高原红细胞增多症患者红细胞膜物理特性变化及分子机制探讨
作者：邹春华 宋强华 李素芝 薛增军 牟信兵 郑华金
单位：邹春华(武警部队成都医院内一科)；宋强华 李素芝 薛增军 牟信兵(西藏军区总医院高山病研究室)；郑华金(成都军区总医院血液科)
关键词：
中华血液学杂志000515 高原红细胞增多症(high altitude polycythemia, HAPC)是生活在高原的某些人群因低氧的刺激造血功能和调节机制发生紊乱的一种病理改变[1]。由于红细胞增多，导致患者血液粘滞度增高，血液流变状态发生变化。红细胞膜的物理特性与血液流变状态密切相关[2]。我们研究了HAPC红细胞膜物理特性变化，并探讨其变化的分子基础，为寻找改善HAPC临床症状的方法提供依据
对象和方法
, http://www.100md.com 1 研究对象 HAPC患者32例，汉族，男性23例，女性9例，年龄21～53岁。根据中华医学会第3次全国高原医学学术讨论会诊断标准诊断[3]，正常对照组27名，均为健康人，男性20名，女性7名，年龄22～49岁。所有研究对象均移居高原2年以上，居住地海拔3600～4600m。
2 实验方法
2.1 红细胞变形性测定[4]：用DXC-300A红细胞变形能力测定仪测定红细胞滤过指数(IF)。
2.2 红细胞流动性测定[4]：应用DPH荧光探针标记红细胞膜，用岛津RF-540型荧光分光光度仪测定荧光强度。
2.3 红细胞膜Ca2+-Mg2+ATPase活性测定参照文献[5]方法。
, 百拇医药
2.4 膜脂质提取用甲醇-氯仿混合液，胆固醇测定用邻苯二甲醛-醋酸-硫酸法，磷脂测定用化学定量法，比色法测定丙二醛(MDA)。
2.5 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳及薄层扫描法测定红细胞收缩膜蛋白相对百分含量。
3 统计学方法 数据以
±s表示，应用t检验进行显著性比较，部分指标作相关分析。
结果
1 HAPC患者红细胞变形性改变 HPAC红细胞滤过指数明显高于正常对照(P<0.05)(表1)，提示HAPC患者红细胞变形能力降低。
2 HAPC患者红细胞膜流动性变化 HAPC患者红细胞膜荧光偏振度明显高于正常对照(P<0.05)(表1),显示HAPC红细胞膜流动降低。
, http://www.100md.com
表1 HAPC患者红细胞物理特性的变化(±s) 组别
例数
细胞膜滤过
指数
细胞膜
偏振度
荧光强度
对照组
27
0.52±0.31
0.221±0.062
, 百拇医药
2.013±0.075
HAPC组
32
0.71±0.44
0.286±0.015
1.492±0.022
注：与对照组比较，*P<0.05
3 HAPC患者红细胞膜成分测定 HAPC红细胞膜Ca2+-Mg2+ ATPase活力明显低于正常对照(P<0.05)，膜收缩蛋白相对百分含量显著低于正常对照(P<0.05)，HAPC红细胞膜胆固醇、胆固醇/磷脂比值、膜丙二醛含量明显高于正常对照(P<0.01，P<0.01，P<0.05)，HAPC红细胞膜磷脂明显低于正常对照(P<0.05)(表2)。
, 百拇医药
4 直线相关分析 HAPC患者红细胞滤过指数与红细胞膜胆固醇呈正相关(r=0.3971,P<0.05),与红细胞膜磷脂呈负相关(r=-0.5200,P<0.05),与红细胞膜丙二醛含量呈正相关(r=0.5106,P<0.01)，与膜收缩量的百分含量呈负相关(r=-0.4738,P<0.05),与膜Ca2+-Mg2+ATPase活性呈负相关(r=-0.492,P<0.05)。
讨论
红细胞膜的物理特性主要是红细胞膜的力学特性，而红细胞膜的力学特性又取决于红细胞膜的结构，影响红细胞膜物理特性变化的因素很多。研究发现，HAPC患者红细胞滤过指和红细胞膜荧光偏振度升高，提示HAPC患者红细胞变形性和红细胞膜流动性降低。本组实验数据表明，HAPC患者红细胞膜胆固醇、红细胞膜胆固醇/磷脂比值、红细胞膜丙二醛含量升高，相关分析显示上述变化与红细胞滤过指数呈正相关，即与红细胞变形能力呈异相性变化。应当注意丙二醛对红细胞膜正常结构的破坏性。红细胞的形态和力学特性与红细胞膜骨架蛋白密切相关[6]，红细胞膜收缩蛋白是膜骨架蛋白的重要成分，实验显示HAPC患者红细胞膜收缩蛋白减少。红细胞膜Ca2+-Mg2+ ATPase对维持膜脂不对称分布有主要作用，并维持细胞内Ca2+浓度，细胞内Ca2+升高可影响膜蛋白相互作用，降低红细胞膜粘弹性，并可导致红细胞膜脂质与细胞膜骨架蛋白的分离，使膜稳定性和流动性降低，红细胞变形能力下降[7，8]。我们亦观察到HAPC患者红细胞膜Ca2+-Mg2+ ATPase活力降低，并与红细胞变形能力及红细胞膜流动性呈同相性变化。HAPC发病与缺氧密切相关，能量代谢异常，红细胞膜结构发生变化，致红细胞膜物理特性发生变化。
, 百拇医药
表2 HAPC红细胞膜脂质成分、膜收缩蛋白相对百分含量、Ca2+-Mg2+ATP酶活性(±s) 组别
例数
胆固醇
(mmol/g膜蛋白)
磷脂
(mmol/g膜蛋白)
丙二醛
(μmol/膜蛋白)
膜收缩蛋白
(%)
, 百拇医药
Ca2+-Mg2+ATP酶
(μmol/pi/mgproh-1)
胆固醇/磷脂
对照组
27
0.563±0.022
0.47±0.13
0.458±0.090
25.34±9.12
5.83±3.71
1.19±0.27
, 百拇医药
HAPC组
32
0.637±0.071＃
0.43±0.15*
0.627±0.140
18.15±5.93*
3.80±2.11*
1.48±0.21＃
注：与对照组相比，*P<0.05,#P<0.01基金项目：总后勤部九五科研基金资助项目(96M030)
, 百拇医药
参考文献
1，Schoh H. Role of erythropoietin in adaptation to hypoxin. Experentia, 1990, 46:1977-2002.
