1. 引言
随着我国人民生活质量的提升，越来越多的人群长期接触不健康饮食，摄入了过多的高糖、高脂、高盐食物，从而导致了动脉粥样硬化斑块形成的低龄化，而且发展进程严重缩短，许多患者在三四十岁就会突发心肌梗死等疾病。动脉粥样硬化斑块的形成往往是一条单行道，一旦发生，难以逆转。那么，有没有什么检测手段可以在斑块即将形成或形成初期为人们敲响警钟，从而将疾病扼杀在摇篮里呢？
2. 成果简介
近日，山东师范大学唐波教授/李平教授课题组报道了一种可以次序性成像检测γ-谷氨酰基转移酶（GGT）和次溴酸（HBrO）的小分子荧光探针，实现动脉粥样硬化斑块部位的特异性成像和斑块的早期检测。该成果以“Prediction of Early Atherosclerotic Plaques using a Sequence-activated Fluorescence Probe for the Simultaneous Detection of γ-glutamyl Transpeptidase and Hypobromous Acid”为题发表在国际权威杂志Angewandte Chemie International Edition上。文章第一作者是山东师范大学副教授王慧和博士研究生张晓婷，山东师范大学李平教授和唐波教授为论文共同通讯作者。
3. 图文解说
图1 C-HBrO-GGT和C-HBrO的结构和荧光性质。（a-c）探针C-HOBr-GGT与GGT反应前后的光谱性质；（d-f）探针C-HOBr-GGT与GGT反应后，再与HOBr反应的光谱性质；（g-i）探针C-HOBr与HOBr反应前后的光谱性质。
图2. 探针在细胞实验中的应用。（a）泡沫细胞模型的建立；（b）巨噬细胞和泡沫细胞的CD40免疫荧光染色；（c）探针C-HBrO-GGT成像巨噬细胞和泡沫细胞；（d）探针C-HBrO-GGT分别成像不同刺激下的巨噬细胞；（e）经次溴酸处理后的CAT蛋白质谱。
图3. 探针成像动脉粥样硬化斑块。（a）动脉粥样硬化小鼠模型的构建；（b）不同喂养周期小鼠的血脂四项；（c）探针C-HBrO-GGT在不同小鼠血管中的活体荧光成像；（d）探针C-HBrO-GGT在不同小鼠血管切片中的共聚焦荧光成像；（e）不同喂养周期小鼠血管切片的CD40免疫荧光染色；（f-i）数据输出图；（j）不同喂养周期小鼠血管的活体成像和血管切片的共聚焦荧光成像。
4. 总结与展望
探针C-HOBr-GGT在与GGT反应后，荧光发射首次从430 nm红移至500 nm，随后在与HBrO反应后，发射光谱进一步红移至550 nm，从而实现了光谱可分辨检测GGT和HOBr。我们利用ox-LDL刺激巨噬细胞成功构建了泡沫细胞模型，并使用CD40的单克隆抗体对泡沫细胞的构建进行了验证。随后我们将探针应用于泡沫细胞的成像，结果发现泡沫细胞中GGT和HOBr水平均有明显的升高，且首次解析了CLC-1-HBrO-CAT-GGT信号通路。在研究中，我们发现Br-通过CLC-1离子通道蛋白转运到细胞内，并与细胞内H2O2反应生成HBrO。作为一种强氧化剂，HBrO氧化并取代了CAT上的多个组氨酸和赖氨酸位点，致CAT活性下降，H2O2的积累。细胞内较高的ROS水平会增加抗氧化防御系统的活性。谷胱甘肽通常被认为是细胞中最重要的非酶抗氧化剂，GGT可以在细胞外分解谷胱甘肽，维持细胞内谷胱甘肽的稳态。因此，GGT表达上调为氧化应激下细胞的适应性反应。因此，我们有理由推测，阻断溴离子的转运会减少动脉粥样硬化过程中HBrO的生成，从而使CAT在动脉粥样硬化的进展中发挥更大的作用，有效缓解动脉粥样硬化过程中的氧化应激水平。利用C-HBrO-GGT，我们实时检测到ApoE−/−/HF小鼠血管中GGT活性的升高和HOBr浓度的升高。更重要的是，在通过肉眼或经典染色观察到斑块之前，利用我们的探针就成功预测了动脉粥样硬化斑块的形成。本研究为动脉粥样硬化的鉴定提供了一种新的方法，不仅可以指示成熟斑块的精确位置，而且可以预测即将到来的动脉粥样硬化斑块的形成。
5. 全文链接
全文链接： https://doi.org/10.1002/anie.202315861
6. TOC
编辑：张晓婷
审核：李玺威
