Dihydrorhodamine 123

Nom UICPAmethyl 2-(3,6-diamino-9H-xanthen-9-yl)benzoate

Dihydrorhodamine 123, DHR, DHR 123

N^o CE203-157-5

Identification
Dihydrorhodamine 123

Représentation de la dihydrorhodamine 123
Nom UICPA	methyl 2-(3,6-diamino-9H-xanthen-9-yl)benzoate
Synonymes	Dihydrorhodamine 123, DHR, DHR 123
N^o CAS	109244-58-8
N^o CE	203-157-5
PubChem	105032
SMILES	COC(=O)C1=CC=CC=C1C2C3=C(C=C(C=C3)N)OC4=C2C=CC(=C4)N PubChem, vue 3D
InChI	InChI : vue 3D InChI=nChI=1S/C21H18N2O3/c1-25-21(24)15-5-3-2-4-14(15)20-16-8-6-12(22)10-18(16)26-19-11-13(23)7-9-17(19)20/h2-11,20H,22-23H2,1H3 InChIKey : FNEZBBILNYNQGC-UHFFFAOYSA-N
Apparence	cristaux blanc-rose
Propriétés chimiques
Formule	C₂₁H₁₈N₂O₃
Masse molaire^[1]	346,379 2 ± 0,019 4 g/mol C 72,82 %, H 5,24 %, N 8,09 %, O 13,86 %,
Propriétés physiques
T° fusion	163-165 °C^[2]
Solubilité	15 g·L^-1 dans le DMF à 20 °C. ^[3]

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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La dihydrorhodamine 123 (DHR) est un composé organique colorant non fluorescent, non chargé, dérivé de la rhodamine 123 (R123). Bien qu’elle soit elle-même non fluorescente, la DHR est utilisée comme sonde fluorescente. En effet, la dihydrorhodamine 123 est communément utilisée pour mesurer la production de dérivés réactifs de l’oxygène (DRO) ou des espèces réactives de l’azote (ERA) dans différents types de cellules durant des phénomènes tels que le stress oxydatif, la mort des cellules, ou encore l’exposition au rayonnement UV^[4]. L DHR peut se diffuser passivement à travers les membranes où elle est oxydée en rhodamine cationique 123 qui se localise dans les mitochondries^[5]. C'est une molécule analogue à la 2,7-dichlorodihydrofluorescine (DCDHF), aussi connue sous le nom de dichlorofluorescéine, lipophile et diffusant à travers la membrane cellulaire^[6].

Réaction d'oxydation avec les dérivés réactifs de l'oxygène

Oxydation avec le peroxyde d'hydrogène (H2O2)

En présence de DRO, la dihydrorhodamine 123 non fluorescente s’oxyde avec le peroxyde d'hydrogène (H₂O₂) en R123 fluorescente dans les cellules^[7]^,^[8]^,^[9].

Oxydation de la DHR en R123 : l'un des groupes amines subit une tautomérisation pour donner un groupe imine chargé permettant de piéger efficacement la R123 dans les cellules^[10].

La DHR est capable de détecter les DRO dans les granulocytes neutrophiles. Ces cellules sanguines sont capables de générer une large quantité de DRO après avoir activé le coenzyme NADPH en utilisant le PMA (Phorbol 12-myristate13-acetate). L’ion superoxyde O₂⁻ généré par le NADPH, s’oxyde rapidement par dismutation en peroxyde d'hydrogène H₂O₂ et dioxygène O₂ selon la réaction suivante :

${\ce {2O2^{-}}}$ + ${\ce {2H^{+}}}$ → ${\ce {H2O2 + O2}}$

L’interaction entre H₂O₂ et DHR se fait dans le milieu extracellulaire où la réaction d’oxydation est lente. La molécule H₂O₂ est l'un des DRO les plus stables en raison de sa nature non chargée, elle peut facilement traverser les membranes plasmiques des cellules et induire à des effets toxiques dans ces dernières.

