当归对人红细胞变形性和聚集性的影响
作者：欧阳静萍 王雄 J.F.Stoltz
单位：欧阳静萍(湖北医科大学病理生理教研室, 邮政编码 武汉430071)；王雄 J.F.Stoltz(Department of Hematology, Faculty of Medicine, Medical College of Nancy University, Nancy, France.)
关键词：红细胞；变形性；聚集性；当归
微循环学杂志000214
目的： 研究当归对红细胞变形性和聚集性影响。方法： 健康献血者红细胞， 自身血浆稀释至红细胞压积为40%。 用红细胞聚集仪和激光衍射光学旋转细胞分析仪分别测定红细胞聚集性和变形性。结果： 当归组加入当归注射液20 mg/ml孵育后与正常对照组比较， 可显著降低红细胞聚集速度(Ta: 2.59±0.35， Tf： 33.54±2.63 vs Ta： 1.80±0.16， Tf： 27.11±1.78， P<0.05)， 但不影响红细胞解聚能力。 加入Ca2+螯合剂可使红细胞变形性降低。 当归可以显著逆转A23187导致的红细胞变形性降低(EI： 0.29±0.047 vs 0.17±0.024， P<0.01)。结论： 当归可以降低正常红细胞聚集速度， 减轻Ca2+螯合剂导致的红细胞变形性降低。
, 百拇医药
Effects of Angelica on Deformability and Aggregation of Human Erythrocytes
Ouyang Jingping, Wang Xiong, Stoltz JF
(The Department of Pathophysiology, Hubei Medical University, Wuhan 430071)
Objective: The effects of Angelica on deformability and aggregation of human erythrocytes were studied.Method: The heparinized venous blood from healthy blood donor was diluted to a haematocrit of 40%. The aggregation and deformability of erythrocytes were measured by erythroaggregametre and LORCA.Results: When erythrocytes were incubated for 60 min at 37℃ with and without Angelica, the velocity of aggregation was much slower in group with Angelica than without Angelica(Ta: 2.59±0.35， Tf： 33.54±2.63 vs Ta: 1.80±0.16， Tf: 27.11±1.78， P<0.05). The defrmability was determined by LORCA system. The erythrocytes were incubated with A23187 (0.19 μmmol/L) for 60 min at 37℃, the values of EI was smaller than without A23187(EI54: 0.17±0.024 vs 0.55±0.017， P<0.001). Angelica were found to protect against loss of deformability caused by A23187, the values of EI of the deformability was increased under shear stress (EI54: 0.29±0.047， P<0.02).Conclusion: These results suggest that Angelica may decrease the aggregation of the normal erythrocytes, reduce the injury of the deformability by Ca2+ ionophore. It is a beneficial effect for cardiovascular disease and diabetes.
, 百拇医药
Key words:Erythrocyte; Deformability; Aggregation; Angelica
当归是一种传统的活血化瘀药。 其主要成分是阿魏酸钠、 丁二酸、 烟碱酸和维生素等。 当 归有许多生物活性, 如抗血小板聚集、 抗血栓形成和增加纤溶活性、 抗氧化、 抗炎等。 一些研究指出当归能抑制由ADP诱导的血小板5’-HT的释放, 增加cAMP的含量, 减少TXA2 的生成。 当归多糖能减轻因射线引起造血干细胞损伤[1]。 临床上用当归治疗许 多疾病如心血管疾病、 高脂血症和各种脉管炎均取得很好的疗效。 在本研究中, 我们评价 了当归对人红细胞变形性、 聚集性的影响, 目的是探讨当归治疗心血管疾病的机制。