2，苷伟孝，张萍，张亚洲. 高原红细胞增多症的血液流变学测定分析. 高原医学杂志，1996，6：37-38.
3，我国高原病命名分型及诊断标准. 高原医学杂志，1996，6：2-5.
4，陈洁，龙勉，吴云勉. 肺癌患者红细胞膜物理性实验研究. 生物医学工程学杂志，1995，12：21-23.
5，Shalev O，Lavi V, Hebbel RP. Erythocyte (Ca2+-Mg2+)-ATPase activity, increased sensitivity to oxidative stress in glucose-6-phosphate dehydrogenase deficiency. Am J Hematol, 1985,19:131-136.
, 百拇医药
6，焦新福. 红细胞膜骨架收缩蛋白及其基因突变. 国外医学输血及血液学分册，1995，18：334-337.
7，Friederich E, Farley RA, Meiseman JH. Influence of calcium permeabilization and membrane-attached hemoglobin on erythrocyte deformability. Am Hematol, 1992,41:170-171.
8，Anderson JP. The interation of calmodulin with human erythrocyte spectrin. J Biol Chem, 1987, 762:6365-6372.
(收稿日期：1999-04-02), 百拇医药
单位：邹春华(武警部队成都医院内一科)；宋强华 李素芝 薛增军 牟信兵(西藏军区总医院高山病研究室)；郑华金(成都军区总医院血液科)
关键词：
中华血液学杂志000515 高原红细胞增多症(high altitude polycythemia, HAPC)是生活在高原的某些人群因低氧的刺激造血功能和调节机制发生紊乱的一种病理改变[1]。由于红细胞增多，导致患者血液粘滞度增高，血液流变状态发生变化。红细胞膜的物理特性与血液流变状态密切相关[2]。我们研究了HAPC红细胞膜物理特性变化，并探讨其变化的分子基础，为寻找改善HAPC临床症状的方法提供依据
对象和方法
, http://www.100md.com 1 研究对象 HAPC患者32例，汉族，男性23例，女性9例，年龄21～53岁。根据中华医学会第3次全国高原医学学术讨论会诊断标准诊断[3]，正常对照组27名，均为健康人，男性20名，女性7名，年龄22～49岁。所有研究对象均移居高原2年以上，居住地海拔3600～4600m。
2 实验方法
2.1 红细胞变形性测定[4]：用DXC-300A红细胞变形能力测定仪测定红细胞滤过指数(IF)。
2.2 红细胞流动性测定[4]：应用DPH荧光探针标记红细胞膜，用岛津RF-540型荧光分光光度仪测定荧光强度。
2.3 红细胞膜Ca2+-Mg2+ATPase活性测定参照文献[5]方法。
, 百拇医药
2.4 膜脂质提取用甲醇-氯仿混合液，胆固醇测定用邻苯二甲醛-醋酸-硫酸法，磷脂测定用化学定量法，比色法测定丙二醛(MDA)。
2.5 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳及薄层扫描法测定红细胞收缩膜蛋白相对百分含量。
3 统计学方法 数据以
±s表示，应用t检验进行显著性比较，部分指标作相关分析。结果
1 HAPC患者红细胞变形性改变 HPAC红细胞滤过指数明显高于正常对照(P<0.05)(表1)，提示HAPC患者红细胞变形能力降低。
2 HAPC患者红细胞膜流动性变化 HAPC患者红细胞膜荧光偏振度明显高于正常对照(P<0.05)(表1),显示HAPC红细胞膜流动降低。
, http://www.100md.com
表1 HAPC患者红细胞物理特性的变化(
±s) 组别例数
细胞膜滤过
指数
细胞膜
偏振度
荧光强度
对照组
27
0.52±0.31
0.221±0.062
, 百拇医药
2.013±0.075
HAPC组
32
0.71±0.44
0.286±0.015
1.492±0.022
注：与对照组比较，*P<0.05
3 HAPC患者红细胞膜成分测定 HAPC红细胞膜Ca2+-Mg2+ ATPase活力明显低于正常对照(P<0.05)，膜收缩蛋白相对百分含量显著低于正常对照(P<0.05)，HAPC红细胞膜胆固醇、胆固醇/磷脂比值、膜丙二醛含量明显高于正常对照(P<0.01，P<0.01，P<0.05)，HAPC红细胞膜磷脂明显低于正常对照(P<0.05)(表2)。
