慢性肺心病患者MDA、SOD和外周血淋巴细胞线粒体结构的观察
作者：杨岚 冷丽佳 于修兰 徐莉
单位：西安医科大学第一附属医院(710061)呼吸内科
关键词：肺心病；淋巴细胞；丙二醛；过氧化物歧化酶；线粒体
心肺血管病杂志990418 摘要 采用放射免疫法及硫代巴比妥酸荧光法分别检测了20例慢性肺心病患者，16例健康人的过氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)，并同时采用改良Boyunn法分离固定淋巴细胞，对其淋巴细胞线粒体膜结构进行了研究。结果：肺心病病人的严重程度与SOD含量、MDA水平、淋巴细胞线粒体数目及膜结构改变有相关性，心衰越重，MDA越高，淋巴细胞线粒体内的数目越多，线粒体嵴膜呈现不同程度的改变。提示：氧化与抗氧化失衡与肺心病患者淋巴细胞线粒膜结构的改变有一定的关系，可能是其影响细胞功能的靶部位，故对肺心病患者加强抗氧化的治疗，保持氧化与抗氧化的平衡状态，可能对于肺心病的治疗及预防具有重要意义。
, 百拇医药
Study of MDA/SOD and Structure Changes
of Mifochondrion Membrane
of Lymphocyte in Patients with Cor Pulmonale
Yang Lan, Leng Lijia, Yu Xiulan, et al.
Department of Respiratory, First Affitiated Hospital of Xian Medic al
University, Xian (710061)
Abstract The SOD, MDA and the structures of mitochondrion mem brane of lymphocytes were examined in 20 patients with chronic cor pulmonale and 16 healthy controls. The results showed both the levels of SOD and MDA and the numbers of mitochondrion in lymphocytes were significantly associated with the s tages of cor pulmonale. The patients with longer history and more severe cor pul monale had higher levels of SOD and MDA and more numbers of mitochondria in thei r lymphocytes. The results suggested that MDA/SOD imbalance correlated with the membrane structures of mitochondrion in lymphocytes. The mitochondrion membrane might be the one of the targets of this imbalance. So the patients with cor pulm onale might get some benefits from anti-oxidation treatment.
, 百拇医药
Key words： Cor pulmonale; Lymphocyte; MDA; SOD; Mitochond ria
慢性肺心病是一种常见病、多发病。最常见的病因是由于慢性阻塞性肺病所引起。近年来，认为自由基与慢性肺心病有一定的关系。但多限于自由基对组织器官微循环或血管方面。而自由基对细胞超微结构的影响研究甚少。本研究拟以外周血淋巴细胞为模型，观察慢性肺心病患者淋巴细胞线粒体膜超微结构改变与血清中过氧化物歧化酶(SOD)含量、丙二醛(MDA)水平的变化关系。
材料与方法
1.研究对象 20例慢性肺心病患者均为1995年3月至1996年2月间住院病人，其中心功能代偿期8例，男性6例，女性2例，平均年龄61.1±18.5岁；心功能失代偿12例，男性10例，女性2例，平均年龄54.0±11.5岁；健康对照组16例，为无严重心、肺、肝、肾疾病的基本健康老年者及本科室工作人员，平均年龄57.3±7.2岁。上述各组在检测前4周均未服用维生素C、维生素E和胡萝卜素等抗氧化物。
, 百拇医药
2.检测项目(1)血清SOD含量：采晨起空腹血2ml，不抗凝，冷冻保存。应用北方生物技术研究所提供的药盒采用放射免疫法测定。(2)MDA：采用硫代巴比妥酸荧光法测定[1]。(3)PaCO2、PaO2：用ABL-30型血气分析仪测定。(4)膜结构定位方法：采晨起外周静脉血20ml，肝素抗凝，用改良的Boyunn氏法分离淋巴细胞，收集于Effendorf试管，2.5%戊二醛固定，0.1M磷酸缓冲液浸洗，1%四氧化锇后固定，乙醇系列脱水，常规复方Epon浸透包埋，LBK均质透射电镜(JEM-100SX)观察，每例观察断面淋巴细胞100个。分别计数单个淋巴细胞内的线粒体数目，分为<5，5～10,>10 3组，观察各期病人单个淋巴细胞线粒体数目的变化。观察肺心病患者淋巴细胞线粒体嵴膜脱失程度：①完全定位：在同一线粒体内大部分区域保持嵴膜定位，仅少部分区域失去嵴膜；②部分脱失：在同一线粒体内小部分区域保持嵴膜定位，而大部分嵴膜脱失；③完全脱失：膜完全失去嵴膜定位，弥散于基质中，呈现不规则的空泡状或团块状。
