《第三軍醫(yī)大學學報》1995年05期
陸松敏劉建倉郭素清王成英劉光海陳惠孫
【摘要】：
采用家兔失血性休克模型，測定紅細胞膜脂的流動性，膜脂區(qū)微粘度及相變溫度。
結(jié)果說明失血性休克后紅細胞膜的熒光偏振度（P）升高，從0．260±0．020升至0．289±0．015（P＜0．01），膜流動性降低。膜脂雙層分子排列有序性增加。相變溫度傷前為17．5℃，低血壓３ｈ后相變溫度為24．5℃，分子活化能升高。說明失血性休克后紅細胞膜從相對比較流動變?yōu)橄鄬袒?，細胞膜更趨于凝膠相。
【作者單位】：第三軍醫(yī)大學野戰(zhàn)外科研究所第二研究室
【關(guān)鍵詞】：休克失血性紅細胞膜膜流動性
【基金】：全軍“八五”攻關(guān)項目
細胞膜的流動性是一個細胞水平較為靈敏的檢測指標，它反映細胞膜脂區(qū)分子的運動狀態(tài)和分子排列的有序性，它是維持細胞正常生命活動所必需的。為了更好地從細胞和分子水平研究休克機理，我們研究了失血性休克條件下紅細胞膜的流動性、微粘度、膜脂區(qū)相變溫度、脂雙層分子排列有序性系數(shù)及分子運動所需活化能。
１材料和方法
采用體重2．5kg左右健康雄性家兔20只，分為對照組和失血性休克組，每組10只。采用改良Wigger’s模型，快速放血至5．3kPa，維持2h，然后繼續(xù)觀察至5h，分別于失血性休克前、低血壓后1、2、3、5h抽取靜脈血3ml，測定紅細胞膜脂流動性，微粘度(η)和脂分子排列有序性系數(shù)(r)。
2紅細胞膜的制備
全血3ml，300×g離心10min，去上清及界面白色膜、留壓積紅細胞。再用pH7．8～8．00 0．01 mol/L磷酸鹽緩沖生理鹽水溶液(PBS)洗3次(0～4℃)，每次離心5min，轉(zhuǎn)速為300～g，得3ml PBS紅細胞懸液，以體積1：80的比例，用5mmol/L Tris-HCl(pH；7．5～7．6)緩沖液實行一次性溶血，于4℃靜置1～2h取出，以1000×g 4℃離心15min，反復(fù)洗滌離心4次得白色紅細胞膜，用Lowry法定蛋白。
取膜懸液(300μg/ml)3ml，加入2×10-6濃度的DPH(1．6-Dipheny-1、3、5 Hexatrine、Sigma、ChemicalCo)30μl，于25℃溫育30min，在MPF-4型熒光分光光度計上測定熒光偏振度(P)，計算微粘度(η)和分子排列有序性系數(shù)(r)。測定時激發(fā)波長為365nm，發(fā)射波長為440nm。
式中Ivv為起偏器光軸為垂直方向，檢偏器光軸為垂直方向時熒光強度，IvH為起偏器光軸為垂直方向，檢偏器光軸為水平方向時熒光強度。G為校正因子，G=IHV-HV/IHH，IHV為起偏器光的水平向、檢偏器垂直向時熒光強度。IHH：二者均為水平向。
膜相變溫度的測定采用熒光偏振法：將已用DPH標記好的紅細胞膜懸液，置0℃冰浴后，從0℃至45℃每升高5℃測定一次熒光偏振度，再以log(P)對1/T作圖，其曲線的拐點即紅細胞膜的相變溫度。
3實驗結(jié)果
3．1失血性休克對紅細胞膜流動性、膜脂區(qū)微粘度（η）及脂雙層分子排列有序性系數(shù)(r)的影響
在失血性休克低血壓2h后紅細胞膜熒光偏振度升高(P<0．01)，膜流動性降低，微粘度顯著升高(P<0．01)，脂雙層分子排列有序性增加(P<0．01)。隨著休克時間的延長脂分子排列更有序，分子運動減少。三者變化關(guān)系基本平行(表1)。
3．2失血性休克時紅細胞膜相變溫度的變化
傷前、失血性休克后2、3、5h紅細胞膜在不同溫度下的熒光偏振度(P)變化見表2。以logp對1/T作圖，曲線的拐點即為相變溫度．結(jié)果為：傷前紅細胞膜相變溫度為17．5℃，失血性休克后2h為21℃，3h為24．5℃，5h為25．0℃。說明失血性休克后紅細胞膜分子結(jié)構(gòu)和化學組成發(fā)生了變化。
4討論
細胞膜的流動性指細胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、線粒體膜系統(tǒng)具有類似于液體那樣容易流動的一種物理性質(zhì)。1972年Singer和Nicolgon提出細胞膜的結(jié)構(gòu)的液態(tài)鑲嵌模型，即膜中脂和蛋白質(zhì)分子處于不停息的運動中，從而使膜處于一種動態(tài)結(jié)構(gòu)中。這些運動和溫度有關(guān)。所以在不同溫度下膜擴散速度和旋轉(zhuǎn)速度及烴鏈的活動均不同，使得膜在高溫下更接近液態(tài)，而在低溫下更接近固態(tài)，兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)折點稱之為相變溫度。
