抑郁症相关活性分子的荧光成像★

doi:10.6023/A23040191

化学学报 ›› 2023, Vol. 81 ›› Issue (9): 1255-1264.DOI: 10.6023/A23040191 上一篇

所属专题：庆祝《化学学报》创刊90周年合辑

综述

抑郁症相关活性分子的荧光成像^★

车飞达, 赵晓茗, 张馨, 丁琪, 王昕^*(), 李平^*(), 唐波^*()

山东师范大学化学化工材料与科学学院济南 250014

投稿日期:2023-04-30 发布日期:2023-06-27

作者简介:

车飞达, 山东师范大学化学化工与材料科学学院在读博士研究生. 研究方向为抑郁症相关分子的细胞与活体荧光成像.

赵晓茗, 山东师范大学化学化工与材料科学学院在读硕士研究生. 研究方向为抑郁症相关分子的细胞与活体荧光成像.

张馨, 在山东师范大学化学化工与材料科学学院在读硕士生. 研究方向为抑郁症相关分子的细胞与活体荧光成像.

丁琪, 山东师范大学化学化工与材料科学学院在读博士研究生. 研究方向为抑郁症相关分子的细胞与活体荧光成像.

王昕, 2020年毕业于山东师范大学, 获博士学位. 主要从事抑郁症相关活性分子的细胞与活体荧光成像工作.

李平, 2008年毕业于山东师范大学, 获博士学位. 1998年加入山东师范大学, 现任化学化工与材料科学学院教授, 国家百千万人才工程入选者、泰山特聘教授、长江学者创新研究带头人. 主要从事新型荧光探针的构建及细胞与活体荧光成像研究工作.

唐波, 1994年获南开大学博士学位. 同年进入山东师范大学化学化工与材料科学学院担任教授, 为国家杰出青年科学家基金获得者, “973计划”首席科学家. 主要从事分析化学及细胞与活体荧光成像研究工作.

^★庆祝《化学学报》创刊90周年.

基金资助:
国家自然科学基金(22134004); 国家自然科学基金(21927811); 国家自然科学基金(22074083); 及山东省自然科学基金(ZR2020ZD17)

Fluorescence Imaging of Active Molecules Associated with Depression^★

Feida Che, Xiaoming Zhao, Xin Zhang, Qi Ding, Xin Wang(), Ping Li(), Bo Tang()

Shandong Normal University, College of Chemical Materials and Science, Jinan 250014

Received:2023-04-30 Published:2023-06-27
Contact: *E-mail: xinwang@sdnu.edu.cn; lip@sdnu.edu.cn; tangb@sdnu.edu.cn
About author:
^★Dedicated to the 90th anniversary of Acta Chimica Sinica.
Supported by:
The National Natural Science Foundation of China(22134004); The National Natural Science Foundation of China(21927811); The National Natural Science Foundation of China(22074083); The Natural Science Foundation of Shandong Province of China(ZR2020ZD17)

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摘要/Abstract

抑郁症是抑郁障碍的一种典型情况, 给家庭和社会带来了极大的负担. 目前病因及发病机制的不明确性极大地阻碍了有效抗抑郁药物的开发. 抑郁症相关的活性分子例如活性氧、神经递质及蛋白质等水平变化在抑郁症的发生发展中扮演着关键角色. 因此检测抑郁症相关活性分子对于理解抑郁症的发病机制尤为重要. 荧光成像具有高灵敏度、直观、原位及实时等优点, 因此, 荧光成像技术已经成为监测抑郁症相关活性分子的有效方法. 迄今为止, 研究者们利用荧光成像技术实现了多种抑郁症相关活性分子的成像检测. 综述了近五年抑郁症相关活性分子中的活性氧自由基(ROS), 神经递质和相关酶的荧光成像检测的部分研究进展, 并着重在相关荧光探针的发展方面进行了探讨和展望.

关键词: 抑郁症, 荧光成像, 活性氧, 神经递质, 酶

Depression is a typical condition of depressive disorder, which takes great burden to family and society. However, the current uncertainty about the etiology and pathogenesis has greatly hindered the development of effective antidepressant drugs. Changes in the levels of active molecules associated with depression, such as reactive oxygen species, neurotransmitters and proteins, play a key role in the occurrence and development of depression. Therefore, detection of active molecules related to depression is particularly important for understanding the pathogenesis of depression. Fluorescence imaging has the advantages of high sensitivity, intuition, in situ, real-time, etc. Therefore, fluorescence imaging technology has become an effective method to monitor the active molecules related to depression. Researchers have effectively detected these active molecules using fluorescence imaging. The recent progress in fluorescence imaging detection of reactive oxygen species (ROS), monoamine neurotransmitters and monoamine oxidase in the active molecules associated with depression in the past five years are reviewed with focus on the development of fluorescence probes and prospects.