, 百拇医药
3.统计学处理 实验数据以均数±标准差表示，两样本均数的比较用t检验，相关性比较用直线相关分析。
结 果
1.肺心病代偿期、失代偿期患者与健康组PaCO2、PaO2、SOD、MDA比较，见表1。
表1 肺心病患者与健康组的PaCO2、PaO2、SOD、MDA比较(
±S) 组别
例数
PaCO2(kPa)
PaO2(kPa)
, 百拇医药
SOD(μg/L)
MDA(μmol/L)
健康组
16
3.96±0.53
11.00±0.77
965.72±279.47
6.79±2.44
代偿期
8
5.25±1.36
9.03±2.43
, 百拇医药
995.20±428.60
10.18±2.65**
失代偿期
12
7.57±1.70**
6.72±1.15**
567.20±293.55*
15.73±3.18**
注：与健康组比较，*P<0.05,**P<0.01
结果提示：失代偿期的各项指标与健康组比较均有显著性差异,而代偿期仅MDA与健康组比较，有显著性差异，其余无显著性差异。说明在肺心病失代偿期存在自由基代谢的紊乱。
, 百拇医药
2.不同病期肺心病患者外周血淋巴细胞线粒体膜结构改变。结果表明：失代偿期完全定位的线粒体比率降低，部分脱失或完全脱失的线粒体所占百分率随病情加重而增加，病情越重则嵴膜完全脱失的线粒体所占比率越高(图1,图2)，与健康组比较具有显著性差异(表2)。
图1 线粒体膜结构定位完整脊膜清晰×15000
图2 线粒体膜部分或完全脱失
呈空泡或团块状改变×20000
, 百拇医药
表2 不同病期肺心病患者外周淋巴
细胞线粒体膜结构改变(X±S) 组别
例数
完全定位(%)
部分脱失(%)
完全脱失(%)
健康人
16
65.50±15.05
32.68±16.30
2.18±3.20
代偿期
, 百拇医药
8
58.50±15.74
40.15±13.74*
2.25±4.06
失代偿期
12
28.50±9.0* *
62.50±9.18* *
10.41±4.99* *
注：与健康人比较，*P<0.05,**P<0.01
, http://www.100md.com
3.不同病期肺心病患者淋巴细胞线粒体增生性改变。肺心病患者淋巴细胞线粒体呈明显的增生性改变，线粒体增生的淋巴细胞占总数的百分比与病情的严重程度一致，即病情严重，线粒体增生明显，以失代偿期尤为显著(图3，表3)。
图3 线粒体增生显著 X15000
表3 不同病期肺心病患者淋巴
细胞线粒体增生性改变(X±S) 组别
例
数
单个淋巴细胞线粒体数目分布比较(%)
, 百拇医药
<5个
5～10个
>10个
健康人
16
42.18±20.51
35.50±10.57
22.31±19.58
代偿期
8
31.37±12.85*
43.00±10.87*
, http://www.100md.com
25.75±10.70
失代偿期
12
12.91±7.19* *
42.66±10.35*
44.25±14.85**
注：与健康人比较，*P<0.05,**表示P<0.01
4.各指标的相关分析肺心病患者MDA水平与SOD含量的改变呈负相关(r=-0.51，P<0.01)，与PaCO2呈正相关(r=0.49,P<0.05)；外周血淋巴细胞线粒体增生与淋巴细胞线粒体嵴膜完全脱失两者相关良好(r=0.56,P<0.01)。
, 百拇医药
讨 论
本文结果表明，肺心病人存在着自由基代谢紊乱。肺心病的病期不同，其氧化与抗氧化发生程度不同的改变。表现为自由基引发的脂质过氧化反应终产物MDA含量增加，尤以失代偿期为著，并且肺心病患者外周淋巴细胞线粒体增生与线粒体膜结构的改变具有一定的相关性(r=0.56)。感染越重，心功越差，则MDA越高，线粒体增生明显，膜结构的改变亦明显。其机制可能是由于脂质过氧化作用造成细胞及亚细胞器膜的损伤[2]。这主要是由于肺心病失代偿期的诱因是以呼吸道感染为主，合并低氧血症、炎性细胞的激活以及组织缺氧，均可能成为自由基的启动因子，使自由基的产生增加，广泛参与生物机体的病理损害过程，引起脂质过氧化；而自由基形成后首先作用于含不饱和脂肪酸的细胞器，线粒体膜与细胞浆比较有更多的膜结构，易于发生交联和聚合作用而发生膜结构的改变。MDA还可与RNA、DNA碱基发生交联，对细胞产生毒性作用，结果改变了膜的流动性，影响膜功能[3]。线粒体膜结构的改变引起氧应用障碍和能量转换系统、氧化磷酸化偶联失衡，导致氧的利用及代谢异常，参与疾病的过程[4]。MDA在失代偿期比健康人及代偿期明显升高，可能是肺心病患者心肌肥厚、心输出量下降造成心肌缺血，产生大量氧自由基引发脂质过氧化[5]，可通过损伤肺血管内皮细胞，抑制内皮细胞功能，使PGI2生成减少，加速TXA2合成，促进加重肺动脉高压的形成。淋巴细胞线粒体数目的增生与病情的加重成正相关，可能是细胞自我防卫机制在细胞能量代谢方面的反映[6]。
, 百拇医药
SOD广泛存在于代谢组织中，是自由基清除剂，在自由基的产生与清除的平衡体系中起着重要作用。有关肺心病患者中SOD的变化，报道结果不尽相同。本文结果发现肺心病失代偿期患者SOD低于健康人，导致其含量降低的原因可能是缺氧、感染使脂质过氧化反应增强，产生活泼的自由基损害也影响该酶的活性[2]。
总之，通过本研究表明，肺心病患者保持氧化与抗氧化的平衡状态，对于改变细胞能量代谢方面在肺心病的治疗及预防中具有重要意义。
冷丽佳(西安公路交通大学校医院)
参考文献
1 张梅，邵文斌，董青.多发性骨髓瘤患者超氧化物歧化酶和脂质过氧化物的改变及其意义.西安医科大学学报，1995，16(1)：60.
