靶向脂滴的荧光探针在铁死亡中实时监测硫化氢动态变化的创新研究

本研究针对铁死亡过程中硫化氢(H2S)动态监测的技术瓶颈，开发了两种靶向脂滴(LDs)的荧光探针Pr-SERA和Pr-SERB。通过特异性识别H2S浓度变化，成功揭示了Erastin诱导下GSH耗竭导致的H2S递减规律，为解析铁死亡分子机制提供了突破性工具。

　　

在细胞死亡的复杂交响曲中，铁死亡（ferroptosis）作为一种独特的程序性死亡方式，近年来成为生命科学研究的焦点。这种铁依赖性的死亡形式与传统的凋亡、坏死截然不同，其核心特征包括铁离子蓄积、谷胱甘肽（GSH）耗竭和致命的脂质过氧化反应。尤其值得注意的是，铁死亡与肿瘤抑制、脑出血等重大疾病存在密切关联，这使得解析其分子机制具有重要的临床意义。然而，在这个精密的死亡程序中，硫化氢（H₂S）作为关键的信号分子，其动态变化规律始终如同蒙着面纱的舞者，难以被准确捕捉——这主要归咎于缺乏有效的实时监测技术。

与此同时，脂滴（LDs）这些曾被简单视为能量仓库的细胞器，正逐渐展现出其在细胞代谢调控中的核心地位。从癌症到糖尿病，LDs的结构和微环境异常已成为疾病的重要标志。更引人注目的是，研究发现H₂S能显著影响LDs的大小和数量，这为理解铁死亡与LDs的交互作用提供了全新视角。面对传统检测方法（如色谱分析、电化学检测）在时空分辨率上的局限，荧光成像技术以其非侵入、高灵敏的特性脱颖而出，成为破解这一科学难题的理想选择。

云南大学的研究团队在《Analytica Chimica Acta》发表的这项研究，开创性地将荧光探针技术应用于铁死亡研究领域。团队设计出两种靶向LDs的荧光探针Pr-SERA和Pr-SERB，通过系统的光谱分析和细胞实验，证实其能精准捕捉铁死亡过程中H₂S的动态波动。研究采用Erastin（铁死亡诱导剂）和Fer-1（铁死亡抑制剂）处理的细胞模型，结合斑马鱼活体成像，揭示了H₂S水平与GSH代谢的紧密关联。关键技术包括：1）基于电子供体-受体结构设计的双探针系统；2）多溶剂体系荧光光谱表征；3）HepG2细胞铁死亡模型构建；4）激光共聚焦显微成像技术。

【背景】研究系统梳理了铁死亡的发现历程，强调其区别于凋亡的独特形态学特征（无凋亡小体形成、染色质凝集等），并详细阐释了铁代谢（TfR1/STEAP3/DMT1通路）、脂质过氧化和GPX4调控网络。特别指出CD44通过介导透明质酸-铁复合体内化，在铁死亡中扮演新型铁转运体角色。

【结果】光学特性分析显示，探针在有机相（如DMSO）中表现出显著斯托克斯位移（>150nm），且对H₂S的检测限低至82nM。细胞实验中，Erastin处理组荧光强度随时间递减，与GSH耗竭进程一致；而Fer-1处理组则呈现相反趋势，验证了H₂S生成受GSH水平调控的假设。斑马鱼实验证实探针具有良好的组织穿透性和生物相容性。

【结论与意义】该研究实现了三项重要突破：首次建立LDs-H₂S-Ferroptosis三者的动态关联；开发出能同时定位LDs和监测H₂S的双功能探针；为铁死亡相关疾病诊疗提供新型分子工具。这些发现不仅深化了对铁死亡调控网络的认识，更开辟了通过H₂S代谢干预疾病进程的新思路。正如研究者所言，这项技术将成为"解析活性分子在铁死亡中作用机制的钥匙"，其应用前景涵盖从基础研究到临床转化的全链条创新。