Key words: depression, fluorescence imaging, reactive oxygen species (ROS), neurotransmitter, enzyme

引用此文

车飞达, 赵晓茗, 张馨, 丁琪, 王昕, 李平, 唐波. 抑郁症相关活性分子的荧光成像^★[J]. 化学学报, 2023, 81(9): 1255-1264.

Feida Che, Xiaoming Zhao, Xin Zhang, Qi Ding, Xin Wang, Ping Li, Bo Tang. Fluorescence Imaging of Active Molecules Associated with Depression^★[J]. Acta Chimica Sinica, 2023, 81(9): 1255-1264.

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图/表 11

图1. 成像ROS相关荧光探针的化学结构

Figure 1. Chemical structure of ROS related fluorescent probes

图2. iSeroSnFR的原理示意图[40]

图3. 表达5-HT1.0(绿色)或5-HTmut(灰色)的大鼠皮层神经元荧光反应的代表性图像(左)、荧光反应轨迹(中)和组数据(右)[41]

Figure 3. Representative images (left), fluorescence response traces (middle) and group data (right) of the fluorescence response in cultured rat cortical neurons expressing 5-HT1.0 (green) or 5-HTmut (gray)[41] (Copyright 2023 Springer Nature)

图4. NB-CQDs的制备工艺示意图[44]

图5. 野生型大鼠脑内注射RdLight1和注射GCaMP6f的双色光度图(红色为RdLight1, 绿色为GCaMP6f)[50]

Figure 5. Top, schematic of dual-color photometry in the NAc of wild-type rats coexpressing RdLight1 injected in the NAc and axon- GCaMP6f injected in mPFC. Bottom, representative micrograph showing RdLight1 in red and axon-GCaMP6f in green[50] (Copyright 2023 Springer Nature)

图6. 成像神经递质相关荧光探针的化学结构

Figure 6. Chemical structure of neurotransmitter related fluorescent probes

图7. 利用8 (a~c)大鼠腹腔注射生理盐水的体内成像和(d~f)腹腔注射氟西汀的大鼠的体内成像[52]

Figure 7. (a~c) In vivo imaging of rats intraperitoneally injected with saline and (d~f) in vivo imaging of rats intraperitoneally injected with fluoxetine[52] (Copyright 2020 American Chemical Society)

图8. 成像抑郁症相关酶的荧光探针

Figure 8. Chemical structure of MAO related fluorescent probes

图9. 探针16孵育的斑马鱼荧光图像[65]

图10. 在17存在下, 80 μmol/L $O_{2}^{.-}$刺激神经元的荧光图像[66]

Figure 10. Fluorescence images of 80 μmol/L $O_{2}^{.-}$ stimulated neurons in the presence of 17[66] (Copyright The Royal Society of Chemistry 2022)

图11. 利用18在小鼠大脑中的原位双光子荧光成像[68]

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抑郁症相关活性分子的荧光成像^★

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[2]	武虹乐, 郭锐, 迟涵文, 唐永和, 宋思睿, 葛恩香, 林伟英. 喹啉基粘度荧光探针的合成及其检测应用[J]. 化学学报, 2023, 81(8): 905-911.
[3]	陈其文, 张先正. 纳米酶介导的炎性肠道疾病治疗研究进展^★[J]. 化学学报, 2023, 81(8): 1043-1051.
[4]	张媛, 郑贝宁, 符美春, 冯守华. 尖晶石氧化物在肿瘤诊疗应用领域研究进展^★[J]. 化学学报, 2023, 81(8): 949-954.
[5]	秦沛, 马海, 张发光, 马军安. 含三氟甲基三氮嗪酪氨酸激酶抑制剂设计合成及生物活性研究^★[J]. 化学学报, 2023, 81(7): 697-702.
[6]	吕鑫, 吴仪, 张勃然, 郭炜. 过氧化氢激活型近红外氟硼二吡咯光敏剂的设计、合成及光动力治疗研究[J]. 化学学报, 2023, 81(4): 359-370.
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抑郁症相关活性分子的荧光成像★

Fluorescence Imaging of Active Molecules Associated with Depression★

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