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A novel NIR fluorescent probe for visualizing hydrogen sulfide in Alzheimer's disease
Analyst ( IF 3.6 ) Pub Date : 2024-07-16 , DOI: 10.1039/d4an00819g Sai Hong 1 , Yabing Gan 1 , Dian Liu 2 , Ting Yu 1 , Huijun Zhou 2 , Haitao Li 1 , Feng Liu 1 , Peng Yin 1
Analyst ( IF 3.6 ) Pub Date : 2024-07-16 , DOI: 10.1039/d4an00819g Sai Hong 1 , Yabing Gan 1 , Dian Liu 2 , Ting Yu 1 , Huijun Zhou 2 , Haitao Li 1 , Feng Liu 1 , Peng Yin 1
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Alzheimer's disease (AD) represents a devastating form of neurodegeneration, hallmarked by a relentless erosion of memory and cognitive faculties. One key player in this complex pathology is hydrogen sulfide (H2S), a gaseous neurotransmitter that is highly concentrated in the brain. Its fluctuating levels have been compellingly linked to the onset and progression of AD. Despite the availability of numerous fluorescent probes for detecting H2S, targeted imaging of this neurotransmitter within AD models remains underexplored. To bridge this gap, we have engineered an innovative near-infrared (NIR) “turn-on” fluorescent probe, designated as probe 1. Crafted around a dicyanoisophorone scaffold, the probe incorporates a strategic methoxy modification to facilitate a bathochromic spectral shift. Impressively, upon binding with H2S, probe 1 exhibited a robust 46-fold enhancement in fluorescence at a wavelength of 680 nm. We successfully deployed this probe to visualize both exogenous and endogenous H2S in living cells and zebrafish. Further, our pathogenic investigations have corroborated that diminished H2S levels are intricately linked to an escalation in amyloid plaque formation. Most crucially, we employed probe 1 to capture real-time images of H2S concentrations within the hippocampal tissue of AD mouse models. This revealed a significant depletion in H2S levels, thereby underscoring the probe's immense potential as an effective tool for the diagnosis and prevention of Alzheimer's disease.
中文翻译：
一种新型近红外荧光探针，用于可视化阿尔茨海默病中的硫化氢
阿尔茨海默病 (AD) 是一种破坏性的神经退行性疾病，其特点是记忆和认知能力不断受到侵蚀。这种复杂病理学的一个关键因素是硫化氢 (H 2 S)，这是一种高度集中在大脑中的气态神经递质。其水平波动与 AD 的发病和进展密切相关。尽管有许多荧光探针可用于检测 H 2 S，但 AD 模型中这种神经递质的靶向成像仍未得到充分探索。为了弥补这一差距，我们设计了一种创新的近红外 (NIR)“开启”荧光探针，指定为探针1 。该探针围绕二氰基异佛尔酮支架制作，结合了策略性甲氧基修饰，以促进红色光谱移动。令人印象深刻的是，在与 H 2 S 结合后，探针1在 680 nm 波长处的荧光强度显着增强了 46 倍。我们成功地部署了该探针来可视化活细胞和斑马鱼中的外源性和内源性 H 2 S。此外，我们的致病性研究证实，H 2 S 水平的降低与淀粉样斑块形成的加剧有着复杂的联系。最重要的是，我们使用探针1捕获 AD 小鼠模型海马组织内 H 2 S 浓度的实时图像。 这揭示了 H 2 S 水平的显着降低，从而强调了该探针作为诊断和预防阿尔茨海默病的有效工具的巨大潜力。
更新日期：2024-07-20
中文翻译：
一种新型近红外荧光探针，用于可视化阿尔茨海默病中的硫化氢
阿尔茨海默病 (AD) 是一种破坏性的神经退行性疾病，其特点是记忆和认知能力不断受到侵蚀。这种复杂病理学的一个关键因素是硫化氢 (H 2 S)，这是一种高度集中在大脑中的气态神经递质。其水平波动与 AD 的发病和进展密切相关。尽管有许多荧光探针可用于检测 H 2 S，但 AD 模型中这种神经递质的靶向成像仍未得到充分探索。为了弥补这一差距，我们设计了一种创新的近红外 (NIR)“开启”荧光探针，指定为探针1 。该探针围绕二氰基异佛尔酮支架制作，结合了策略性甲氧基修饰，以促进红色光谱移动。令人印象深刻的是，在与 H 2 S 结合后，探针1在 680 nm 波长处的荧光强度显着增强了 46 倍。我们成功地部署了该探针来可视化活细胞和斑马鱼中的外源性和内源性 H 2 S。此外，我们的致病性研究证实，H 2 S 水平的降低与淀粉样斑块形成的加剧有着复杂的联系。最重要的是，我们使用探针1捕获 AD 小鼠模型海马组织内 H 2 S 浓度的实时图像。 这揭示了 H 2 S 水平的显着降低，从而强调了该探针作为诊断和预防阿尔茨海默病的有效工具的巨大潜力。
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