1 材料与方法
1.1血样
来自健康献血者的静脉血, 肝素锂抗凝血(15 IU/ml)。 用供血者自身的血浆将血液调至红 细胞压积为40%。
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1.2 材料
当归注射液由湖北医科大学附属第二医院提供。 Ca2+螯合剂A23187购自Sigma 公司。 A23187保存液浓度为1.9 mmol/L(溶于乙醇), -20℃保存。
1.3 变形性研究
将10 μl肝素化血加入到1.5 ml含5.5%的polyvinypyrrolidone(PVP)缓冲液(140 m mol/L NaCl,18.4 mmol/L Na2HPO4,1.3 mmol/L NaH2PO4,pH7.4;粘度 在37℃为0.031 Pa*s)中。10份血样本,每份均被分成四组:(1) 对照组;(2) 当归组: 加当归20 mg/ml;(3) A23187组: 加入A23187(0.19μmol/L);(4) A23187+当归组: 加入 同前剂量A23187和当归。各组均在37℃培养60 min。
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激光衍射光学旋转细胞分析器(LORCA, Netherland)测量变形性。 在LORCA上, 当一束激光 射入样品层时发生光的衍射, 产生反映红细胞几何图形的衍射图。 无切应力时产生圆形几 何图, 外圆筒旋转时红细胞被拉成椭圆形, 产生椭圆形衍射图。 用A代表椭圆形长轴, B代 表椭圆形短轴, 红细胞扩张指数EI(elongation index)=A-B/A+B。
1.4 聚集性测量
血样分成二组:(1) 对照组(n=10)：1.5 ml血样37℃培养60 min;(2) 当归组( n=10):血样本加当归(20 mg/ml)37℃培养60 min后测红细胞聚集性。红细胞聚集仪系 法国Florange公司产品。
1.5 检测指标
聚集性: Ta: 开始聚集时间; Tf: 最后聚集时间(s); I10: 10 s内聚集率指数; I60: 60 s 内聚集率指数。
, 百拇医药
解聚性: γD: 红细胞聚集部分解聚的剪切率; γS: 红细胞聚集全部解聚的剪切率。
1.6 统计学分析
实验数据以均数±标准差表示。 样本间比较的统计学差异用t检验来判断。
2 结 果
2.1红细胞聚集性(表1)
表 1 当归对红细胞聚集性的影响(n均=10,
±s) 组别
Ta(s)
Tf(s)
I 10
, 百拇医药
I 60
γD(s-1)
γS(s-1)
对照组
1.80±0.16
27.11±
1.7
34.53±
1.84
54.19±
1.61
44.5 9±
, 百拇医药
2.05
114.90±
8.03
当归组
2.59±
0.351)
33.54±
2.631)
27.81±
2.171)
48.88±
2.011)
, 百拇医药
44.45±
2.52
124.56±
9.88
注： 1) 同对照组比较: P<0.05
结果显示， 加当归37℃培养60 min后， 可使正常红细胞聚集时间延长， 而对解聚则 无影响。
2.2 红细胞变形性
正常红细胞加入A23187(0.19 μmol/L)37℃培养60 min后, 可显著降低所有剪切率下EI 值。 加入当归后, 当剪切力在17 Pa以上时, EI指数明显增高。 见表2。表 2 当归对红细胞变形性EI数值的 影响(n均=10,±s) 组 别
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剪 切 应 力 (Pa )
1.7
3.0
5.3
9.5
17
30
54
对照组
0.170±0.006
0.20±0.008
0.360±0.009
0.430±0.011
, 百拇医药
0.490± 0.010
0.530±0.01
0.560±0.010
当归组
0.170±0.017
0.260±0.016
0.350±0.019
0.420±0.018
0.470 ±0.018
0.520±0.017
0.550±0.017
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A23187组
0.025±0.0081)
0.040±0.0121)
0.050±0.0331)
0.100±0.0191)
0.130±0.0221)
0.160±0.0241)
0.17 0±0.0241)
A23187+当归组
, 百拇医药
0.060±0.0192)
0.090±0.0282)
0.150±0.0352)
0.200±0.0382)
0.240±0.0462)
0.27 0±0.0462)
0.290±0.0472)
注： 1) 与对照组比较: P<0.01; 2) 与A23187组比较: P <0.05
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3 讨 论
