钙离子载体--A23187和离子霉素

钙是人体内最重要的元素之一，参与一切生命活动过程，维系着细胞的生理功能。钙主要是以储存钙（复合物酸钙）、（蛋白）结合钙、游离钙三种形式存在，在细胞中作用类似于激素的第二信使，参与各种各样的生理过程，如：细胞增殖、肌肉收缩、神经传导、血液凝固等。细胞内外存在着10000倍左右的Ca²⁺浓度梯度差；线粒体内膜、内质网样膜Ca²⁺浓度很高，一般被成为钙库。

细胞内的Ca²⁺浓度直接关系到细胞的生物效应。某些化合物刺激可以引起胞内Ca²⁺浓度升高，进而导致细胞功能的活化或终止。这种化合物分为两类，一类作为离子载体起作用，通过将钙离子输入进细胞中而升高细胞内钙水平，而其另一类通过增加细胞内储存体(如内质网和线粒体)的钙分泌而升高细胞内钙水平。

钙离子载体A23187最初从链霉菌(Streptomyces chartreusensis)代谢产物分离得到，用作一种抗生素，具有比较弱的抗真菌和革兰氏阳性菌活性。由于能够非常明显的提高二价阳离子穿透生物膜，呈现出离子载体(ionophore)特性，在运输阳离子进入细胞的同时将两个氢离子带至细胞外。A23187结合亲和力的特征在于Mn²⁺>Ca²⁺=Mg²⁺>Sr²⁺>Ba²⁺。A23187对Ca²⁺具有高度的选择性，因此在细胞生物学研究中常用来增加细胞质中Ca²⁺水平。

A23187含内源性的UV激发的自荧光，不能与UV激发的Ca²⁺指示剂联合使用，比如：Fura-2，但仍可与长波长激发的钙离子指示剂，如Fluo-2联合使用。

图1.A23187化学结构式(CAS. NO: 52665-69-7)

体外实验显示A23187还具有以下生理功能：

1．提高ROS产生和血小板碎片形成；

2．通过钙调蛋白依赖性的一氧化氮合成酶持续性表达，刺激一氧化氮生成；

3．用作氧化磷酸化的解偶联剂，抑制线粒体ATPase活性；

4．促使机体对NMDA而不是使君子氨酸(quisqualate)做出响应。

离子霉素(Ionomycin)，一种来源于Streptomyces conglobatus的聚醚类窄谱抗生素，是一种有效的钙离子载体，高度选择性结合钙离子，可以高度选择性结合钙离子(Ca²⁺ >Mg²⁺ >>Sr²⁺=Ba²⁺)，比A23187的效果要好很多。

Ionomycin在pH7.0和9.5时可直接可以结合钙离子，并产生较强的紫外吸收，常用于转运钙离子穿过各种生物膜。Ionomycin最常用于提高细胞内的钙离子水平，通过提高细胞内钙离子水平，Ionomycin可以诱导神经细胞发生细胞凋亡，可以诱导一些细胞产生cell cycle arrest，也可以产生多种由于细胞内钙离子水平升高而产生的其它生物功能。
 

图2.离子霉素游离酸分子结构式(CAS NO: 56092-82-0)

图3.离子霉素钙盐分子结构式(CAS NO: 56092-82-1)
 

Ionomycin也常常与Phorbol 12-myristate 13-acetate（佛波肉豆蔻醋酸）联合使用，用于刺激多种免疫细胞，以产生细胞因子。同时也与蛋白转运抑制剂如布雷非德菌素A (Brefeldin A)、莫能霉素(Monensin)联合使用抑制细胞因子外分泌，保留在细胞内以准确分析细胞因子表达水平。Ionomycin常用的有效浓度为：1-10 μM。