細胞膜的流動性和通透性是細胞的基本和重要的生物物理性質(zhì)，膜流動性不僅能影響膜通透，且影響膜上的酶的活性、受體功能及能量傳遞，也影響細胞膜的保護功能。膜流動性反映著膜磷脂的分子運動狀態(tài)，包括側(cè)向擴散，繞分子長軸的旋轉(zhuǎn)、異構(gòu)運動和翻轉(zhuǎn)運動。流動性是脂雙層中磷脂分子各種運動狀態(tài)的總和的平均表現(xiàn)。流動性越大，則意味著磷脂分子的活動度增大。
膜流動性可用核磁共振，電子自旋共振，熒光偏振等方法來測定。本研究采用穩(wěn)態(tài)熒光偏振法，因為DPH能嵌于脂雙層中和磷脂分子平行排列，烴鏈不活動，則DPH排列整齊，熒光偏振度大，膜流動性?。蝗绻肿舆\動大，脂分子呈不同程度的傾斜，則熒光偏振度小，流動性就越大。
影響膜流動性的因素很多，從構(gòu)成膜的磷脂和蛋白質(zhì)來看；磷脂分子中脂肪酸鏈的不飽和程度，脂與脂、脂和蛋白質(zhì)之間的相互作用均十分重要。膜磷脂的化學組成、不飽和程度、脂肪鏈的長短均起作用。Orly和Sehram報告減少不飽和程度，增加鏈長均可減少膜流動性。磷脂中不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸比值越高，則膜流動性就越大。此外膜脂的構(gòu)型、酸堿、氧張力、乙醇胺等對流動性均有影響。
磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺均是天然哺乳動物生物膜的主要成份。Hirata和Axelrod報告磷脂酰乙醇胺甲基化形成磷脂酰膽堿，從而增加膜流動性。休克時膜成份分析指出：肝細胞膜中磷脂酰膽堿較多地被水解，而磷脂酰乙醇胺水解較少。磷脂酰膽堿含量下降，所以流動性下降，相變溫度升高。
磷脂酶A2(PLA2)在許多生化過程中和細胞膜改變中是一個關(guān)鍵性的酶，是休克的重要啟動因子。外源性PLA2和嵌于細胞膜深層的PLA2對細胞膜流動性起重要調(diào)控作用，調(diào)節(jié)著膜結(jié)構(gòu)，改變膜流動性。外源性PLA2能消化細胞膜，水解不飽和脂肪酸的C-2位，從而增加飽脂肪酸/不飽和脂肪酸之比，故此改變流動性，使細胞膜從相對地流動變得權(quán)對固體化。Liu-Maw-Shung等指出PLA2激活是內(nèi)毒素休克的重要機制之一。我們的實驗已證明失血性休克、內(nèi)毒素休克時，血漿、肝、心、腸中PLA2顯著升高。
本實驗結(jié)果說明；失血性休克早期和晚期細胞膜流動性降低，膜相變溫度升高與分子排列有序性增加和分子活化能升高有關(guān)。細胞膜從相對較流動變得更趨于凝膠相。造成膜流動性變化的原因可能與磷脂酶激活、膜脂成份改變、不飽和脂肪酸水解、不飽和脂肪酸/飽和脂肪酸之比改變有關(guān)。Stark等指出：磷脂成份變化主要原因是花生四烯酸及大量脂介質(zhì)的釋放，如溶血性磷脂酰膽鹼、血小板激活因子、烷酸類、白三烯等大量不飽和脂肪酸釋放于脂肪池從而影響膜的流動性。
在休克時膜的蛋白和脂肪酸上的NH2可與脂質(zhì)過氧化物丙二醛交聯(lián)，使流動性下降。同時不飽和脂肪酸氧化后，不飽和鍵大量減少，膜脂相凝固點相對升高，流動性降低，相變溫度升高。Petkova等證明膜流動性與膜上內(nèi)源性PLA2呈負相關(guān)，即膜的硬化可激活內(nèi)源性PLA2。同時又指出：改變脂質(zhì)體的脂成份就改變了膜的流動性。影響細胞膜流動性的因素很多，各種細胞毒素因子的調(diào)控作用、酰基轉(zhuǎn)移與基因表達的關(guān)系等均待進一步深入研究。
實驗證明決定低血容量休克復(fù)蘇后的存活率和存活時間的因素之一是休克狀態(tài)持續(xù)的時間。嚴重創(chuàng)傷出血后前1個小時之后活存率明顯下降。前1小時被稱為“黃金小時”。朝鮮和越南戰(zhàn)爭的經(jīng)驗使軍醫(yī)相信這段時間是關(guān)鍵時刻，而本實驗報告了失血性休克后紅細胞膜生物物理參數(shù)的變化，說明休克后細胞膜流動性下降、細胞膜從相對比較流動變得比較固化，紅細胞膜更趨于凝膠相。分子排列有序性增加，電子活化能升高，電子在能級間傳遞和躍遷困難。同時流動性改變也必然影響到膜上酶、受體等的功能。這與休克的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。本實驗中細胞膜的流動性和膜脂相變溫度在失血性休克后1h無顯著改變，2h后產(chǎn)生了顯著改變，提示了以上臨床改變的分子生物學基礎(chǔ)。