《Biosensors and Bioelectronics》：An endoplasmic reticulum-targeted near-infrared fluorogenic probe reveals butyrylcholinesterase upregulation and baicalein-mediated neuroprotection in cerebral ischemia-reperfusion injury
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DCIO-B 能够实现针对内源性乙酰胆碱酯酶（BChE）活性的近红外成像。
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BChE 的上调首先在氧糖剥夺/再给氧（OGD/R）细胞和脑中路脉阻塞/再灌注（MCAO/R）小鼠中得到可视化。
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DCIO-B 跟踪了与白藜芦醇神经保护作用相关的 B
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DCIO-B 能够实现针对内源性乙酰胆碱酯酶（BChE）活性的近红外成像。
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BChE 的上调首先在氧糖剥夺/再给氧（OGD/R）细胞和脑中路脉阻塞/再灌注（MCAO/R）小鼠中得到可视化。
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DCIO-B 跟踪了与白藜芦醇神经保护作用相关的 BChE 变化。
引言
脑缺血-再灌注损伤（CIRI）是一种关键的继发性脑损伤过程，即使在缺血性中风后血流恢复后仍可能持续存在（Meng et al. 2025）。尽管血管再通对于保护缺血半影和改善神经功能结果至关重要，但再灌注并不能立即恢复受损脑组织的稳态（Eltzschig and Eckle 2011; Guo et al. 2026）。缺血期间开始的能量衰竭和离子稳态失衡，在再灌注时可能与氧化应激、Ca2+ 失衡、线粒体功能障碍、内质网（ER）压力、血脑屏障（BBB）破坏以及炎症反应相结合，导致脆弱脑区的损伤持续甚至加剧（L et al. 2016; Qin et al. 2022; Zhang et al. 2024）。由于这些病理变化在亚细胞尺度上具有高度的时间依赖性和空间异质性，仅依靠终点组织学或生化分析难以持续监测再灌注过程中的关键分子变化（Zhang et al. 2025）。因此，能够在活细胞水平和体内追踪特定酶活性的能力，可以为 CIRI 的动态研究提供传统终点检测方法无法提供的信息。
丁酰胆碱酯酶（BChE）是一种丝氨酸水解酶，参与胆碱酯的水解和胆碱能稳态的调节（Darvesh et al. 2003）。临床证据表明，急性缺血性中风患者的血清 BChE 活性高于匹配对照组，并且胆碱酯酶活性与白细胞介素-6、C 反应蛋白和纤维蛋白原等炎症标志物相关（Assayag et al. 2010）。这些发现表明，中风后的 BChE 异常可能与炎症状态和胆碱能调节失衡同时发生。然而，外周血中酶活性的变化并不能直接反映缺血脑组织中 BChE 的表达和活性状态，也无法提供其在大脑神经元中的分布空间信息。脑缺血-再灌注引起的蛋白质稳态丧失和细胞应激都与 ER 功能障碍密切相关（Bodalia et al. 2013）。因此，与全组织检测相比，针对 ER 的 BChE 监测可以提供空间分辨的酶活性数据，有助于观察缺血应激条件下的 BChE 变化。
目前，BChE 通常通过比色酶检测、Western blotting 和免疫组织化学方法进行评估（Reid et al. 2013）。虽然这些方法适用于评估总体酶活性或蛋白质表达，但它们通常需要细胞裂解、组织收集或固定，从而难以持续追踪活体系统中的 BChE 动态变化。酶响应荧光探针提供了一种替代策略，将 BChE 催化的反应转化为可测量的光学信号，从而可以在各种生理或病理条件下追踪 BChE 活性的差异。长波长荧光还可以有效减少组织自发荧光和光散射的干扰（Ding and Ren 2023; Jeong et al. 2023; Wu et al. 2026）。近年来，已经开发出多种 BChE 响应的近红外（NIRF）荧光探针，用于活细胞或动物成像，并且也有报道了内质网中内源性 BChE 的变化（Cui et al. 2025; Dirak et al. 2024; Lin et al. 2025; Liu et al. 2018; Ma et al. 2026; Shao et al. 2026; Sun et al. 2025）。然而，现有的研究主要集中在阿尔茨海默病和 BChE 抑制剂的研究上，关于 CIRI 是否伴随脑组织中 BChE 活性的改变仍需进一步探讨（Bajad et al. 2025; Guo et al. 2023; Hou et al. 2026; Peng et al. 2026; Wang et al. 2024; Yu et al. 2024）。
本文构建了一种可被 BChE 激活的 NIRF 探针 DCIO-B。在 BChE 存在的情况下，DCIO-B 会在 660 nm 处产生明显的荧光增强。该探针表现出有效的 ER 靶向性，并成功应用于氧糖剥夺/再给氧（OGD/R）处理的 PC12 细胞以及经历脑中路脉阻塞/再灌注（MCAO/R）的小鼠中的 BChE 荧光成像（图 1）。在 OGD/R 处理的细胞和 MCAO/R 脑组织中观察到 DCIO-B 的荧光增强，而白藜芦醇干预则降低了荧光信号，同时减轻了缺血损伤。这些发现直接证明了 CIRI 期间 BChE 活性的动态变化。我们预期 DCIO-B 可以作为一种可靠的工具，用于监测 BChE 的动态变化，并为 CIRI 的精确诊断及其病理机制的研究提供一种分子成像方法。
章节片段
材料与设备
有关材料、仪器、荧光测量、分析物溶液制备、细胞毒性检测、细胞培养和 OGD/R 细胞模型建立的详细信息见支持信息。
(E)-4-(2-(3-(二氰亚甲基)-5,5-二甲基环己-1-烯-1-基)乙烯基)-2,6-二氟苯基辛酸（DCIO-B）的合成。化合物 DCI2F 是根据文献中描述的方法制备的（Geng et al. 2023）。为了制备 DCIO-B，使用了化合物 3（97.8 mg, 0.3 mmol）
分子设计
选择二氰异佛尔酮衍生物作为荧光团骨架，因为它们具有结构可调性和 favorable 光物理性质，非常适合用于构建基于分子内电荷转移（ICT）的荧光系统（Dai et al. 2023）。在此基础上，引入了辛酸基团作为 BChE 识别单元，从而得到 DCIO-B。其设计原理依赖于酚羟基的酯化和阻断。
结论
总之，设计了一种针对 ER 的 NIRF 探针 DCIO-B，用于实时非侵入性监测 BChE 活性。DCIO-B 中的辛酸识别基团可被 BChE 选择性地水解，从而激活 NIR 荧光信号。在 OGD/R 细胞模型中，DCIO-B 的荧光显著增强，同时 BChE 蛋白表达也升高。白藜芦醇处理后，荧光信号和 BChE 蛋白表达均降低。
CRediT 作者贡献声明
贾天：监督。刘启兵：监督、项目管理、资金获取。刘恒：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理、资金获取、概念构思。魏学涵：验证、数据管理。叶碧山：方法学、数据管理。徐宁格：验证。黄欣宇：数据管理。于Fabiao：监督、资金获取、概念构思。冉凌宇：撰写——初稿、方法学
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了< span id="gs1">国家自然科学基金（22461020, 82460709, 81960663）、海南省科技专项资金（ZDYF2026SHFZ089）、中国青年创业就业科技创新研究项目（20251202-01）以及神经病学和肿瘤药物开发国家重点实验室（SKLSIM-F-2025033）的支持。
< div>Lingyu Ran | Bishan Ye | Xuehan Wei | Xinyu Huang | Ningge Xu | Jia Tian | Heng Liu | Qibing Liu | Fabiao Yu
