胃(H~(+)+K~(+))-ATPase与急性胃粘膜病变的关系的研究

 本文对急性胃粘膜病变与胃粘膜(H~(+)+K~(+))-ATP_ase的关系作了初步探讨,实验结果说明以消炎痛为诱因引起大白鼠急性胃粘膜病变时胃粘膜上的胃酸分泌的质子泵(H~(+)+K~(+))-ATP_ase活力受到抑制。在离体实验中低浓度的消炎痛<2μmol,大白鼠胃粘膜(H~(+)+K~(+))-ATP_ase的活力便受到显著的抑制,在整体实验中维酶素对消炎痛引起的胃粘膜(H~(+)+K~(+))-ATP_ase的抑制具有保护作用。     

胃(H++K+)-ATPase结构与功能的研究

胃(H⁺+K⁺)-ATPase属于生物膜的第二类质子泵(E₁E₂型),从生理角度它是胃酸分泌的质子泵。本文结合我们初步的研究结果:猪、大白鼠胃粘膜(H⁺+K⁺)-ATPase的纯化以及由消炎痛引起的急性胃粘膜病变与胃粘膜(H⁺+K⁺)-ATPase的关系等,对此酶在近十几年来它的纯化、结构、性质、催化机理,向胃腔分泌盐酸的功能及其调节和胃病变的分子机理等方面进行了简要的综述。     

消炎痛对猪胃H~ /K~ -ATP酶质子转运功能的抑制

作为猪胃H~ /K~ -ATPase的非竞争性抑制剂,消炎痛明显抑制H~ /K~ -ATPase泡囊的质子转运功能,造成质子泄漏。在0.15 mg/ml蛋白浓度下,4%的消炎痛结合于H~ /K~ -A- TPase泡囊上。它能渗入膜脂相并显著降低膜的流动性,并使H~ /K~ -ATPase内源荧光受到淬灭。从实验结果看来,消炎痛对猪胃H~ /K~ -ATPase质子转运功能的抑制来自对酶蛋白和膜结构影响两个方面,而非仅抑制酶蛋白本身的功能。     

钒酸钠、叠氮钠对小麦根细胞K~+吸收和质膜K~+-Mg~(2+)-ATPase的作用

Neurospora细胞膜质子泵(H~+-ATPase)专一性抑制剂钒酸钠,抑制小麦离体根K~+的吸收与H~+分泌,并抑制小麦根细胞膜-K~+-Mg~(2+)-ATPase活力。它对K~+吸收的抑制效应,可能是抑制质膜K~+-Mg~(2+)-ATPase活力的结果。而且在起抑制作用的时间上有明显地不同,表明钒酸钠对K~+、H~+在细胞膜中的通道影响不同。叠氮钠解链小麦根的呼吸,降低根细胞的ATP水平,但从实验开始就完全抑制小麦根K~+的吸收,对质膜K~+-Mg~(2+)-ATP-ase的活力没有影响。可能叠氮钠只阻止“载体”对K~+接受的过程。应用~86R_b+示踪的K~+吸收试验表明,钒酸钠对小麦根K~+吸收的抑制%,不为增加外部溶液K~+浓度而减低。增加底物ATP浓度,也不能减低钒酸钠对质膜-ATPase的抑制%。钒酸钠的抑制作用是非竞争性抑制。~3H-亮氨酸渗入试验表明钒酸钠对“载体”的合成没有干扰作用。VO_4~(3-)离子明显促进小麦根的呼吸,并提高根细胞的ATP水平,这种ATP水平的提高,可能是质膜-ATPase受到抑制,主动运输过程减弱的结果。     

空泡膜类型H~+-ATPase的研究进展

真核细胞内空泡细胞器,如高尔基体、内质网、溶酶体等,膜上存在的质子泵ATPase 与线粒体类型的质子泵 ATPase 类似.近几年对该类型 H~+-ATPase 的结构、作用机制进行了深入的研究,证明这是一类新型质子泵,在进化的过程中与线粒体类型的 H~+-ATPase 有密切的亲缘关系.     