Dans la membrane plasmique, la réaction d’oxydation peut-être catalysée par des enzymes telles que la peroxydase ou la Cytochrome c oxydase. Dans ce milieu, la réaction est rapide. De plus, la peroxydase est essentielle pour la formation du produit R123. En effet, H₂O₂ ne réagit pas directement avec la DHR, il faut un autre intermédiaire réactif pour que la réaction d'oxydation ait lieu^[4]. Contrairement au H₂O₂, le produit R123 ne peut pas traverser la membrane plasmique en raison de sa charge positive, elle est alors retenue à l'intérieur des cellules ce qui conduit à une augmentation de fluorescence dans ces dernières^[7].

Oxydation avec le peroxynitrite (NO−3)

La DHR peut également s'oxyder avec un autre type de DRO, le peroxynitrite (NO⁻₃) pour former la R123^[11]. Contrairement au H₂O₂, NO⁻₃ (ainsi que l'acide chloreux (HOCl), un DRO qui permet aussi d'oxyder la DHR), peut oxyder directement la DHR. Le peroxinitrite est un puissant agent oxydant, il est obtenu à partir du monoxyde d'azote qui réagit avec l'anion superoxyde :

${\ce {O2^{-}}}$ + ${\ce {NO^{.}}}$ → ${\ce {NO3^-}}$

Dans certaines conditions pathologiques telles que l'inflammation, les chocs hémorragiques ou encore l'ischémie reperfusion, les cellules tendent à produire de manière simultanée le monoxyde d'azote et l'ion superoxyde conduisant à la formation du peroxynitrite.

Réaction d'oxydation avec les métaux de transitions

Certains métaux tels que le Fe²⁺ peuvent oxyder la DHR à partir de la réaction de Fenton. Deux réactions sont possibles^[12] :

La réaction de Haber-Weiss, elle permet la formation du radical HO^.

${\ce {Fe^2+ + H2O2 -> Fe^3+ + HO^- + HO^{.}}}$ (1)

La réaction de Bray-Gorin, elle permet de générer le radical Fe^IVO²⁺

${\ce {Fe^2+ + H2O2 -> Fe^{IV}O^2+ + H2O}}$ (2)

Les deux radicaux peuvent oxyder la DHR selon les réactions suivantes:

${\ce {DHR + HO^{.}-> R123}}$ (1')

ou

${\ce {DHR + Fe^{IV}O^2+ -> R123}}$ (2')

Synthèse

Utilisation dans le domaine médical

Notes et références

↑ Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
1 2 B. M. Kinsey, A. I. Kassis, F. Fayad, W. W. Layne et S. J. Adelstein, « Synthesis and biological studies of iodinated (127/125I) derivatives of rhodamine 123 », Journal of Medicinal Chemistry, vol. 30, n^o 10,‎ octobre 1987, p. 1757–1761 (ISSN 0022-2623, PMID 3309314, DOI 10.1021/jm00393a013)
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1 2 Pascal Djiadeu, Dhia Azzouz, Meraj A. Khan, Lakshmi P. Kotra, Neil Sweezey et Nades Palaniyar, « Ultraviolet irradiation increases green fluorescence of dihydrorhodamine (DHR) 123: false-positive results for reactive oxygen species generation », Pharmacology Research & Perspectives, vol. 5, n^o 2,‎ 2017 (ISSN 2052-1707, DOI 10.1002/prp2.303, lire en ligne, consulté le 22 mars 2023)
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↑ Takuya Maeyama, Anri Mochizuki, Kazuki Yoshida, Nobuhisa Fukunishi, Kenichi L. Ishikawa et Shigekazu Fukuda, « Radio-fluorogenic nanoclay gel dosimeters with reduced linear energy transfer dependence for carbon-ion beam radiotherapy », Medical Physics, vol. 50, n^o 2,‎ 2023, p. 1073–1085 (ISSN 2473-4209, DOI 10.1002/mp.16092, lire en ligne, consulté le 23 mars 2023)

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