抑郁症是一类发病率极高、治愈率极低的精神疾病,其临床表现复杂多变,具有反复发作的倾向。然而抑郁症的发病机制一直不明确,导致临床上对抑郁症的诊断缺乏金标准,同时缺少有效的治疗方法,使抑郁症的诊疗成为现代医学领域难以攻克的一大难题。抑郁症的发病机制存在多种假说,其中氧化应激是最重要的假说之一。调控细胞内氧化应激过程的重要细胞器——过氧化物酶体,既能产生活性氧自由基（ROS）,又能清除ROS,在维持细胞内的氧化还原平衡方面有着举足轻重的作用。尤其是过氧化物酶体内的超氧阴离子自由基（O₂（·-））是第一个产生的ROS,它的含量直接代表了氧化应激水平的高低;而过氧化氢（H₂O₂）作为生物体内另一类重要的ROS,能够直接参与细胞内多种氧化还原信号转导的调控。目前在抑郁症的发生发展过程中两者的相关性一直未知。荧光成像技术具有“眼见为实”的优势,能够对活体大脑中的多种生物标志物进行实时、原位成像观察。尤其是双光子荧光成像具有高分辨率、高灵敏度、深组织穿透能力等优点,可以对活体组织内的相关生物活性分子进行实时、非侵入性的监测。但由于大脑内复杂的生物背景和难以穿越的血脑屏障,目前用于检测脑部过氧化物酶体中的O₂（·-）的荧光探针还未见报道。基于以上原因,本论文设计合成了一种检测过氧化物酶体内O₂（·-）的双光子荧光探针TCP,并结合使用检测H₂O₂的荧光探针,对抑郁小鼠脑内过氧化物酶体中的O₂（·-）和细胞内的H₂O₂的浓度变化进行了可视化研究,并进一步探究了在抑郁症发生发展过程中由过氧化物酶体O₂（·-）介导的相关信号通路。以下是本论文所开展的工作:1.抑郁症小鼠脑内过氧化物酶体中O₂（·-）和细胞内H₂O₂的双光子荧光成像设计合成了一种双光子荧光探针用于成像分析抑郁症小鼠脑内过氧化物酶体中的O₂（·-）。探针TCP以咖啡酸作为O₂（·-）的识别基团和发色荧光团,以小肽（QSKL）作为过氧化物酶体的靶向基团。利用TCP,发现在二甲基雌二醇（2-Me）刺激下,PC12细胞中的O₂（·-）浓度显著高于对照组细胞。同时,借助于检测H₂O₂的探针,观察到细胞内H₂O₂浓度随过氧化物酶体内O₂（·-）浓度的升高而升高。通过进一步对小鼠进行脑部荧光成像,发现抑郁症小鼠脑内过氧化物酶体中的O₂（·-）和细胞内的H₂O₂浓度明显升高。这项工作为氧化应激与抑郁症之间的关系提供了强有力的证据。2.探究抑郁症小鼠脑内过氧化物酶体中O₂（·-）介导的相关信号通路在上述工作基础上,论文中进一步探究了在抑郁症发病过程中过氧化物酶体内O₂（·-）对H₂O₂的调控作用,以及H₂O₂水平升高对下游色氨酸羟化酶-2（TPH2）的作用。通过荧光成像和ELISA试剂盒分析,发现过氧化物酶体内O₂（·-）浓度升高,导致过氧化氢酶（CAT）失活,造成细胞内H₂O₂水平上升,从而通过氧化损伤TPH2使其含量降低,进而诱发抑郁症。利用蛋白质谱,作者发现了O₂（·-）和H₂O₂分别对CAT和TPH2造成的氧化损伤位点。该工作有望完善抑郁症发病过程中由过氧化物酶体内O₂（·-）介导的相关信号通路,有助于寻找治疗抑郁症的关键靶点。