2 PeterJ M, Block E R. The effect of oxidant gases on memberane f luidity and function pulmonary endothlial cells. Free Radical Biol Me, 1988, 4(2 ):121.
, 百拇医药
3 于俊杰，李明瑚，王培欣.肺心病与血清过氧化脂质.白求恩医科大学学报，1990 ,16(3):121.
4 Hananki Y, Hieda N, Ogawa T, et al. Mechanism of plasmocid-induced mit ochondrial dysfunction in rat hearts. (Abstract). J Mol Cell Cardiol 1989, 21(Su p11 Ⅱ):S175.
5 Demer GB. The Fixation of pulmonary surfactant for electromicroscopy. J U1trastr Res. 1969.27:88.
6 马爱群，刘治全，杨鼎颐.慢性心力衰竭患者淋巴细胞线粒体膜磷脂细胞化学定位研究.中华心血管病杂志，1994,22(4):278～279.
(1999-01-21收稿)
(1999-08-01修回), 百拇医药
单位：西安医科大学第一附属医院(710061)呼吸内科
关键词：肺心病；淋巴细胞；丙二醛；过氧化物歧化酶；线粒体
心肺血管病杂志990418 摘要 采用放射免疫法及硫代巴比妥酸荧光法分别检测了20例慢性肺心病患者，16例健康人的过氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)，并同时采用改良Boyunn法分离固定淋巴细胞，对其淋巴细胞线粒体膜结构进行了研究。结果：肺心病病人的严重程度与SOD含量、MDA水平、淋巴细胞线粒体数目及膜结构改变有相关性，心衰越重，MDA越高，淋巴细胞线粒体内的数目越多，线粒体嵴膜呈现不同程度的改变。提示：氧化与抗氧化失衡与肺心病患者淋巴细胞线粒膜结构的改变有一定的关系，可能是其影响细胞功能的靶部位，故对肺心病患者加强抗氧化的治疗，保持氧化与抗氧化的平衡状态，可能对于肺心病的治疗及预防具有重要意义。
, 百拇医药
Study of MDA/SOD and Structure Changes
of Mifochondrion Membrane
of Lymphocyte in Patients with Cor Pulmonale
Yang Lan, Leng Lijia, Yu Xiulan, et al.
Department of Respiratory, First Affitiated Hospital of Xian Medic al
University, Xian (710061)
Abstract The SOD, MDA and the structures of mitochondrion mem brane of lymphocytes were examined in 20 patients with chronic cor pulmonale and 16 healthy controls. The results showed both the levels of SOD and MDA and the numbers of mitochondrion in lymphocytes were significantly associated with the s tages of cor pulmonale. The patients with longer history and more severe cor pul monale had higher levels of SOD and MDA and more numbers of mitochondria in thei r lymphocytes. The results suggested that MDA/SOD imbalance correlated with the membrane structures of mitochondrion in lymphocytes. The mitochondrion membrane might be the one of the targets of this imbalance. So the patients with cor pulm onale might get some benefits from anti-oxidation treatment.