花生下胚轴组织H~ 分泌与质膜氧化还原系统的某些特性

花生幼苗下胚轴细胞表面存在氧化NADH与还原Fe(CN)_6~(3-)的氧化还原系统(redox system),它的活性随反应介质pH的上升而增加,氧是该系统的天然电子受体,受DCCD抑制。在NADH与Fe(CN)_6~(3-)被氧化与还原的同时,组织的H~ 分泌明显受到促进,并随反应介质pH上升而增加。质膜H~ -ATPase专一抑制剂Na_3VO_4(0.1 mmol/L)对组织H~ 分泌抑制绝对量基本上不受介质pH的影响,表明质膜H~ -ATPase与redox system共同参与该组织的H~ 分泌,部分redox system支配的H~ 分泌是依赖氧的。     

分泌胃酸的质子泵克隆化

日本大阪大学二井将光教授和前田正知副教授等研究组克隆了分泌胃酸质子泵、(H~++K~+)ATP酶的人染色体基因,在世界上首次在分子水平上弄清了胃酸质子泵的状态。这项研究将解开主要因胃酸分泌过多引起的胃溃疡之谜。目前,这种酶是正在日本进行临床开发的抗溃疡剂即质子泵抑制剂的目标酶。在上述研究成果的基础上正在研究其作用机制。因为是膜蛋白,故结晶困难,但今后立体结构研究清楚后,也许就能从理论上设计出质子泵抑制剂。     

线粒体H~ -ATPase超分子结构及其催化机制的研究现状

质子泵H~ -ATPase广泛存在于线粒体,叶绿体,异养菌和光合细菌中,是生物体能量转换的核心酶,有极为重要的生理作用。近几年来,对H~ -ATPase的结构、功能和调控机制的研究进展很快,对复合体的组装有了进一步的认识。对H~ -ATPase的主要亚基已经完成序列测定及分析,对各亚基生理功能也进行了较为深入的研究。生物化学及分子生物学工作揭示:生物体内以多种方式对编码H~ -ATPase主要亚基的基因表达和该酶的活力进行调控。其中,对于线粒体H~ -ATPasc的研究显得尤为突出。本文综述了线粒体H~ -ATPase的结构、功能、和调节方面的研究现状,并进一步提出了一些值得深入探讨的问题。     

应激状态下NO的胃粘膜保护作用及其与壁细胞泌酸的关系

目的:探讨应激状态下一氧化氮(NO)的胃粘膜保护作用及其与壁细胞泌酸的关系.方法:采用水浸-束缚应激(WRS)方法制备应激性溃疡(SU)动物模型,检测胃粘膜溃疡指数(UI)、胃粘膜NO含量和壁细胞H ,K -ATPase活性,观察L-硝基精氨酸甲酯(L-NAME)和L-精氨酸(L-Arg)对应激后大鼠壁细胞H ,K -ATPase活性及胃粘膜损伤的影响.结果:L-NAME(20 mg·kg-1)可使胃粘膜NO含量减少(P＜0.01),壁细胞H ,K -AT-Pase活性增加(P＜0.05),并加重应激所致的胃粘膜损伤;L-Arg(300 mg·kg-1)则使胃粘膜NO含量增加(P＜0.01),壁细胞H ,K -ATPase活性下降(P＜0.05),减轻应激所致胃粘膜损伤.结论:NO对应激状态下大鼠胃粘膜具有保护作用,其机制与抑制壁细胞H ,K -ATPase活性有关.     

NaCl胁迫对玉米根质膜H^＋分泌和氧化还原系统的影响

玉米(Zea mays L.)根相对伸长速率(RER)、质膜H~ 分泌速率和Fe(CN)_6~(3-)还原速率均随NaCl浓度的增加而下降。随着胁迫时间的延长,H~ 分泌速率又有不同程度恢复,Fe(CN)_6~(3-)还原速率则随胁迫时间的延长而下降。NaCl胁迫时间在12h前,随着NaCl浓度的增加NADH的氧化速率也增加,超过12h明显下降。在同一NaCl浓度下,NADH氧化速率随胁迫时间的延长而下降。统计结果表明,盐胁迫下BER与H~ 分泌速率的相关系数为0.9998。所以,盐胁迫对根伸长生长的抑制可能与质膜H~ -ATPase和氧化还原系统等H~ 分泌过程的抑制有关。     

吲哚乙酸对向日葵下胚轴生长区单向K~+(~(86)Rb~+)通量的影响

植物生长素在刺激某些植物组织生长的同时促进K~+吸收和H~+分泌(Hager等1971,Cleland1975,赖寿鹏和倪晋山1983),可能是由于生长素刺激位于植物细胞质膜上的H~+泵ATP酶(Scherer 1984,赖寿鹏和倪晋山1985)。但以往的文献中只测定了生长素促进的植物组织对K~+的净吸收速率,即组织中K~+的累积速率或吸收溶液中K~+的减少速率。自从MacRobbie和Dainty(1958)首先运用放射性     

