摘要
抑郁症是一种常见的精神类疾病。目前全球约有 3.8 %的人口患有抑郁症，其中，每年有 70 多万抑郁症患者自杀身亡。新冠疫情后，抑郁症患者人数激增，进一步凸显了抑郁症对人类健康的严重威胁。更糟糕的是，现有的抑郁症诊断和治疗都存在不足。一方面，以情绪量表作为抑郁症的诊断标准缺乏客观性。另一方面，在现有抗抑郁药物效果有限的情况下，新型抗抑郁症药物的开发进展缓慢，这可能是由于药物评价工具受限而导致。基于此，寻找抑郁症的客观标志物，对实现抑郁症的精准诊断和抗抑郁药物的药效评价具有十分重要的意义。 线粒体作为细胞能量的主要提供者，同时也是涉及各信号通路的关键场所。研究表明，线粒体深度参与到抑郁症的发生发展过程中。超氧阴离子自由基（O2??）是线粒体产生的第一种活性氧（ROS），具有较高的氧化活性，与神经疾病发生发展相关。单胺氧化酶 A （MAO-A）是仅在线粒体外膜上表达的重要蛋白，它可以分解多巴胺、5-羟色胺和去甲肾上腺素等单胺类神经递质。过表达的MAO-A降低神经递质的浓度被认为是抑郁症的发病假说之一，并据此开发了通过降低MAO-A活性来治疗抑郁症的药物。因此，同时检测线粒体中O2??浓度和MAO-A活性可能提供了一种更精准的抑郁症判断标准，这对改进现有的抑郁症诊断方法和开发快速的药物评价工具具有重要意义。 目前，常见的检测生物分子的方式主要为 ELISA 试剂盒、Western blot 免疫印迹技术等。相较而言，小分子荧光探针应用相对简便，具有良好的化学和光稳定性、较好的生物相容性等优势，能够在细胞和活体水平原位、实时观察特定位置下多种生物分子的变化。因此，开发同时检测线粒体中的O2??和MAO-A小分子荧光探针有望成为抑郁症诊断和药效评价的工具。 基于此，本论文设计合成了两例新型小分子荧光探针（CAP和PM），分别用于检测线粒体中O2??和MAO-A。组合使用时通过同一激发不同发射指示O2??和MAO-A的变化，并且两者的发射光谱可区分。原位、同时成像了 PC12 细胞以及小鼠脑内线粒体中 O2??和MAO-A，观察到在抑郁状态下线粒体中O2??浓度和MAO-A活性协同升高。表明脑部线粒体中O2??和MAO-A水平异常变化可能作为抑郁症的诊断标准。组合探针CAP和PM有望成为抗抑郁药物药效评价的有效工具。 本论文的具体工作如下： （1）开发了同时检测线粒体中 O2??和 MAO-A的有效工具，CAP和PM。探针 CAP以咖啡酸为荧光团和O2??识别基团，以三苯基膦作为线粒体靶向基团。探针PM以菲并咪唑结构为主体，以丙胺为MAO-A识别基团。通过体外光学性能测试证明探针CAP和PM能够高灵敏地检测生理及病理状态下的 O2??和 MAO-A，并且两者的发射光谱可区分。细胞成像实验表明探针具备靶向线粒体同时检测O2??和MAO-A的能力。 （2）利用CAP和PM进一步探究在抑郁状态下O2??浓度和MAO-A活性的变化。荧光成像结果表明经皮质甾酮（Cort）刺激的 PC12 细胞线粒体中 O2??浓度和 MAO-A 活性都较正常组高，抑郁样小鼠脑部线粒体中O2??浓度和MAO-A活性均高于正常小鼠。表明脑内线粒体中O2??和MAO-A可能作为抑郁症诊断的标志物。在此基础上，从O2??和MAO-A两个角度评估了已上市的七种抗抑郁药物。这一工作发展的组合探针CAP和PM为抗抑郁药物的活体药效评估、抑郁症早期诊断提供了新策略和新工具。
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