简介荧光探针技术检测还原型谷胱甘肽
简介荧光探针技术检测还原型谷胱甘肽
文 | 董维华
摘要院还原型谷胱甘肽渊glutathione袁GSH冤广泛存在于细胞及
血液中袁缺乏会引起人体氧化应激袁其在许多疾病的发病机理方面
有很重要的作用遥 利用荧光探针技术专一检测还原型谷胱甘肽的
含量袁是一项很有意义的工作遥
关键词院荧光探针袁还原型谷胱甘肽
一 荧光探针技术的优点
荧光探针技术可有很多分类方法院例如袁按照荧光探针物质本
身的性质可以分为有机荧光探针袁高分子荧光探针袁量子点荧光探
针等遥 荧光分析法具有灵敏度高尧选择性好尧方法简便尧快速准确尧
线性范围宽等优点.因此袁与一般的分析方法相比袁荧光分析法在定
量分析中具有明显的优势遥 它通常分为两大类袁一是直接测定法曰
二是间接测定法遥 直接测定法是利用物质本身发射的荧光来进行
测定的分析方法遥 由于不少物质本身不发荧光或者发射荧光较弱袁
不能进行直接的荧光测定袁从而妨碍了直接测定法的应用范围遥 间
接测定法是利用特定的方法将某些荧光较弱或本身不发荧光的物
质转变为发荧光的物质再进行测定的方法袁 也可以称为 野荧光探
针冶技术遥 荧光探针的使用极大地扩大了荧光分析法的应用领域遥
二 还原型谷胱甘肽
还原型谷胱甘肽存在生物体中袁 基本上分布在生物的所有器
官袁是含量最丰富的硫醇分子遥 GSH由半胱氨酸尧谷氨酸和甘氨酸
组成的三肽分子袁 在正常情况下袁GSH 的水平异常直接会导致癌
症尧心脏病尧衰老尧以及其他的疾病遥 在许多生命活动中袁GSH 起着
直接或者间接的作用包括基因表达调控尧酶活性尧代谢调节尧对细
胞的保护尧氨基酸转运和免疫功能调节等遥
三 检测还原型谷胱甘肽的探针
Shao [1] 等合成了一种专一测定 GSH 的双螺吡喃探针袁在水溶
液中袁该探针与谷胱甘肽反应的结合常数为 K=(7.52依1.83)伊104 M-
1袁该探针的优点是袁能专一测定 GSH袁并不受其他多肽类和氨基酸
的干扰遥因此袁该探针可以用于检测细胞内 GSH 的含量遥其检测的
主要原理是袁在中性溶液中袁该分子的识别功能是以螺吡喃开放的
部花菁形式与分析物之间的静电作用力及结构互补性为基础袁在
体系中加入 GSH 后袁部花菁形式打开袁反应体系的荧光强度发生
改变袁在发射波长 500 nm 处袁随着谷胱甘肽浓度增加袁荧光强度不
断降低袁相反袁在发射波长 643 nm处袁荧光强度不断升高遥 该探针
已经成功用于在人 T细胞中 GSH 的荧光成像分析遥
Li [2] 等在金纳米粒子的基础上合成一种专一检测 GSH 的比色
探针遥 在空白溶液中袁加入双二硫代甲基甲酸哌嗪钠袁形成金纳米
聚合物袁反应体系颜色由红色变为蓝色袁从立体结构上分析袁GSH
含有多个突出的基团(-SH, -NH2 和 -COOH)袁相对于双二硫代甲
基甲酸哌嗪钠而言袁GSH与金纳米粒子之间吸引力更强袁可以在反
应中作为一种抗聚合试剂遥 所以袁金纳米聚合物与 GSH 反应以后袁
金纳米粒子聚合物进而野解体冶呈现分散状态袁体系颜色由蓝色变
为紫色最后变成酒红色袁而其他氨基酸不干扰其测定遥
Ma [3] 等以 Fe3O4 纳米粒子为基础袁利用比色法专一检测 GSH遥
该报道中介绍袁Fe3O4 作为一种过氧化酶的模拟物袁在反应中起到
催化作用遥 首先袁通过加入催化底物 2,2-偶氮-双(3-苯并-二氢噻
唑-6-磺酸)(ATBS)二胺盐和双氧水通过共沉淀方法制备 Fe3O4 纳
米粒子袁在实验体系中袁加入 GSH袁消耗双氧水袁引起整个体系颜色
发生改变袁裸眼可以观察到此实验现象遥 此方法检测 GSH 的线性
范围为 3.0-30.0 滋赚遥 回收率为 96.7-107%袁其他硫醇类氨基酸并
不干扰其测定袁该方法已经成功用于 A549细胞中 GSH 的检测遥
Niu [4] 等合成了一种以氟化硼络合二吡咯(BODIPY)为母体的比
率型荧光探针袁该探针与硫醇类物质发生亲核取代反应袁导致体系
荧光波长红移袁Cys或者 Hcy 侧链上的氨基能进一步取代硫醇的 S
原子袁而形成氨基取代的 BODIPY袁荧光波长蓝移遥 然而袁GSH 只能
发生亲核取代袁不能进一步取代硫醇的 S 原子袁体系荧光波长不会
蓝移遥所以袁很容易将 GSH从 Cys 或者 Hcy 中区分出来遥在温度为
37益袁乙腈/缓冲液(5:95v/v)的条件下袁探针和 GSH 反应的荧光比率
为 I588/I556袁在 588 nm 处袁随着 GSH 浓度的增加袁体系的荧光强
度不断增强袁相反在 556 nm 处袁荧光强度不断降低遥在加入其它氨
基酸包括与其结构相似的 Cys 和 Hcy 后袁都不干扰探针与 GSH的
反应遥
以上是检测 GSH的荧光技术的几种研究成果袁目前多数科研
工作者参考此类方法进行 GSH的检测遥
参考文献院
[1]Shao N., Jin J. Y., Wang H., et al. Design of bis-spiropyran ligands as
dipolar molecule receptors and application to in vivo glutathione fluorescent
probes[J]. Journal of the American Chemical Society, 2010, 132: 725-736
[2]Li Y., Wu P., Xu H.. Anti-aggregation of gold nanoparticle-based
colorimetric sensor for glutathione with excellent selectivity and sensitivity[J].
Analyst, 2011, 136: 196-200
[3]Ma Y. H., Zhang Z. Y., Ren C. L., et al. A novel colorimetric determi鄄
nation of reduced glutathione in A549 cells based on Fe3O4 magnetic
nanoparticles as peroxidase mimetics[J]. Analyst, 2012, 137: 485-489
[4]Niu L. Y., Guan Y. S., Chen Y. Z., et al. BODIPY-based ratiometric
fluorescent sensor for highly selective detection of glutathione over cysteine
and homocysteine [J]. Journal of the American Chemical Society, 2012, 134:
18928-18931
董维华袁西北大学现代学院
