1,2-DCE中毒性脑病中TSPO靶向的NIR-II分子荧光成像研究

1, 2-dichloroethane (1, 2-DCE) is a widely used industrial solvent, inhalation of 1, 2-DCE can cause toxic effects in humans, the central nerve system (CNS) is the most damaged area. Occupational exposure to 1,2-DCE may lead to toxic encephalopathy, which happens occasionally. 1, 2-DCE-induced toxic encephalopathy have symptoms of headache, dizziness, nausea, vomiting, seizures, apathy and coma, the patient could be badly affected to get brain herniation. The brain edema is the characteristic pathological feature of acute and subacute 1, 2-DCE intoxication.The pathogenesis mechanism of 1, 2-DCE-induced toxic encephalopathy is still unclear. TSPO is predominantly located in the mitochondrial outer membrane, which is primarily located in inflammation cells and glial cells. The glial cells are sensitive to the 1,2-DCE intoxication, and the damage of glial cells leads to the brain edema; And we have found inflammation cells exist in CNS in acute and subacute 1, 2-DCE intoxication. So we predict that TSPO may be involved in the pathogenesis of 1, 2-DCE-induced toxic encephalopathy. In vivo fluorescence imaging in the second near-infrared window can afford deep tissue penetration, even through the blood brain barrier(BBB), and have the good signal to noise ratio. We plan to reveal the pathogenesis mechanism of 1, 2-DCE-induced toxic encephalopathy by TSPO-targeted fluorescence imaging in the second near-infrared window, it will promote the development of molecular imaging in the diagnosis of toxic diseases in CNS in future.

1,2-二氯乙烷 (1,2-DCE) 是工业上广泛使用的有机溶剂，其引起的中毒事件频有发生，脂类丰富的中枢神经系统（CNS）受累最为常见，即中毒性脑病,表现为脑水肿，有头痛头晕、抽搐和意识状态改变等，严重影响接触者的健康安全。中毒性脑病的发生机制尚未完全清楚。转运蛋白18kDa（TSPO),是线粒体外膜蛋白，在CNS脂类代谢中起关键作用，主要表达于活化胶质细胞及炎症细胞。胶质细胞对1,2-DCE敏感，其损伤是脑水肿发生的重要初始因素；我们前期研究发现1,2-DCE中毒性脑病中有炎症细胞浸润。由此预测TSPO在中毒性脑病中可能发挥重要致病作用。我们拟采用可穿透血脑屏障的近红外二区（NIR-II）荧光成像技术，通过靶向结合TSPO的NIR-II荧光材料，获得TSPO的活体荧光成像，探索TSPO的表达变化，阐明1,2-DCE中毒性脑病的致病机制，为CNS中毒性疾病的分子影像诊断奠定基础。

1,2-二氯乙烷 (1,2-DCE) 是工业上广泛使用的有机溶剂，其引起的中毒事件频有发生。脂类丰富的中枢神经系统（CNS）受累最为常见，即中毒性脑病,表现为脑水肿，有头痛头晕、抽搐和意识状态改变等，严重影响接触者的健康安全。转运蛋白18kDa（TSPO), 是线粒体外膜蛋白，在CNS脂类代谢中起关键作用，主要表达于活化神经胶质细胞及炎症细胞。神经胶质细胞对1,2-DCE敏感，其损伤是脑水肿发生的重要初始因素。.本课题主要研究内容为拟合成高发光亮度高性能靶向结合TSPO的近红外II 区（NIR-II）发光共轭聚合物荧光探针，研究1,2-DCE中毒性脑病CNS的TSPO的表达，同时运用免疫组织学和分子生物学方法对中毒性脑病中CNS的TSPO表达进行验证。.本课题研究结果主要有：1）1,2-DCE可诱导中毒性脑病，吸入的1,2-DCE浓度越高，时间越长，神经功能损害越严重。除了急性期，在亚急性和慢性期可有神经功能进一步损害，损害程度与建模时暴露的1,2-DCE的浓度和时间相关。中毒性脑病病理切片提示脑组织水肿，并有明显炎症细胞浸润；2）合成了可调节发射荧光波长在近红外II 区，荧光带从1000nm 到1500nm 的高发光亮度低带隙给/受结构共聚物。并通过磷脂-聚乙二醇非共价作用修饰制备水溶性和生物相容好的聚合物纳米颗粒，其颗粒尺寸可以低至5nm。通过与血管内皮细胞CD31抗体偶联，表面修饰不同的生物识别分子，实现对细胞系的特异性标记；其次合成苯丙二呋喃聚乙二醇纳米颗粒荧光材料，此荧光材料具有较好的组织穿透性、高发光效率、光稳定、高生物相容性和高生物降解能力，在体外细胞和活体动物实验中取得了一部分比较符合预期的实验结果； 3）TSPO靶向的PET成像（GE180成像）验证1,2-DCE中毒性脑病的脑组织中多个部位均有表达TSPO；4）1,2-DCE中毒性脑病脑组织水平的免疫荧光结果显示其 TSPO表达水平增加。.本课题证实TSPO在中毒性脑病中表达增加，为进一步阐明1,2-DCE中毒性脑病的致病机制及 CNS中毒性疾病的分子影像诊断奠定基础，也为1,2-DCE中毒性脑病的分子影像诊断和治疗提供了研究思路。