全国《生物膜与疾病》专题讨论会在京召开

1987年11月14日至15日,中国生物物理学会在北京召开了全国第一次《生物膜与疾病》专题讨论会。来自全国30多个单位的40余名代表参加了会议。会上主要就“红细胞膜与疾病”、“线粒体膜与疾病”和“膜与肿瘤”等为中心内容进行了交流与讨论。从不同程度上涉及了多种疾病的研究,如“克山病”、PNH血红蛋白尿病、原发性高血压病、高脂血症、进行性肌营养不良症、慢性肾功能衰竭、紫绀类先天性心脏病、动脉粥样硬化以及与线粒体膜异常变化有关的“大骨节病”和肝癌等。与会者对膜与“克山病”和“大骨节病”的研究成果进行了较深入的讨论。各单位从形态、生物化学和生物物理学等方面的变化用多指标深入研究了这两种地方病,取得了较系统的实验结果,这对诊断和防治这两种疾病具有一定的参考价值。与会者对“克山病”是一种心肌线粒体病的观点很感兴趣。     

克山病与心肌线粒体病

克山病是我国一种严重的地方性心肌病. 1984 年政府曾组织对克山病高发地区之一—云南省楚雄地区进行综合性科学考察. 考察队由流行病学、生态环境、临床防治、病理学、生物化学等方面的专家组成, 历时3年(1984~1986年). 通过考察, 病理学、生物化学、生物物理、临床治疗等方面的研究结果均显示克山病患者心肌线粒体的病变是一个重要特征. 该病的具体表现为心肌线粒体代偿增生、数目增多、嵴膜破坏、氧化磷酸化酶系(包括琥珀酸脱氢酶、细胞色素c氧化酶、琥珀酸氧化酶、H^＋-ATP酶等)活性明显下降, Ca²⁺含量增高、心磷脂和辅酶Q含量偏低, 从而提出: “克山病是一种心肌线粒体病”的观点. 在此之前, 对“心肌线粒体病”仅有极少的个例研究报道. 通过楚雄考察, 对众多克山病病例进行大量、多方面的测试与分析, 获得十分珍贵的研究资料. “克山病是一种心肌线粒体病”的提出, 是楚雄考察的重要成果之一, 它不仅是对克山病的发病机理的深入认识, 而且对“心肌线粒体病”的研究都是很有意义的. 与其它“心肌线粒体病”不同, 克山病不属于遗传性疾病, 而与营养不足(特别是缺乏微量元素硒)密切相关. 克山病都发生在缺硒地带, 而补硒对克山病有明显的预防作用. 随着我国人民生活水平的提高, 克山病发病率逐年下降, 目前已降至极低的水平. 近年来国际上对非克山病的心肌线粒体病的研究日益增多. 本文结合这方面的研究进展对“克山病是一种心肌线粒体病”作一简短评述.     

克山病病区粮喂养大鼠红细胞膜脂流动性的变化

本文观察了低硒的克山病病区粮和克山病病区粮补硒后喂养大鼠对其红细胞膜脂流动性的影响。实验结果表明克山病病区粮喂养的大鼠红细胞膜脂流动性较正常对照降低,其原因可能与机体处于低硒状态下红细胞膜结合硒含量降低、红细胞膜胆固醇含量及脂质过氧化产物升高有关,克山病病区粮补硒后喂养大鼠,其红细胞膜脂流动性恢复至正常对照。     

克山病心肌线粒体氧化损伤的实验研究

用克山病区粮喂养豚鼠证明其红细胞、肝等组织及其线粒体、上清中的硒及谷胱甘肽过氧化物酶活性明显降低,心肌线粒体脂质氢过氧化物、荧光色脂等增加、同时膜脂组成异常,内膜界面脂的心磷脂(CL)减少,细胞色素C氧化酶(CCO)活性降低;园二色性(CD)异常,近208nm及222nm区的峰值降低,病区粮加喂青菜的动物,随其线粒体硒及CL水平的增加。CCO活性和CD谱均明显恢复;通过外源性磷脂与纯化CCO的重组复性实验,只有CL可使病区粮组酶活性完全达到正常对照水平。表明心肌线粒体膜结合酶CCO活性的降低是CL含量降低引起酶的二级结构(构象)改变的结果。     

