化学所马会民课题组:活性氧启动荧光供体用于成像硫化氢的传递

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15: 31: 06健康提示

最近,中国科学院化学研究所的研究员马惠民已经合成了一个活性氧触发的H2S供体,即 NAB。供体与活性氧物质反应产生荧光变化并最终产生H 2 S.这使得供体不仅可以实时检测细胞内H2S的释放,而且作为具有荧光成像能力的治疗前药也具有很大的潜力。结果发表在Chemical Science(DOI: 10.1039/C9SCB)

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图1.ROS引发的供体释放H2S的示意图

化学。科学。)

硫化氢是一种重要的气态介质,可以介导各种病理生理过程。近年来,在治疗心血管损伤,神经损伤和肠道疾病方面,已经广泛研究了基于硫化氢的供体。调节H2S水平被认为具有潜在的治疗价值。然而,由于缺乏调节和监测细胞H2S水平的有效工具,进一步了解H2S的生物学功能仍然是一项重大挑战。无机硫化物盐可以释放硫化氢,但是释放过程是不可控制的并且不可能成像,这限制了其应用。虽然化学家报告了一些合成的有机硫化氢供体,但这些供体的硫化氢释放缺乏有效的分析工具。荧光光谱由于其强大的时空采样能力和高灵敏度而备受关注。 H2S供体释放H2S伴随着荧光信号的变化,这对于复杂生物系统中硫化氢释放的现场实时监测是重要的,但是这种供体很少见。

为此,马惠民的研究小组设计了一种活性氧(ROS) - 触发荧光H2S供体(NAB)。 NAB是通过硫代氨基甲酸酯将能够与ROS反应的芳基硼酸盐与荧光团NAH连接而构建的。 NAB本身的荧光非常弱。一旦与ROS反应,释放出硫化羰,最后形成H 2 S.释放出硫化羰后,通过自消除反应形成强荧光物质NAH。合成NAB后,马惠民的研究小组研究了其与ROS反应的光谱特性。 NAB的最大吸收为300nm,ROS响应后300nm处的吸收急剧减弱。最大吸收发生在346nm和405nm,并且出现577nm的荧光发射。与ROS反应后NAB的荧光和吸收与NAH的荧光和吸收非常相似。这表明NAB与ROS反应形成NAH。这通过ESI-MS分析证实。随着时间的推移,NAB对ROS的荧光响应的变化表明NAB充当可控的H2S供体。此外,作者研究了温度和pH对NAB与ROS反应的影响,以及其他无机盐和生物活性物质对NAB的影响。

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图2. NAB响应机制和光谱特性

化学。科学。)

为了验证NAB的分解产物在碳酸酐酶的作用下产生H2S,作者使用亚甲蓝法测定H2S的产生,产生H2S的标记是670nm处的吸收峰。通过该方法观察到670nm的吸收峰,并且当抑制碳酸酐酶的活性时,在670nm处的吸收峰减弱。这些结果证明了H2S的产生。

在确认产生H2S后,作者研究了活细胞中H2S释放的荧光成像。在存在外源性ROS(H2O2)的情况下,HeLa细胞随着时间变得更亮,并且随着H2O2浓度的增加,细胞将变得更亮,但是在存在抗氧化剂的情况下,荧光信号将被削弱。这些结果证实了ROS触发细胞内NAB荧光信号的能力。

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图3.活细胞中的H2S释放成像

化学。科学。)

外源性ROS引发NAB的荧光信号并释放H2S。内源性ROS怎么样?为了评估内源性ROS在活细胞中触发HB释放H2S的能力,作者选择RAW264.7细胞作为模型。 RAW264.7细胞在PMA(一种药物)诱导的炎症反应中产生大量的ROS。实验结果表明,用PMA处理细胞后,添加NAB可显着增强荧光。这表明NAB可以在病理性ROS水平释放H2S并在细胞内原位成像。

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图4.内源性ROS引发H2S释放成像

化学。科学。)

此外,马惠民团队还发现NAB对细胞炎症有保护作用。由于PMA诱导的炎症通过细胞氧化应激促进细胞凋亡,已发现H2S可有效缓解炎症。当PMA诱导炎症时,细胞数量减少,但在添加NAB后,细胞数量逐渐恢复。增加NAB浓度将缩短恢复所需的时间。这些结果表明NAB可以通过清除H2O2从PMA诱导的炎症反应中拯救RAW264.7,并且可以作为潜在的治疗前药。

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图5. NAB抗PMA诱导的炎症

化学。科学。)

摘要:中国科学院马惠民研究小组合成了第一个用活性氧触发荧光信号的H2S供体。供体可以在体外或在细胞中释放H 2 S.与前面报道的H2S供体不同,供体可以通过荧光信号开关实时监测H2S的释放,进行细胞成像,并具有抗ROS作用。荧光供体可广泛用于某些生物系统中H2S的传输和实时监测,并具有作为荧光成像能力的治疗前药的潜力。

