合成脂质激活探针NRA，实现了对Fe³⁺的高灵敏度、高选择性检测，并首次在AD模型中系统揭示了Fe³⁺的时空动态分布规律及其与脂质代谢紊乱的协同作用机制。

Materials and Instruments

材料与仪器相关信息见支持信息。

Synthesis of NRA

NRA的合成路线如方案S1-S2所示，具体步骤详见支持信息。目标产物经核磁共振（NMR）和高分辨质谱（HRMS）表征（图S27–S29）。

Exogenous Fe³⁺ experiments

外源性Fe³⁺实验中，PC12细胞经100 μM Fe³⁺溶液（pH 7.0–7.4）处理7小时后进行检测。

Design, Synthesis and Optical properties of NRA

为赋予探针脂质激活与血脑屏障（BBB）穿透能力，我们采用二乙氨基取代的氧杂蒽类结构作为核心骨架。该结构具有独特的电子云分布和共轭体系，不仅能增强荧光强度与脂溶性，还可实现大斯托克斯位移。此外，我们在探针中引入希夫碱结构作为Fe³⁺的特异性识别位点。

Conclusion

本研究强调Fe³⁺在AD进程中的关键作用。脂质激活探针NRA展现出优异的选择性、靶向性及体内外检测性能。在AD模型细胞中，Fe³⁺水平随疾病进展显著升高；体内实验进一步揭示Fe³⁺与淀粉样斑块的共定位现象及其在脂质富集区域的空间分布特征。