Se和V_E与克山病

以克山病病区粮配成基础饲料,另在基础饲料中分别补充Ｓｅ或ＶＥ,或Ｓｅ＋ＶＥ喂养大鼠,在细胞及亚细胞水平上以Ｃａ代谢为主研究并比较了Ｓｅ和ＶＥ在克山病病因中的作用。测量了心肌细胞和心肌线粒体的Ｃａ代谢及有关指标、心肌线粒体能量转换功能及心肌组织自由基含量。结果表明,在低Ｓｅ病区粮中补充Ｓｅ或ＶＥ均能在一定程度上预防病区粮中致病因素对心肌细胞及线粒体的损伤;并且补充Ｓｅ或ＶＥ均能使心肌组织中自由基含量减少。提示Ｓｅ和ＶＥ是通过清除体内过量自由基预防细胞和线粒体的损伤的。但值得注意的是,实验中所用病区粮ＶＥ含量不低于甚至高于非病区对照粮,在低Ｓｅ情况下,所补ＶＥ的量需要相当大（如本实验中补充２００μｇ／ｇ）才能较明显地预防心肌细胞和心肌线粒体的损伤。通过对这些结果的分析,进一步肯定低Ｓｅ是克山病形成的重要因素之一。     

克山病病区粮低Se对大白鼠心肌线粒体Ca转运影响的研究

以低Ｓｅ克山病病区粮喂养大白鼠为动物模型,在细胞及亚细胞水平上进行了低Ｓｅ与Ｃａ转运关系的研究,同时测定了线粒体的能量转换功能。结果显示,低Ｓｅ病区粮组动物心肌线粒体Ｃａ转运呈现明显异常,但线粒体能量转换功能尚未发生明显改变。提示线粒体Ｃａ转运功能损伤先于线粒体能量转换功能损伤之前发生。心肌线粒体Ｃａ转运功能可作为更灵敏的指标用于克山病发病机理的研究。上述结果进一步表明克山病是一种“心肌线粒体病”。     

植物多糖抗肿瘤作用与机理研究——Ⅲ、茯苓多糖(PPS)和刺五加多糖(ASPS)对S180细胞膜脂肪酸组成的影响

我们先前的研究表明,植物多糖抑制体外培养的小鼠肉瘤S180细胞增殖并使细胞膜磷脂含量减少,同时抑制膜磷脂酰肌醇转换。为进一步探讨植物多糖与膜磷脂的关系,本文采用毛细管柱气相色谱法分析了茯苓多糖(PPS)、刺五加多糖(ASPS)与S180细胞一同温育24h后,细胞膜磷脂和中性脂的脂肪酸组成变化,发现中性脂的脂肪酸组成和不饱和性不受影响,磷脂的脂肪酸组成发生明显改变,花生四烯酸(C(20:4))和豆蔻酸(C(14:0))降低(P<0.05或P<0.01),与用作阳性药物对照的氨甲喋呤作用相似。本文对膜磷脂脂肪酸组成变化的意义结合先前的实验结果进行了讨论,认为在PPS、ASPS的抗肿瘤机理中,细胞膜磷脂生化特性的改变是重要环节。     

老化红细胞肌醇磷脂代谢的探讨

本文用密度梯度离心法,将红细胞分成年轻及老化两部分,分别测定了膜磷脂、甘油二酯及磷酸肌醇的含量,蛋白激酶C在膜内及胞浆内的分布及其对膜蛋白的磷酸化。实验结果表明老化及年轻红细胞磷脂含量,除磷脂酰胆碱明显降低外,其他均无差异。老化红细胞甘油二酯含量低于(P<0.01)年轻者,而磷酸肌醇两者含量相似。老化红细胞膜内蛋白激酶C活性远比年轻者高,而在胞浆内活性则相反。说明老化红细胞膜蛋白激酶C活性增高,可使红细胞膜蛋白4.1、4.2、4.5和4.9进行磷酸化,这些膜蛋白与维持红细胞形态及功能有关,可能它们的磷酸化是老化红细胞变形性降低,脆性增加的因素之一。     

