脑神经细胞内微环境的荧光成像分析

作     者：郭笑萌 

作者单位：山东师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李平;唐波

授予年度：2018年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 

主      题：高尔基体 抑郁症 极性 pH 荧光探针 近红外 大脑 

摘      要：抑郁症作为一类精神疾病,具有高发病率和高死亡率。它正逐渐影响越来越多人的身心健康,并为社会带来严重危害。“神经营养假说认为,人类的抑郁障碍与脑源性神经营养因子(BDNF)的表达降低及功能下调有关。而所有的BDNF转录物均在内质网中被翻译,接着在高尔基体中折叠,并被装入分泌囊泡中。由此可见,高尔基体微环境的变化将与BDNF的表达和功能密切相关。因此,设计精准定位高尔基体的荧光探针,实时监测活体脑神经细胞中高尔基体微环境的改变,探究其与抑郁症的关系,将对抑郁症的及早发现和精准治疗有十分重要的意义。为此,我们设计了两种可以定位于高尔基体的小分子荧光探针,分别用于高尔基体内极性和pH变化的实时荧光成像分析。具体而言,我们展开了以下两部分工作:(一)抑郁症小鼠活体大脑内高尔基体极性的原位荧光成像探针(Golgi-P)由部花菁作为供电子基团,苯甲酰二氟硼结构作为吸电子基团。二者共同构成对极性敏感的共轭结构,且激发与发射波长位于近红外区域。在部花菁的氮原子侧链连接L-半胱氨酸,实现了对高尔基体的准确定位。实验结果显示,Golgi-P在700 nm激发下,荧光强度随环境极性的减小而增强,且最大发射波长蓝移。通过825 nm和800 nm两波长处荧光强度的比值,可以测量未知体系的极性。利用Golgi-P进行荧光成像研究,结果发现在谷氨酸刺激的PC12细胞中高尔基体的极性比正常细胞明显增加。通过活体成像实验,我们首次发现抑郁症小鼠大脑内的极性明显大于正常小鼠大脑的极性。同时,利用BDNF试剂盒,我们发现BDNF的合成量减少,从而猜测这是导致抑郁症小鼠大脑内极性增大的原因。(二)抑郁症小鼠活体大脑内高尔基体pH的原位荧光成像探针(Golgi-pH)由罗丹明B作为荧光团,在其羧基位置连接L-半胱氨酸作为高尔基体的定位基团,利用其内酰胺结构调控荧光强弱,来监测高尔基体中pH的实时变化情况。当pH6.5时,内酰胺基本处于闭合状态,荧光信号随pH的增大逐渐减弱;当pH6.5时,罗丹明的内酰胺开环,荧光信号随pH的减小逐渐增强。