DCCD对植物乳杆菌H~+-ATPase活性及基因表达水平的影响

研究添加外源抑制剂双环己基碳二亚胺(DCCD)对植物乳杆菌H~+-ATPase基因表达水平及酶活力的影响,探讨植物乳杆菌H~+-ATPase的调控机制。分别测定加入DCCD前后的亲本菌和低H~+-ATPase活力突变菌的生长能力、葡萄糖代谢速率、乳酸产量和H~+-ATPase活性,并通过荧光定量PCR对编码H~+-ATPase的相关基因进行相对定量分析。结果表明,亲本菌ZUST、突变菌ZUST-1和ZUST-2在添加DCCD后菌体生长能力均减弱,葡萄糖代谢速率减慢,乳酸产量降低,H~+-ATPase酶活性也降低。由于受到发酵液中酸性环境以及外源抑制剂DCCD的胁迫,亲本菌ZUST和突变菌ZUST-2编码H~+-ATPase的所有基因在稳定期表达水平都高于对数期。与未添加DCCD相比,添加DCCD的亲本菌和突变菌ZUST-2在对数期H~+-ATPase各基因的表达水平均下调或基本不变,抑制了H~+-ATPase活力从而导致菌株的生长代谢速率减弱。此研究结果为进一步揭示植物乳杆菌中H~+-ATPase在酸胁迫下的调控机制奠定了基础。     

吲哚乙酸对向日葵黄化幼苗下胚轴切段钾离子吸收的调节

IAA处理经适应性老化后的向日葵6～7日黄化幼苗的下胚轴切段,能显著促进它们的K~ 吸收和H~ 分泌。钒酸钠处理强烈地抑制K~ 吸收和H~ 分泌。IAA处理不改变K~ 吸收的V_(max)而使K_m明显变小。IAA处理显著促进在去离子水中的向日葵下胚轴切段的呼吸。KCl单独处理以较小的程度促进呼吸。IAA与KCl共同处理对呼吸的促进作用分别大于单独用IAA或KCI处理的促进作用,但小于这两个单独处理的促进作用之和。IAA促进的K~ 吸收并没有引起呼吸的进一步增加。IAA预处理向日葵下胚轴使从中提取的富含质膜制剂的K~ 刺激的ATP酶活力提高44.0％。在未经IAA预处理的富含质膜制剂中加IAA,K~ 刺激的ATP酶活力提高48.7％。IAA可以直接在质膜水平上促进向日葵下胚轴的质膜K~ 、Mg~(2 )—ATP酶活力。     

Ca~(++)促进大麦根K~+吸收的过程分析

吸收溶液中CaCl_2促进了大麦根K~+净吸收,Ca~(++)本身对H~+分泌无影响,Cl~-减少了H~+净分泌量。 含有~(86)Rb的大麦根在1m mol/L KCl溶液中发生~(86)Rb外流,在H_2O、1m mol/L NaCl或0.5 m mol/L CaCl_2中没有明显外流。VO_4~(3-)、NaN_3和4℃低温均可以减少根段在1m mol/L KCl溶液中的~(86)Rb外流量。Ca~(++)抑制K~+(~(86)Rb~+)的外流,EDTA加剧外流,Ca~(++)可以逆转EDTA的效应。 Ca~(++)抑制K~+(~(86)Rb)外流和促进K~+净吸收的趋势相吻合。K~+吸收的通量分析结果表明,Ca~(++)抑制K~+通过质膜的外流,促进K~+由细胞质向液泡中转运,而不影响K~+通过质膜的内流速率。     

在耐热性诱导中豌豆叶片过氧化氢和水杨酸含量与质膜ATP酶活性的变化及相互关系

在高温锻炼(37℃,2h)过程中,豌豆(Pisum sativum L.)叶片过氧化氢(H_2O_2)和游离态水杨酸(SA)含量与质膜ATP酶(H~ -ATPase)活性都有一个高峰,H_2O_2的迸发早于游离态SA的积累,而质膜H~ -ATPase活性高峰的出现则迟于SA高峰;活性氧清除剂、抗氧化剂、质膜NADPH氧化酶抑制剂和H_2O_2的淬灭剂预处理均可有效地阻止高温下H_2O_2和SA的积累以及质膜H~ -ATPase活性的增加。根据以上结果推测,H_2O_2、质膜H~ -ATPase和SA均参与耐热性诱导相关的信号传递,前者作用于SA的上游,而后者在SA下游起作用。     