红细胞的主要功能是运输氧到组织和细胞。 依靠其良好的变形性, 红细胞可以通过直径比 自身狭窄的毛细血管而不受损伤。 红细胞的变形性在血液的流变学特性中起重要的作用。 影响红细胞变形性的内在因素是红细胞的几何形状、 红细胞内粘度、 膜的粘弹性等[ 2]。
本研究显示, 加入A23187培养60 min后, 红细胞在所有剪切力下EI的数值均减少。 A23187 是一种C a2+螯合剂,它能提高细胞内Ca2+浓度, 降低变形性。 A23187的作用机制可能 为: (1) 打开K+通道, 增加细胞内K+和水的丢失, 降低变形性[3,4]; (2) 增 加细胞内Ca2+浓度, 使细胞内液体变成胶体, 导致红细胞内粘度增加; (3) 引起红细 胞内ATP迅速降解, Ca2+泵ATP酶活性明显降低[5,6]; (4) 诱导膜蛋白交联, 导致细胞形状和变形性的变化。 Smith等的研究显示Ca2+螯合剂可引起膜蛋白γ- 谷氨酰基ε-赖氨酸桥的形成[7]; (5) 引起细胞骨架蛋白降解和血影蛋白(spectr in)结构破坏[8]; FOX等证实血小板血影蛋白包含二个多肽分子量240 000和 235 000), 加入A23187后, 血影蛋白的α链和β链被水解, 产生一个分子量为160 000 的 主要降解产物和一个分子量为170 000的次要产物[9]。 目前认为, 细胞几何 形状的改变, 虽然也有细胞骨架网的重排, 但细胞表面稳定, 这种变形性改变是可逆的。 若发生细胞骨架网的水解、 重排, 一些血影蛋白分子展开和伸展, 以致酶活性改变, 将降 低红细胞变形性[10]。
, 百拇医药
当归抑制由A23187诱导的变形性改变, 显示当归可以对抗A23187的作用且抑制红细胞内Ca 2+超负荷和遏制由Ca2+超负荷导致的损伤。 但是当归对正常红细胞变形性无作用 。 这可能是当归对心血管疾病的治疗作用的机制之一。
红细胞聚集性是红细胞膜和血浆蛋白相互作用的结果, 聚集能量由细胞表面的大分子桥联提 供, 静息状态下解聚的能量来自二个相邻细胞表面存在的涎酸产生的排斥力[2]。 因此, 当归对红细胞聚集性的影响可能通过影响红细胞表面大分子桥联, 也可能是当归作为 一个大分子占据红细胞表面大分子结合位点, 还可能是当归作为一种空间障碍而阻碍了大分 子桥联来实现的。
这些结果提示当归可以减少正常红细胞的聚集性, 减轻因A23187导致的红细胞变形性损伤。 当归的这些作用在心血管疾病治疗是有益的。
本文作者简介：欧阳静萍(1946～)， 女， 汉族， 教授， 博士生导师
, 百拇医药
参考文献
1，梅其炳, 陶静仪, 张惠迪, 等. 当归多糖对照射小鼠造血干细胞的影响. 中国药 理学报, 1988， 9(3)：279～282.
2，Stoltz JF, Singh M, Riha P. Hemorheology in practice. Amsterdam: IOS Press, 1999. 29～32.
3，Bergeron LJ, Stever AJ, Light DB. Potassium conductance activated duri ng regulatory volume decrease by mudpupy red blood cells. Am J Physiol, 1996, 27 0:R801～R810.
4，Borgers M, Thone FJ, Xhonneux BJ, et al. Localization of calcium in re d blood cells. J Histochem Cytochem, 1983, 31(9)：1 109～1 116.
, 百拇医药
5，Vincenzi FF, Hinds TR. Numerical simulation of assay of the calcium pu mp of intact red blood cells. Biochim Biophys Acta, 1992, 1 106:63～70.
6，Wu L, Hinds TR, Vincenzi FF. Assay f the CA2+ pump ATPase activi ty of intact red blood cells. Biochim Biophys Acta, 1992, 1 106:56～62.
7，Smith BD, LaCelle PL, Siefring GE Jr, et al. Efects of the calcium-me diated enzymatic cross-linking of membrane proteins on cellular deformability. J Membr Biol, 1981, 61(2):75～80.
, http://www.100md.com
8，Sanderson J, Marcantonio JM, Duncan G. Calcium inophore induced proteo lysis and cataract: Inhibition by cell permeable calpain antagonists. Biochem Bi ophys Res Commun, 1996, 218(3):893～899.