最近,中国科学院化学研究所的研究员马惠民已经合成了一个活性氧触发的H2S供体,即 NAB。供体与活性氧物质反应产生荧光变化并最终产生H 2 S.这使得供体不仅可以实时检测细胞内H2S的释放,而且作为具有荧光成像能力的治疗前药也具有很大的潜力。结果发表在Chemical Science(DOI: 10.1039/C9SCB)

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图1.ROS引发的供体释放H2S的示意图

化学。科学。)

硫化氢是一种重要的气态介质,可以介导各种病理生理过程。近年来,在治疗心血管损伤,神经损伤和肠道疾病方面,已经广泛研究了基于硫化氢的供体。调节H2S水平被认为具有潜在的治疗价值。然而,由于缺乏调节和监测细胞H2S水平的有效工具,进一步了解H2S的生物学功能仍然是一项重大挑战。无机硫化物盐可以释放硫化氢,但是释放过程是不可控制的并且不可能成像,这限制了其应用。虽然化学家报告了一些合成的有机硫化氢供体,但这些供体的硫化氢释放缺乏有效的分析工具。荧光光谱由于其强大的时空采样能力和高灵敏度而备受关注。 H2S供体释放H2S伴随着荧光信号的变化,这对于复杂生物系统中硫化氢释放的现场实时监测是重要的,但是这种供体很少见。

为此,马惠民的研究小组设计了一种活性氧(ROS) - 触发荧光H2S供体(NAB)。 NAB是通过硫代氨基甲酸酯将能够与ROS反应的芳基硼酸盐与荧光团NAH连接而构建的。 NAB本身的荧光非常弱。一旦与ROS反应,释放出硫化羰,最后形成H 2 S.释放出硫化羰后,通过自消除反应形成强荧光物质NAH。合成NAB后,马惠民的研究小组研究了其与ROS反应的光谱特性。 NAB的最大吸收为300nm,ROS响应后300nm处的吸收急剧减弱。最大吸收发生在346nm和405nm,并且出现577nm的荧光发射。与ROS反应后NAB的荧光和吸收与NAH的荧光和吸收非常相似。这表明NAB与ROS反应形成NAH。这通过ESI-MS分析证实。随着时间的推移,NAB对ROS的荧光响应的变化表明NAB充当可控的H2S供体。此外,作者研究了温度和pH对NAB与ROS反应的影响,以及其他无机盐和生物活性物质对NAB的影响。

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图2. NAB响应机制和光谱特性

化学。科学。)

为了验证NAB的分解产物在碳酸酐酶的作用下产生H2S,作者使用亚甲蓝法测定H2S的产生,产生H2S的标记是670nm处的吸收峰。通过该方法观察到670nm的吸收峰,并且当抑制碳酸酐酶的活性时,在670nm处的吸收峰减弱。这些结果证明了H2S的产生。

在确认产生H2S后,作者研究了活细胞中H2S释放的荧光成像。在存在外源性ROS(H2O2)的情况下,HeLa细胞随着时间变得更亮,并且随着H2O2浓度的增加,细胞将更亮,但是在存在抗氧化剂的情况下,荧光信号将被削弱。这些结果证实了ROS触发细胞内NAB荧光信号的能力。

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图3.活细胞中的H2S释放成像

化学。科学。)

外源性ROS引发NAB的荧光信号并释放H2S。内源性ROS怎么样?为了评估内源性ROS在活细胞中触发HB释放H2S的能力,作者选择RAW264.7细胞作为模型。 RAW264.7细胞在PMA(一种药物)诱导的炎症反应中产生大量的ROS。实验结果表明,用PMA处理细胞后,添加NAB可显着增强荧光。这表明NAB可以在病理性ROS水平释放H2S并在细胞内原位成像。

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图4.内源性ROS引发H2S释放成像

化学。科学。)

此外,马惠民团队还发现NAB对细胞炎症有保护作用。由于PMA诱导的炎症通过细胞氧化应激促进细胞凋亡,已发现H2S可有效缓解炎症。当PMA诱导炎症时,细胞数量减少,但在添加NAB后,细胞数逐渐恢复。增加NAB浓度将缩短恢复所需的时间。这些结果表明NAB可以通过清除H2O2从PMA诱导的炎症反应中拯救RAW264.7,并且可以作为潜在的治疗前药。

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图5. NAB抗PMA诱导的炎症

化学。科学。)

摘要:中国科学院马惠民研究小组合成了第一个用活性氧触发荧光信号的H2S供体。供体可以在体外或在细胞中释放H 2 S.与前面报道的H2S供体不同,供体可以通过荧光信号开关实时监测H2S的释放,进行细胞成像,并具有抗ROS作用。荧光供体可广泛用于某些生物系统中H2S的传输和实时监测,并具有作为荧光成像能力的治疗前药的潜力。