克山病病区粮喂养大鼠后心肌细胞自由钙浓度变化与硒的作用

为了解克山病的发病机理,本文研究了低硒对心肌细胞钙转运的影响。用克山病病区粮喂养的大白鼠与用非病区粮喂养的大白鼠相比,心肌细胞胞浆自由钙的浓度高,心肌细胞膜流动性及Na~+,K~+-ATP酶活性也高,在病区粮中添加适量的硒,上述指标与用非病区粮喂养的大白鼠的差距缩小,说明低硒是引起心肌细胞钙转运失常从而使细胞浆自由钙浓度升高的重要因素但不是唯一的因素,文中讨论了细胞浆自由钙浓度与细胞膜流动性、Na~+,K~+-ATP酶活性及心肌线粒体功能的关系,以及低硒对它们的影响。     

阿的平调节β—肾上腺素受体,膜磷脂代谢及预防热损伤的研究

以前研究表明,热应激可使大鼠肺组织细胞膜肾上腺素能受体明显下调、膜磷脂分解代谢加速。本研究观察了阿的平（磷脂酶Ａ２的非特异性抑制剂）对β－肾上腺素受体及膜磷脂代谢的调节作用和对机体热损伤的防护作用。结果表明,阿的平对热应激造成的β－受体的下调、磷脂分解的加速具有明显的抑制作用,并能明显提高大鼠和人对热应激的耐受能力。     

阿的平调节β－肾上腺素受体、膜磷脂代谢及预防热损伤的研究

以前研究表明,热应激可使大鼠肺组织细胞膜肾上腺素能受体明显下调、膜磷脂分解代谢加速。本研究观察了阿的平（磷脂酶Ａ２的非特异性抑制剂）对β－肾上腺素受体及膜磷脂代谢的调节作用和对机体热损伤的防护作用。结果表明,阿的平对热应激造成的β－受体的下调、磷脂分解的加速具有明显的抑制作用,并能明显提高大鼠和人对热应激的耐受能力。     

PIP_2信号与PIP_2的再合成

磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate,PIP2)是一种分布在细胞膜内侧面的微量磷脂。虽然含量很低,但PIP2在细胞信号转导以及膜蛋白功能调节等方面却起着十分重要的作用。细胞膜中PIP2的含量水平呈动态平衡,在其代谢调节改变时,PIP2局部浓度的变化可影响特定蛋白的功能。该文就近二十年来针对PIP2信号和PIP2代谢调节相关的研究作一综述。     

PIP2信号与PIP2的再合成

磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate,PIP2）是一种分布在细胞膜内侧面的微量磷脂。虽然含量很低,但PIP2在细胞信号转导以及膜蛋白功能调节等方面却起着十分重要的作用。细胞膜中PIP2的含量水平呈动态平衡,在其代谢调节改变时,PIP2局部浓度的变化可影响特定蛋白的功能。该文就近二十年来针对PIP2信号和PIP2代谢调节相关的研究作一综述。     

克山病是一种心肌线粒体病

克山病是以心肌损害为主要病变的地方性心肌病,对我国东北、西北、西南地区广大农村居民的健康是一大危害。1984—1986年,中央有关部门组织全国近300位专家、教授及科技工作者,对该病高发区云南楚雄进行了为期三年的综合考察。中科院生物物理研究所对克山病患者心肌线粒体结构与功能的异常进行了研究,测试了10项指标。实验结果表明,亚急性克山病人心肌线粒体内膜电子传递链的琥珀酸氧化酶系,琥珀酸脱氢酶和细胞色素氧化酶活性都明显低于对照。氧化磷酸化偶联的关键装置——H~+-ATP酶的     

