针对抗坏血酸嗅觉神经保护机制探索的活体电分析化学新方法研究

Based on the intercross and integration of analytical chemistry and clinic medicine, this project will conduct an innovative study on the new in vivo electrochemical methods towards the insights into olfactory neuroprotective mechanism mediated by ascorbic acid which is of great significance in basic and clinical research. We will conduct this study in collaboration with Chinese Academy of Sciences Institute of Chemistry and take advantages of the strengths of each other. The research contents include: (1) Develop new in vivo electrochemical methods and principles toward neural molecules (such as ascorbic acid and glutamate) which are closely related to the process of olfactory dysfunction; (2) Establishment of animal model with olfactory dysfunction, study of the relationship between the dynamic changes of ascorbic acid in olfactory bulb and the release of glutamate and cell edema; (3) Further by a comprehensive study of the results of in vivo electrochemistry ,histopathology and electrically stimulated olfactory evoked potentials(EOEPs), explore the neuroprotective mechanism of exogenous ascorbic acid in the process of olfactory dysfunction from the molecular level. This project is proposed on the basis of the cooperation between Peking University Third Hospital and Chinese Academy of Sciences Institute of Chemistry. The contents of this study contains a series of novel ideas and high original innovations, although challenging, research program is identified through careful thinking and feasible. This project can not only promote the development of in vivo analytical chemistry, but also provide a powerful reference for the substantial intercross and the integration of analytical chemistry and clinical medicine.

本项目基于分析化学与临床医学的交叉和融合，通过与中国科学院化学研究所合作，利用各自的优势，针对抗坏血酸介导的嗅觉神经保护机制这一具有重要基础和临床研究意义的课题，展开活体电化学分析新方法的创新性研究。研究内容包括：（1）与嗅觉障碍形成密切相关神经分子(抗坏血酸和谷氨酸)的活体分析原理和方法研究；（2）嗅觉障碍动物模型的建立、嗅球中抗坏血酸变化与谷氨酸的释放以及细胞水肿的关系研究；（3）综合活体电化学、组织病理学和电刺激嗅觉诱发电位研究结果，从分子层次探索嗅觉障碍过程中外源性抗坏血酸的神经保护机制。项目研究内容是在双方合作基础上提出的，包含一系列新颖的构思，原始创新性强，虽具有挑战性，但通过细致分析所确定的研究方案是切实可行的。本项目研究不仅能够促进活体分析化学自身的发展，也将为分析化学和临床医学的实质性交叉和融合提供有力的借鉴。

嗅觉作为人体的基本生理感觉之一，在气味识别、记忆形成和情绪调节中起着重要作用。嗅觉障碍不仅会影响人类对气味的感知、辨别和危险的防御反应，还会引发不良情绪，从而严重影响生活质量。然而，目前嗅觉功能障碍的发病机制尚不明确。谷氨酸、多巴胺、去甲肾上腺素、5-HT等是嗅觉神经系统中重要的神经递质，在嗅觉病生理过程中发挥着重要作用。抗坏血酸作为重要的神经调质可以调节上述神经递质的合成、释放及细胞对神经递质的反应，因而可能与嗅觉密切相关。研究上述化学小分子物质在嗅觉功能障碍早期阶段的变化规律对于阐明嗅觉病生理机制有重要意义。因此，迫切需要开发检测脑内嗅觉相关神经递质的分析方法。. 本项目是与中国科学院化学研究所合作，共同完成的。在基金委的支持下，按照课题计划，本项目以嗅觉障碍，特别是抗坏血酸的神经活性为切入点，在前期工作基础上，建立了嗅觉障碍动物模型，开展了与嗅觉障碍形成密切相关的神经分子（包括抗坏血酸、去甲肾上腺素、多巴胺及谷氨酸等）的活体分析原理和方法的研究。实现了脑内抗坏血酸和电生理的同步记录；建立了一种基于表面化学设计的抗坏血酸电化学传感原理和方法，揭示了抗坏血酸的细胞释放与细胞毒性水肿的相关性；设计并构筑了白细胞膜修饰的植入式碳纤维电极，完成了脑内多巴胺的长时程动态监测；构建了一种以谷氨酸合成酶为新型识别元件的生物电化学传感系统；在活体层次实时动态研究嗅觉障碍模型动物在不同因素诱发的嗅觉障碍过程中神经递质的变化规律。. 项目所设计构建的电分析化学方法具有高选择性、高时空分辨率和实时分析等优点，在脑神经科学研究中具有独特的优势。项目执行期间共发表SCI收录论文7篇，顺利完成了任务书规定的研究任务。