乙醇能消除二环己基碳二亚胺对H~ -ATPase复合体的抑制效应

本文发现线粒体H~ -ATPase复合体先用0.5μg/ml的DCCD(二环己基碳二亚胺预保温处理,再经12.5%(V/V)乙醇进一步保温处理,则乙醇可完全消除DCCD引起的H~ -ATPase的抑制效应。若H~ -ATPase用DCCD和乙醇同时预保温处理,则DCCD同样消失其抑制作用。用相同浓度的甲醇代替乙醇,则仅可部分的消除DCCD的抑制作用。用相同浓度的DMSO(二甲基亚砜)代替乙醇,则不能消除DCCD的抑制作用。同样浓度的乙醇保温处理经预先用2μg/ml的寡霉素(Oligomycin)处理的H~ -ATPase,并不对寡霉素的抑制作用发生任何影响。表明此浓度的乙醇并未对H~ -ATPase产生解偶联效应。动力学研究表明乙醇对H~ -ATPase水解活力呈现非竞争抑制行为,推测乙醇可能导致H~ -ATPase中的F_1构象的改变,因而影响酶的活性。DPH标记的荧光偏振度,N-[1-P]M标记的荧光强度和内源荧光强度的测定结果显示,乙醇消除DCCD抑制作用的机理,是由于乙醇和DCCD所引起的构象间的相互作用的结果。     

大鼠浸水应激性胃粘膜损伤机制的研究

本工作观察了室温下单纯束缚加生理盐水,浸水应激加生理盐水,浸水应激加阿托品(0.5mg/kg),浸水应激加酚苄明(10mg/kg),浸水应激加戊巴比妥钠(30mg/kg)5组大鼠的胃粘膜损伤程度,胃酸分泌,胃壁结合粘液分泌和胃运动的变化。结果表明:大鼠浸水应激后胃粘膜损伤严重,胃酸分泌增加,胃壁结合粘液分泌减少,胃运动亢进;预先应用阿托品再浸水应激可显著减轻胃粘膜损伤程度,抑制胃酸分泌和胃运动,但增加胃壁结合粘液的分泌;预先应用应巴比妥钠亦显著减轻胃粘膜损伤程度,抑制胃运动和增加胃壁结合粘液的分泌,但对胃酸分泌无影响;预先应用酚苄明对胃粘膜损伤程度、胃酸分泌、胃壁结合粘液分泌和胃运动均无明显影响。上述结果提示,胃运动亢进、胃壁结合粘液分泌减少及胃酸分泌增加均不同程度地参与了浸水应激性胃粘膜损伤的形成,但在胃运动受到抑制及胃壁结合粘液分泌增加的情况下,仅胃酸的存在不致引起胃粘膜严重损伤。     

白三烯与胃

大鼠及人的胃粘膜可释放白三烯(LT)。LT可引起胃蛋白酶分泌增多,胃粘膜血流量减少,影响胃的运动及降低跨胃电位差。乙醇引起的胃粘膜损伤与LT释放量增加呈平行关系。脂氧酶抑制剂等保护胃粘膜的作用与抑制LT释放有密切关系。脂氧酶抑制剂有可能成为一类有效的胃溃疡治疗药物。     

美国《Bioscience》出版“质子泵”专集

美国《Bioscience》35卷1期(1985)出版“质子泵”专集,发表C.L.Slayman等人撰写的有关质子泵的化学、分子结构、功能和进化等方面的文章7篇。该专集总结了生物与生物膜中存在5种类型的质子泵(H~+-ATP酶),并对它们分别作了介绍:(Ⅰ)存在于嗜盐细菌被膜中的视紫红质,是一种光致质子泵;     

不同生境下木麻黄脯氨酸含量和质膜ATPase活性的研究

采集生长于恶劣环境和中生环境的普通木麻黄(Casuarina)小枝,超速离心提取粗质膜制剂后,用两相系统法纯化得到质膜微囊,研究不同生境下木麻黄的质膜ATPase活性,并测定木麻黄小枝的游离脯氨酸含量。实验结果表明:同一生境中的木麻黄ATPase活性相对一致,而同一树种木麻黄不同生境下质膜微囊H~+-ATPase、Ca~(2+)-ATPase、K~+-ATPase活性有显著差异,表现出以渗透胁迫为主的恶劣环境下的木麻黄质膜微囊ATPase活性和木麻黄细胞内游离脯氨酸明显高于中生环境下生长的木麻黄。说明普通木麻黄在干旱和盐胁迫下能调整生理生化过程来提高其质膜ATPase活性和增加细胞内脯氨酸含量提高渗透调节能力以保证其在恶劣环境的正常生长。