内容提要
细胞凋亡作为I型细胞死亡，是一个由多个基因严格控制的主动死亡过程，在调节细胞各种活动中起着重要作用。越来越多的研究表明，细胞凋亡的独特方式与多种疾病直接或间接相关，包括癌症、自身免疫性疾病、病毒性疾病、神经退行性疾病等。然而，细胞凋亡的潜在机制是复杂的，尚未完全阐明，可能是由于缺乏有效的化学工具来无损地实时可视化复杂生物系统中的细胞凋亡。在过去的15年中，各种小分子荧光探针(SMFPs)在体外和体内成像细胞凋亡引起了相关疾病诊断和治疗的广泛关注。本文综述了细胞凋亡过程中酶活性、质膜、活性氧、活性硫、微环境等方面的研究进展。特别是，我们概括了通常用于设计smfp以研究细胞凋亡的机制。此外，我们讨论了报道的探针的局限性，并强调了潜在的挑战和未来的前景。我们相信这一综述将为smfp在细胞凋亡相关领域的发展提供一个全面的总结和具有挑战性的方向。
SMFPs检测细胞凋亡过程中caspase的激活
SMFPs作为一种半胱氨酸蛋白酶，在促凋亡信号的作用下可被激活，是细胞凋亡的特异性执行者。目前，蛋白酶家族至少有13个成员，根据其结构和功能可分为促炎性半胱氨酸蛋白酶和促凋亡性半胱氨酸蛋白酶（对半胱氨酸蛋白酶在细胞凋亡中的作用进行了详细研究。最近的研究表明，它们可以相互激活，例如，caspase-9可以激活caspase-3并导致细胞凋亡。caspase-3在细胞凋亡中的主要作用是使细胞凋亡抑制剂Bcl-2失活，并水解细胞的蛋白结构，包括核蛋白和细胞骨架，导致细胞解体和凋亡小体（ApoBDs）的形成。因此，这些结果表明，caspases参与了细胞凋亡过程，可作为一个重要的生物标志物。caspase-3作为细胞凋亡检测中独特的生物标志物，其成像可将凋亡与其他形式的死亡区分开来。这些有效的SMFPs可作为揭示相关病理过程、筛选新的凋亡诱导剂和评价药物疗效的潜在化学工具。
SMFPs用于监测凋亡过程中胆碱酯酶的激活
AChE作为一种在多种肿瘤细胞中过表达的酶，与肿瘤细胞的生长和增殖密切相关。此外，在细胞凋亡过程中，乙酰胆碱酯酶会出现在细胞核内。因此，AChE参与了化疗药物诱导细胞凋亡的过程。实时监测AChE水平对疾病的诊断和疗效评价具有重要意义。此外，临床研究表明BChE水平异常与多种神经退行性疾病有关。因此，实时成像BChE在凋亡细胞中的波动对临床研究具有一定的意义。
SMFPs用于监测细胞凋亡过程中ATP酶的激活
ATP酶也可作为细胞凋亡过程中的重要生物标志物。163164越来越多的研究表明，线粒体ATP酶是与癌症凋亡相关的重要ATP合酶。 Fan的团队设计了ICT探针27，以实现癌症凋亡中的这一目标。该探针对HepG2细胞中的ATP酶活性表现出高信号-背景荧光（I590 nm/I565 nm）响应。凋亡癌细胞中的ATP酶活性更可能降低。图中的实时成像结果表明，随着绿色信号强度的增加，ATPase中F1单元的水解功能相对增加，而红色信号强度则降低。总之，基于快速、选择性、高灵敏度和“零干扰”的方式，他们为线粒体ATP酶活性和形态变化提供了一种新的凋亡传感器。
SMFPs是检测细胞凋亡的重要化学工具，但未来的研究应侧重于追踪更特异性和差异化的生物标志物，以预测和感知细胞凋亡。靶向性、高选择性、高信噪比和多功能smfp的发展对药物筛选和疾病诊断具有挑战性和启发性。本文综述了近15年来基于不同生物标志物(包括特异性生物标志物和潜在生物标志物的研究)的细胞凋亡SMFPs。我们希望更多的研究人员能够借助SMFPs对细胞凋亡的发病机制有更深入的了解，我们期待在不久的将来，更多优秀的SMFPs在这一领域的应用将极大地促进人类健康的发展。
参考文献
Advances in small-molecule fluorescent probes for the study of apoptosis Ya-Xi Ye, Jian-Cheng Pan, Hai-Chao Wang, Xing-Tao Zhang,* Hai-Liang Zhu * , and Xin-Hua Liu * ,Chem. Soc. Rev.DOI: 10.1039/d4cs00502c
