基于竞争配位的Ca2+特异性响应1H/19F磁共振成像分子探针

陈洪明 唐小雪 林雅滢 龚玄清 林泓域 高锦豪

(厦门大学化学化工学院化学生物学系，谱学分析与仪器教育部重点实验室，福建省化学生物学重点实验室，厦门 361005)

0 引 言

钙离子对几乎所有细胞的信号转导都必不可少，参与从胚胎发生到神经功能的各个生命过程[1]。动物体液和组织中的总钙浓度为2.1～2.6 mmol·L-1[2]，以自由离子、有机配合物和无机物小分子3种形式存在[3]。由于自身的电荷、离子半径、可极化性等特性，Ca2+具有从6到12的灵活的配位数。特殊的配位能力使得生物体可以通过有机小分子配体和对Ca2+具有强亲和力配位位点的蛋白来调控不同形式的Ca2+在生物体内不同时空区域的浓度及比例，以发挥Ca2+信号传递作用。细胞内的游离Ca2+浓度通常可以比细胞外低4个数量级[4]。Ca2+作为信号载体参与调控细胞行使各种生理功能的过程，但其浓度平衡被打破则会产生毒性并导致细胞的死亡。脑血管疾病导致的死亡占全世界所有死亡人数的9.6%，而局域脑缺血情况的检测和监控对临床诊断和治疗脑血管疾病具有重要意义[5-6]。缺血脑区的葡萄糖氧化会被严重影响，导致三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)不能正常产生，引发一系列有害的生化生理过程。例如，局域Ca2+平衡会被严重破坏而导致细胞急性或慢性死亡[7]。脑缺血时，局域的细胞外Ca2+浓度会急剧下降，临床上可以通过及时灌注来重新建立Ca2+的平衡达到治疗效果[8]。因此，Ca2+在生命体内分布的活体原位成像分析对生命科学和生物医学具有重要意义。……