急性心肌缺血时心肌脂肪酸代谢障碍及药物治疗

急性心肌缺血时,心肌脂肪酸(FA)代谢障碍主要表现为血中游离脂肪酸(FFA)升高、FFA及其中间产物在心肌细胞内堆积和心肌生物膜磷脂水解。心肌FA代谢障碍,干扰甚至破坏细胞膜结构和功能、抑制细胞关键酶活性、增加心肌氧耗(MVO_2),从而扩大心肌梗塞范围和诱发合并症。β-阻滞剂、葡萄糖-胰岛素-钾(GIK)、肉毒碱、抗脂解类药及某些中草药有效成份能改善急性心肌缺血时心肌FA代谢,保护心肌生物膜功能,因而对缺血心肌有显著的保护作用。     

运动对大鼠体内锌代谢及H~＋─转运ATP酶的影响

本实验初步观察了运动过程中大鼠体内锌的变化情况以及运动对大鼠心肌线粒体能量转换功能的影响。结果提示：一次力竭运动可使大鼠体内锌代谢发生改变,变化的原因可能与摄入不足、运动机体需要增加等有关。一定强度的运动训练不足以使心肌线粒体功能发生明显改变,但一次力竭性运动可以导致心肌线粒体膜的流动性发生明显变化,Ｈ＋转运ＡＴＰ酶活性明显降低。     

萎缩性肌强直(MYD)患者红细胞膜生物物理特性的研究

作者用荧光方法测定了MYD患者红细胞和正常人红细胞在不同细胞外液K~+浓度下的膜电位,结果MYD患者红细胞膜电位比正常人高;荧光偏振法研究结果表明,MYD患者红细胞膜流动性比正常人高;细胞电泳方法发现MYD患者红细胞电泳迁移率亦较正常人高.这些生物物理特性的改变是相互联系的、反映了MYD患者红细胞膜结构的变化并将直接影响膜的代谢和功能.     

细菌溶血磷脂的生物合成及生物学功能

溶血磷脂(lysophospholipids, LPLs)是细胞膜中的一类脂质代谢中间产物，主要由磷脂分子被水解后生成。LPL的生物学功能与其前体磷脂有明显的区别。在真核细胞中，LPL是一种参与多种胞内生物信号调控的重要活性分子，但在细菌中，LPL的生物学功能还未被充分揭示。LPL通常是细菌细胞膜中的次要组分，在环境压力条件下其含量可显著升高。除了参与细胞膜磷脂代谢，LPL被认为在细菌环境适应性及致病性中发挥重要作用。其在细胞膜中的累积可以显著提高细菌在环境压力下的存活及增殖效率，同时还是细菌感染过程中重要的信号分子。近期有研究表明，LPL可能是细菌新发现的潜在毒力因子。本文因此将结合最新研究数据，对不同种类LPL的从头合成通路以及LPL在细菌抵御环境压力和细菌-宿主互作等方面所发挥的生物学功能进行综述，为对细菌致病机制和防治细菌感染的相关研究提供新的思路和参考借鉴。     

缺血诱导体外培养海马神经元损伤机理的探讨

缺血性神经元损伤的机理是神经科学领域极为关注的问题。本实验用体外培养海马神经元建立缺血模型,通过检测神经元死亡率以及观察由缺血引起的神经细胞内生化代谢改变所致的神经元功能障碍,探讨缺血性神经元损伤的机理。结果发现缺血组、缺葡萄糖组神经元死亡率最高,且通过检测细胞膜表面磷脂酰丝氨酸的变化证实此二组神经元凋亡率也最高,进一步研究还发现缺血可引起神经元细胞骨架结构改变,使神经元功能遭到破坏,最终导致神经元不可逆损伤。     

克隆了夜间发作性肌红蛋白尿(PNH)病的一种基因

大阪大学微生物病研究所疑难病生物分析部门免疫不全疾患研究领域的宫田敏男等和名古屋大学、岐阜大学研究组克隆了将与膜蛋白系留到细胞膜上的有关的磷脂酰肌醇(GPI)基因。通物GPI 细胞膜结合的蛋白有补体控制因子DAF 和CD_(59),以及小鼠的膜抗原Thy-1等。得知在PNH的患者中缺损GPI 结合的膜蛋白。这是由于GPI 合成过程的异常本来系留到膜上的蛋白向细胞外分泌。