9，Fox JE, Reynolds CC, Morrow JS, et al. Spectrin is associated with mem branebound actin filaments in platelets and is hydrolyzed by the Ca-dependent p rotease during platelet activation. Blood, 1997, 69(2):537～545.
10，Janmey PA. The cytoskeleton and cell signaling: Component localizatio n and mechanical doupling. Physiol Rev, 198, 78:3 763～3 781.
本文1999-11-29收到, 2000-04-15接受, 百拇医药
单位：欧阳静萍(湖北医科大学病理生理教研室, 邮政编码 武汉430071)；王雄 J.F.Stoltz(Department of Hematology, Faculty of Medicine, Medical College of Nancy University, Nancy, France.)
关键词：红细胞；变形性；聚集性；当归
微循环学杂志000214
目的： 研究当归对红细胞变形性和聚集性影响。方法： 健康献血者红细胞， 自身血浆稀释至红细胞压积为40%。 用红细胞聚集仪和激光衍射光学旋转细胞分析仪分别测定红细胞聚集性和变形性。结果： 当归组加入当归注射液20 mg/ml孵育后与正常对照组比较， 可显著降低红细胞聚集速度(Ta: 2.59±0.35， Tf： 33.54±2.63 vs Ta： 1.80±0.16， Tf： 27.11±1.78， P<0.05)， 但不影响红细胞解聚能力。 加入Ca2+螯合剂可使红细胞变形性降低。 当归可以显著逆转A23187导致的红细胞变形性降低(EI： 0.29±0.047 vs 0.17±0.024， P<0.01)。结论： 当归可以降低正常红细胞聚集速度， 减轻Ca2+螯合剂导致的红细胞变形性降低。
, 百拇医药
Effects of Angelica on Deformability and Aggregation of Human Erythrocytes
Ouyang Jingping, Wang Xiong, Stoltz JF
(The Department of Pathophysiology, Hubei Medical University, Wuhan 430071)
Objective: The effects of Angelica on deformability and aggregation of human erythrocytes were studied.Method: The heparinized venous blood from healthy blood donor was diluted to a haematocrit of 40%. The aggregation and deformability of erythrocytes were measured by erythroaggregametre and LORCA.Results: When erythrocytes were incubated for 60 min at 37℃ with and without Angelica, the velocity of aggregation was much slower in group with Angelica than without Angelica(Ta: 2.59±0.35， Tf： 33.54±2.63 vs Ta: 1.80±0.16， Tf: 27.11±1.78， P<0.05). The defrmability was determined by LORCA system. The erythrocytes were incubated with A23187 (0.19 μmmol/L) for 60 min at 37℃, the values of EI was smaller than without A23187(EI54: 0.17±0.024 vs 0.55±0.017， P<0.001). Angelica were found to protect against loss of deformability caused by A23187, the values of EI of the deformability was increased under shear stress (EI54: 0.29±0.047， P<0.02).Conclusion: These results suggest that Angelica may decrease the aggregation of the normal erythrocytes, reduce the injury of the deformability by Ca2+ ionophore. It is a beneficial effect for cardiovascular disease and diabetes.
