一种次氯酸近红外荧光探针实现高血压干预天然产物的高通量筛选

《European Journal of Medicinal Chemistry》:A Near-Infrared Fluorescent Probe for Hypochlorous Acid Enables High-Content Screening of Natural Products for Hypertension Intervention

【字体: 时间:2026年09月09日 来源:European Journal of Medicinal Chemistry 6.7

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   •开发了一种HClO荧光探针用于抗氧化剂筛选。•原花青素(PC)被鉴定为潜在抗氧化剂。•PC减轻了小鼠的高血压及相关组织损伤。引言高血压(HTN)是全球发病率和死亡率的主要 contributing 因素之一,其不仅涉及持续的血压升高,还包括内皮功能障碍、血管重塑以及进行性靶

  
  • 开发了一种HClO荧光探针用于抗氧化剂筛选。
  • 原花青素(PC)被鉴定为潜在抗氧化剂。
  • PC减轻了小鼠的高血压及相关组织损伤。

引言

高血压(HTN)是全球发病率和死亡率的主要 contributing 因素之一,其不仅涉及持续的血压升高,还包括内皮功能障碍、血管重塑以及进行性靶器官损伤[1]、[2]、[3]、[4]、[5]。尽管现有的抗高血压疗法取得了一定进展,残余心血管风险仍然十分显著[6]。氧化应激和炎症在高血压中密切相关:过量的活性氧(ROS)会降低一氧化氮(NO)的生物利用度,损害血管舒张功能,并促进平滑肌增殖[9]、[10],同时激活炎症通路[7]、[8],形成一个自我放大的恶性循环[11]。在众多炎症性氧化剂中,HClO由活化的白细胞中的髓过氧化物酶(MPO)产生[12],会对蛋白质、脂质和核酸造成氯化损伤[13]、[14],而MPO–HClO轴直接导致血管僵硬度增加和高血压性器官损伤[15]、[16]、[17]。重要的是,已有研究表明抗氧化剂可通过打破这一氧化-炎症恶性循环来延缓高血压的进展。因此,灵敏检测HClO不仅有助于高血压相关氧化应激的早期诊断,还能实现抗氧化候选化合物的高通量筛选,这些化合物有望通过缓解疾病发展、减轻终末期器官损伤而具有治疗潜力。
检测HClO的传统方法,包括比色法、电化学分析、色谱技术以及终点生化测定,通常需要样品前处理,且提供的空间信息有限[18]、[19]。相比之下,小分子荧光探针可将特定分析物的变化转化为易于检测的光学信号,并可在活细胞和动物中实现原位成像[20]、[21]、[22]。可激活荧光探针具有特殊优势,因为其初始荧光背景低,与靶标分析物反应后可转化为强信号,从而提高检测灵敏度和信噪比表现。近红外荧光探针还具有额外的优势,包括减少自荧光、降低光损伤以及改善组织穿透性,使其适用于生物成像应用[23]、[24]、[25]。尽管已开发出多种用于HClO检测的荧光探针,但大多数研究主要侧重于分析性能评价和成像验证[26]。将HClO响应探针与表型化合物筛选及药理学评价相结合的研究仍相对有限。
天然产物是结构多样化合物的重要来源,具有潜在的抗高血压、抗氧化、抗炎和血管保护活性[27]、[28]、[29]、[30]、[31]、[32]。然而,传统的天然产物筛选通常依赖于孤立的分子靶标、单一生化指标或终点药理学终点。这些方法可能无法充分反映与高血压相关的复杂细胞内氧化和炎症微环境。高通量筛选将自动化荧光成像与多参数细胞分析相结合,能够在单细胞水平对荧光强度、细胞数量、形态学特征及群体异质性进行定量评价[33]、[34]。当与疾病相关的荧光探针结合使用时,高通量成像可提供一种以表型为导向的筛选策略,直接鉴定能够在活细胞中调控特定病理分子信号的化合物。这种方法可提高初步筛选的生物相关性,并促进从候选物鉴定向体内药理学验证的过渡。
在本研究中,我们设计并合成了OX-MT,一种HClO响应的近红外荧光探针,并系统评价了其光谱特性、响应动力学、选择性、pH适应性及传感机制。随后通过成像RAW264.7巨噬细胞中外源性和内源性产生的HClO,考察了OX-MT的生物学适用性。采用炎症刺激模型验证OX-MT可视化细胞内HClO产生的能力,而利用血管紧张素II诱导的氧化和炎症细胞模型建立基于OX-MT的高通量表型筛选平台。对天然产物库的筛选鉴定出原花青素(PC)为一种能够显著降低HClO相关荧光的候选化合物。进一步在L-NAME诱导的高血压小鼠模型中,通过收缩压监测、活体荧光成像和组织病理学检查,评价了PC的抗高血压和组织保护作用。因此,本研究建立了一种探针引导的策略,将HClO可视化、高通量表型筛选和体内药理学验证相结合,用于发现具有潜在抗高血压活性的天然产物(方案1)。

章节片段

实验部分

有关化学品和仪器的详细信息、探针合成与表征、储备液配制、光谱程序、细胞成像条件、天然产物库、高通量图像采集与分析、动物处理及组织学操作程序详见补充材料。

OX-MT的设计、合成与传感机制

为开发用于监测生物系统中HClO的近红外荧光探针,我们将氧杂嗪荧光团与一种源自5-甲氧色胺的HClO响应掩蔽单元偶联构建了OX-MT。选择氧杂嗪骨架是因为其长波长光学特性,适用于复杂生物样品中的荧光成像。在完整的探针中,氧杂嗪氮原子的修饰会抑制荧光团的发光态,导致低

结论

在本研究中,我们开发了OX-MT——一种HClO响应的近红外荧光探针,并建立了一种探针引导的策略,整合了分子成像、高通量表型筛选和体内药理学验证。OX-MT表现出低荧光背景、快速开启响应、高选择性、纳摩尔级灵敏度,以及在生理相关条件下的良好性能。该探针能够可视化内源性HClO相关的氧化变化

CRediT作者贡献声明

唐志鑫: 撰写——审阅与编辑,监督指导,资源提供,经费获取,数据管理。陈嘉怡: 资源提供,方法论,调查研究。尹鹤翔: 软件,调查研究,形式分析,数据管理,概念构思。潘子桐: 验证。黄智炜: 软件。王军帅: 软件,资源提供。袁一鸣: 软件,资源提供,调查研究,数据管理。侯可嘉: 撰写——初稿,方法论,概念构思

未被引用的参考文献

[37]。

伦理声明

本研究遵循ARRIVE(动物研究:体内实验报告)指南进行。本研究经山东中医药大学伦理审查委员会批准。(批准编号:SDUTCM20250221001)

利益冲突声明

作者声明不存在已知的财务利益冲突或个人关系可能对本文所述工作产生影响。

致谢

本研究得到国家自然科学基金(资助编号:82505204)、山东省自然科学基金,中国(资助编号:ZR2022QB130和ZR2024MH003)、山东省高校青年科技创新支持计划,中国(项目编号:2024KJN045)、济南市校市融合发展战略程项目,中国(资助编号:JNSK2024021)、中央政府引导资金
侯可嘉|袁一鸣|王军帅|黄智炜|潘子桐|尹鹤翔|陈嘉怡|唐志鑫
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