, 百拇医药
4 直线相关分析 HAPC患者红细胞滤过指数与红细胞膜胆固醇呈正相关(r=0.3971,P<0.05),与红细胞膜磷脂呈负相关(r=-0.5200,P<0.05),与红细胞膜丙二醛含量呈正相关(r=0.5106,P<0.01)，与膜收缩量的百分含量呈负相关(r=-0.4738,P<0.05),与膜Ca2+-Mg2+ATPase活性呈负相关(r=-0.492,P<0.05)。
讨论
红细胞膜的物理特性主要是红细胞膜的力学特性，而红细胞膜的力学特性又取决于红细胞膜的结构，影响红细胞膜物理特性变化的因素很多。研究发现，HAPC患者红细胞滤过指和红细胞膜荧光偏振度升高，提示HAPC患者红细胞变形性和红细胞膜流动性降低。本组实验数据表明，HAPC患者红细胞膜胆固醇、红细胞膜胆固醇/磷脂比值、红细胞膜丙二醛含量升高，相关分析显示上述变化与红细胞滤过指数呈正相关，即与红细胞变形能力呈异相性变化。应当注意丙二醛对红细胞膜正常结构的破坏性。红细胞的形态和力学特性与红细胞膜骨架蛋白密切相关[6]，红细胞膜收缩蛋白是膜骨架蛋白的重要成分，实验显示HAPC患者红细胞膜收缩蛋白减少。红细胞膜Ca2+-Mg2+ ATPase对维持膜脂不对称分布有主要作用，并维持细胞内Ca2+浓度，细胞内Ca2+升高可影响膜蛋白相互作用，降低红细胞膜粘弹性，并可导致红细胞膜脂质与细胞膜骨架蛋白的分离，使膜稳定性和流动性降低，红细胞变形能力下降[7，8]。我们亦观察到HAPC患者红细胞膜Ca2+-Mg2+ ATPase活力降低，并与红细胞变形能力及红细胞膜流动性呈同相性变化。HAPC发病与缺氧密切相关，能量代谢异常，红细胞膜结构发生变化，致红细胞膜物理特性发生变化。
, 百拇医药
表2 HAPC红细胞膜脂质成分、膜收缩蛋白相对百分含量、Ca2+-Mg2+ATP酶活性(
±s) 组别例数
胆固醇
(mmol/g膜蛋白)
磷脂
(mmol/g膜蛋白)
丙二醛
(μmol/膜蛋白)
膜收缩蛋白
(%)
, 百拇医药
Ca2+-Mg2+ATP酶
(μmol/pi/mgproh-1)
胆固醇/磷脂
对照组
27
0.563±0.022
0.47±0.13
0.458±0.090
25.34±9.12
5.83±3.71
1.19±0.27
, 百拇医药
HAPC组
32
0.637±0.071＃
0.43±0.15*
0.627±0.140
18.15±5.93*
3.80±2.11*
1.48±0.21＃
注：与对照组相比，*P<0.05,#P<0.01基金项目：总后勤部九五科研基金资助项目(96M030)
, 百拇医药
参考文献
1，Schoh H. Role of erythropoietin in adaptation to hypoxin. Experentia, 1990, 46:1977-2002.
2，苷伟孝，张萍，张亚洲. 高原红细胞增多症的血液流变学测定分析. 高原医学杂志，1996，6：37-38.
3，我国高原病命名分型及诊断标准. 高原医学杂志，1996，6：2-5.
4，陈洁，龙勉，吴云勉. 肺癌患者红细胞膜物理性实验研究. 生物医学工程学杂志，1995，12：21-23.
5，Shalev O，Lavi V, Hebbel RP. Erythocyte (Ca2+-Mg2+)-ATPase activity, increased sensitivity to oxidative stress in glucose-6-phosphate dehydrogenase deficiency. Am J Hematol, 1985,19:131-136.
, 百拇医药
6，焦新福. 红细胞膜骨架收缩蛋白及其基因突变. 国外医学输血及血液学分册，1995，18：334-337.
7，Friederich E, Farley RA, Meiseman JH. Influence of calcium permeabilization and membrane-attached hemoglobin on erythrocyte deformability. Am Hematol, 1992,41:170-171.
8，Anderson JP. The interation of calmodulin with human erythrocyte spectrin. J Biol Chem, 1987, 762:6365-6372.
(收稿日期：1999-04-02), 百拇医药