, 百拇医药
Key words:Erythrocyte; Deformability; Aggregation; Angelica
当归是一种传统的活血化瘀药。 其主要成分是阿魏酸钠、 丁二酸、 烟碱酸和维生素等。 当 归有许多生物活性, 如抗血小板聚集、 抗血栓形成和增加纤溶活性、 抗氧化、 抗炎等。 一些研究指出当归能抑制由ADP诱导的血小板5’-HT的释放, 增加cAMP的含量, 减少TXA2 的生成。 当归多糖能减轻因射线引起造血干细胞损伤[1]。 临床上用当归治疗许 多疾病如心血管疾病、 高脂血症和各种脉管炎均取得很好的疗效。 在本研究中, 我们评价 了当归对人红细胞变形性、 聚集性的影响, 目的是探讨当归治疗心血管疾病的机制。
1 材料与方法
1.1血样
来自健康献血者的静脉血, 肝素锂抗凝血(15 IU/ml)。 用供血者自身的血浆将血液调至红 细胞压积为40%。
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1.2 材料
当归注射液由湖北医科大学附属第二医院提供。 Ca2+螯合剂A23187购自Sigma 公司。 A23187保存液浓度为1.9 mmol/L(溶于乙醇), -20℃保存。
1.3 变形性研究
将10 μl肝素化血加入到1.5 ml含5.5%的polyvinypyrrolidone(PVP)缓冲液(140 m mol/L NaCl,18.4 mmol/L Na2HPO4,1.3 mmol/L NaH2PO4,pH7.4;粘度 在37℃为0.031 Pa*s)中。10份血样本,每份均被分成四组:(1) 对照组;(2) 当归组: 加当归20 mg/ml;(3) A23187组: 加入A23187(0.19μmol/L);(4) A23187+当归组: 加入 同前剂量A23187和当归。各组均在37℃培养60 min。
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激光衍射光学旋转细胞分析器(LORCA, Netherland)测量变形性。 在LORCA上, 当一束激光 射入样品层时发生光的衍射, 产生反映红细胞几何图形的衍射图。 无切应力时产生圆形几 何图, 外圆筒旋转时红细胞被拉成椭圆形, 产生椭圆形衍射图。 用A代表椭圆形长轴, B代 表椭圆形短轴, 红细胞扩张指数EI(elongation index)=A-B/A+B。
1.4 聚集性测量
血样分成二组:(1) 对照组(n=10)：1.5 ml血样37℃培养60 min;(2) 当归组( n=10):血样本加当归(20 mg/ml)37℃培养60 min后测红细胞聚集性。红细胞聚集仪系 法国Florange公司产品。
1.5 检测指标
聚集性: Ta: 开始聚集时间; Tf: 最后聚集时间(s); I10: 10 s内聚集率指数; I60: 60 s 内聚集率指数。
, 百拇医药
解聚性: γD: 红细胞聚集部分解聚的剪切率; γS: 红细胞聚集全部解聚的剪切率。
1.6 统计学分析
实验数据以均数±标准差表示。 样本间比较的统计学差异用t检验来判断。
2 结 果
2.1红细胞聚集性(表1)
表 1 当归对红细胞聚集性的影响(n均=10,
±s) 组别Ta(s)
Tf(s)
I 10
, 百拇医药
I 60
γD(s-1)
γS(s-1)
对照组
1.80±0.16
27.11±
1.7
34.53±
1.84
54.19±
1.61
44.5 9±
, 百拇医药
2.05
114.90±
8.03
当归组
2.59±
0.351)
33.54±
2.631)
27.81±
2.171)
48.88±
2.011)
, 百拇医药
44.45±
2.52
124.56±
9.88
注： 1) 同对照组比较: P<0.05
结果显示， 加当归37℃培养60 min后， 可使正常红细胞聚集时间延长， 而对解聚则 无影响。
2.2 红细胞变形性
正常红细胞加入A23187(0.19 μmol/L)37℃培养60 min后, 可显著降低所有剪切率下EI 值。 加入当归后, 当剪切力在17 Pa以上时, EI指数明显增高。 见表2。表 2 当归对红细胞变形性EI数值的 影响(n均=10,
±s) 组 别, http://www.100md.com
剪 切 应 力 (Pa )
1.7
3.0
5.3
9.5
17
30
54
对照组
0.170±0.006
0.20±0.008
0.360±0.009
0.430±0.011
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0.490± 0.010
0.530±0.01
0.560±0.010
当归组
0.170±0.017
0.260±0.016
0.350±0.019
0.420±0.018
0.470 ±0.018
0.520±0.017
0.550±0.017
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A23187组
0.025±0.0081)
0.040±0.0121)
0.050±0.0331)
0.100±0.0191)
0.130±0.0221)
0.160±0.0241)
