基于罗丹明B荧光探针的铁死亡过程中内源性次氯酸的可视化研究

《Analytica Chimica Acta》:Visualization of Endogenous Hypochlorous Acid During Ferroptosis Based on Rhodamine B Fluorescent Probe

【字体: 时间:2026年02月15日 来源:Analytica Chimica Acta 6

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  铁死亡中HClO的动态检测及保护机制研究。通过设计RDM-577荧光探针,实现HClO高灵敏度(5.8nM)检测,并揭示GSH对GPX4降解的防护作用。该探针在体外细胞实验和活体小鼠肝病患者模型中均表现出优异的荧光响应特性,为解析铁死亡分子机制提供新工具。

  
马世达|张书杰|姜菲菲|史佐勇|刘燕|季宇航|周金
中国山东省第二医科大学药学院、公共卫生学院,潍坊 261053

摘要

次氯酸(HClO)在铁死亡(ferroptosis)过程中起着关键作用,但其相关的具体分子机制仍不明确。为了检测铁死亡细胞中的HClO变化,研究人员巧妙地设计了一种能够检测细胞内HClO的荧光激活探针RDM-577。该探针对HClO的反应表现出显著的荧光增强(F/F0=35),从而能够在体外体内环境中灵敏地检测HClO。此外,该探针还具有出色的性能特点,如极低的检测限(5.8 nM)。因此,它能够有效追踪铁死亡细胞中HClO水平的动态变化。通过成像铁死亡过程中的HClO变化,我们观察到GSH可以防止由铁死亡诱导剂引发的GPX4降解。值得注意的是,RDM-577能够在体内精确识别炎症部位,并在肝炎的小鼠模型中显示出强烈的荧光信号。这项工作开发了一种用于铁死亡细胞内HClO活体成像的荧光激活探针,为进一步研究铁死亡的具体分子机制提供了潜力。

部分内容

引言

铁依赖性调控的细胞死亡,即铁死亡(ferroptosis),参与了众多重要的生理和病理过程,包括发育、免疫、肿瘤抑制和神经退行性病变。[1],[2],[3] 铁死亡是由抗转运蛋白(system XC?)或谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)的失活驱动的,同时会产生大量的脂质活性氧(ROS)[4]。作为一种高活性的ROS,次氯酸(HClO)可以被生成

光谱测量程序

除非另有说明,所有吸收光谱和荧光光谱均在室温下的10 mM pH 7.4磷酸盐缓冲液中测量。探针以1 mM的储备溶液溶解在DMSO中,然后稀释至磷酸盐缓冲液中的最终浓度为10 μM。随后,将不同量的分析物(包括过氧化氢、其他活性氧和生理活性化合物)引入上述溶液中。

探针RDM-577的设计与合成

RDM-577及其相关中间体按照方案S1中的步骤合成,并通过1H NMR、13C NMR和高分辨率质谱(HRMS)(图S1–S3)进行了表征。简单来说,RDM-577是通过两步法从罗丹明B制备得到的。首先,将罗丹明B与肼在水二甲烷中反应生成罗丹明B肼盐;然后在三氟乙酸的催化下,进一步生成中间体

结论

总之,我们开发了一种高灵敏度和选择性的HClO检测荧光探针。当暴露于HClO时,该探针在574 nm处的荧光信号增强了35倍。由于其足够的灵敏度,该探针能够在LPS和铁死亡诱导剂处理期间检测活体HeLa细胞中的外源性HClO和内源性HClO,从而量化与药物相关的不良效应,包括氧化应激。结合实时成像技术,

CRediT作者贡献声明

姜菲菲:方法学研究。张书杰:资金获取、数据分析。马世达:方法学研究。周金:写作、审稿与编辑。季宇航:软件支持。刘燕:验证工作。史佐勇:方法学研究

利益冲突

声明不存在利益冲突。

利益冲突声明

? 作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

我们感谢以下机构的财政支持:国家自然科学基金(项目编号:21705120)、山东省高等教育优秀青年创新团队项目(项目编号:2019KJM008)、山东省自然科学基金(项目编号:ZR2023MB001、ZR2025QC908和ZR2017LB016)、泰山学者计划专项基金(项目编号:tsqn202211231)以及圆渡学者基金会
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