0.17 0±0.0241)
A23187+当归组
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0.060±0.0192)
0.090±0.0282)
0.150±0.0352)
0.200±0.0382)
0.240±0.0462)
0.27 0±0.0462)
0.290±0.0472)
注： 1) 与对照组比较: P<0.01; 2) 与A23187组比较: P <0.05
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3 讨 论
红细胞的主要功能是运输氧到组织和细胞。 依靠其良好的变形性, 红细胞可以通过直径比 自身狭窄的毛细血管而不受损伤。 红细胞的变形性在血液的流变学特性中起重要的作用。 影响红细胞变形性的内在因素是红细胞的几何形状、 红细胞内粘度、 膜的粘弹性等[ 2]。
本研究显示, 加入A23187培养60 min后, 红细胞在所有剪切力下EI的数值均减少。 A23187 是一种C a2+螯合剂,它能提高细胞内Ca2+浓度, 降低变形性。 A23187的作用机制可能 为: (1) 打开K+通道, 增加细胞内K+和水的丢失, 降低变形性[3,4]; (2) 增 加细胞内Ca2+浓度, 使细胞内液体变成胶体, 导致红细胞内粘度增加; (3) 引起红细 胞内ATP迅速降解, Ca2+泵ATP酶活性明显降低[5,6]; (4) 诱导膜蛋白交联, 导致细胞形状和变形性的变化。 Smith等的研究显示Ca2+螯合剂可引起膜蛋白γ- 谷氨酰基ε-赖氨酸桥的形成[7]; (5) 引起细胞骨架蛋白降解和血影蛋白(spectr in)结构破坏[8]; FOX等证实血小板血影蛋白包含二个多肽分子量240 000和 235 000), 加入A23187后, 血影蛋白的α链和β链被水解, 产生一个分子量为160 000 的 主要降解产物和一个分子量为170 000的次要产物[9]。 目前认为, 细胞几何 形状的改变, 虽然也有细胞骨架网的重排, 但细胞表面稳定, 这种变形性改变是可逆的。 若发生细胞骨架网的水解、 重排, 一些血影蛋白分子展开和伸展, 以致酶活性改变, 将降 低红细胞变形性[10]。
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当归抑制由A23187诱导的变形性改变, 显示当归可以对抗A23187的作用且抑制红细胞内Ca 2+超负荷和遏制由Ca2+超负荷导致的损伤。 但是当归对正常红细胞变形性无作用 。 这可能是当归对心血管疾病的治疗作用的机制之一。
红细胞聚集性是红细胞膜和血浆蛋白相互作用的结果, 聚集能量由细胞表面的大分子桥联提 供, 静息状态下解聚的能量来自二个相邻细胞表面存在的涎酸产生的排斥力[2]。 因此, 当归对红细胞聚集性的影响可能通过影响红细胞表面大分子桥联, 也可能是当归作为 一个大分子占据红细胞表面大分子结合位点, 还可能是当归作为一种空间障碍而阻碍了大分 子桥联来实现的。
这些结果提示当归可以减少正常红细胞的聚集性, 减轻因A23187导致的红细胞变形性损伤。 当归的这些作用在心血管疾病治疗是有益的。
本文作者简介：欧阳静萍(1946～)， 女， 汉族， 教授， 博士生导师
, 百拇医药
参考文献
1，梅其炳, 陶静仪, 张惠迪, 等. 当归多糖对照射小鼠造血干细胞的影响. 中国药 理学报, 1988， 9(3)：279～282.
2，Stoltz JF, Singh M, Riha P. Hemorheology in practice. Amsterdam: IOS Press, 1999. 29～32.
3，Bergeron LJ, Stever AJ, Light DB. Potassium conductance activated duri ng regulatory volume decrease by mudpupy red blood cells. Am J Physiol, 1996, 27 0:R801～R810.
4，Borgers M, Thone FJ, Xhonneux BJ, et al. Localization of calcium in re d blood cells. J Histochem Cytochem, 1983, 31(9)：1 109～1 116.
, 百拇医药
5，Vincenzi FF, Hinds TR. Numerical simulation of assay of the calcium pu mp of intact red blood cells. Biochim Biophys Acta, 1992, 1 106:63～70.
6，Wu L, Hinds TR, Vincenzi FF. Assay f the CA2+ pump ATPase activi ty of intact red blood cells. Biochim Biophys Acta, 1992, 1 106:56～62.
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本文1999-11-29收到, 2000-04-15接受, 百拇医药