, 百拇医药
Key words： Cor pulmonale; Lymphocyte; MDA; SOD; Mitochond ria
慢性肺心病是一种常见病、多发病。最常见的病因是由于慢性阻塞性肺病所引起。近年来，认为自由基与慢性肺心病有一定的关系。但多限于自由基对组织器官微循环或血管方面。而自由基对细胞超微结构的影响研究甚少。本研究拟以外周血淋巴细胞为模型，观察慢性肺心病患者淋巴细胞线粒体膜超微结构改变与血清中过氧化物歧化酶(SOD)含量、丙二醛(MDA)水平的变化关系。
材料与方法
1.研究对象 20例慢性肺心病患者均为1995年3月至1996年2月间住院病人，其中心功能代偿期8例，男性6例，女性2例，平均年龄61.1±18.5岁；心功能失代偿12例，男性10例，女性2例，平均年龄54.0±11.5岁；健康对照组16例，为无严重心、肺、肝、肾疾病的基本健康老年者及本科室工作人员，平均年龄57.3±7.2岁。上述各组在检测前4周均未服用维生素C、维生素E和胡萝卜素等抗氧化物。
, 百拇医药
2.检测项目(1)血清SOD含量：采晨起空腹血2ml，不抗凝，冷冻保存。应用北方生物技术研究所提供的药盒采用放射免疫法测定。(2)MDA：采用硫代巴比妥酸荧光法测定[1]。(3)PaCO2、PaO2：用ABL-30型血气分析仪测定。(4)膜结构定位方法：采晨起外周静脉血20ml，肝素抗凝，用改良的Boyunn氏法分离淋巴细胞，收集于Effendorf试管，2.5%戊二醛固定，0.1M磷酸缓冲液浸洗，1%四氧化锇后固定，乙醇系列脱水，常规复方Epon浸透包埋，LBK均质透射电镜(JEM-100SX)观察，每例观察断面淋巴细胞100个。分别计数单个淋巴细胞内的线粒体数目，分为<5，5～10,>10 3组，观察各期病人单个淋巴细胞线粒体数目的变化。观察肺心病患者淋巴细胞线粒体嵴膜脱失程度：①完全定位：在同一线粒体内大部分区域保持嵴膜定位，仅少部分区域失去嵴膜；②部分脱失：在同一线粒体内小部分区域保持嵴膜定位，而大部分嵴膜脱失；③完全脱失：膜完全失去嵴膜定位，弥散于基质中，呈现不规则的空泡状或团块状。
, 百拇医药
3.统计学处理 实验数据以均数±标准差表示，两样本均数的比较用t检验，相关性比较用直线相关分析。
结 果
1.肺心病代偿期、失代偿期患者与健康组PaCO2、PaO2、SOD、MDA比较，见表1。
表1 肺心病患者与健康组的PaCO2、PaO2、SOD、MDA比较(
±S) 组别例数
PaCO2(kPa)
PaO2(kPa)
, 百拇医药
SOD(μg/L)
MDA(μmol/L)
健康组
16
3.96±0.53
11.00±0.77
965.72±279.47
6.79±2.44
代偿期
8
5.25±1.36
9.03±2.43
, 百拇医药
995.20±428.60
10.18±2.65**
失代偿期
12
7.57±1.70**
6.72±1.15**
567.20±293.55*
15.73±3.18**
注：与健康组比较，*P<0.05,**P<0.01
结果提示：失代偿期的各项指标与健康组比较均有显著性差异,而代偿期仅MDA与健康组比较，有显著性差异，其余无显著性差异。说明在肺心病失代偿期存在自由基代谢的紊乱。
, 百拇医药
2.不同病期肺心病患者外周血淋巴细胞线粒体膜结构改变。结果表明：失代偿期完全定位的线粒体比率降低，部分脱失或完全脱失的线粒体所占百分率随病情加重而增加，病情越重则嵴膜完全脱失的线粒体所占比率越高(图1,图2)，与健康组比较具有显著性差异(表2)。
图1 线粒体膜结构定位完整脊膜清晰×15000
图2 线粒体膜部分或完全脱失
呈空泡或团块状改变×20000
, 百拇医药
表2 不同病期肺心病患者外周淋巴
细胞线粒体膜结构改变(X±S) 组别
例数
完全定位(%)
部分脱失(%)
完全脱失(%)
健康人
16
65.50±15.05
32.68±16.30
2.18±3.20
代偿期
, 百拇医药
8
58.50±15.74
40.15±13.74*
2.25±4.06
失代偿期
12
28.50±9.0* *
62.50±9.18* *
10.41±4.99* *
注：与健康人比较，*P<0.05,**P<0.01
, http://www.100md.com
3.不同病期肺心病患者淋巴细胞线粒体增生性改变。肺心病患者淋巴细胞线粒体呈明显的增生性改变，线粒体增生的淋巴细胞占总数的百分比与病情的严重程度一致，即病情严重，线粒体增生明显，以失代偿期尤为显著(图3，表3)。
图3 线粒体增生显著 X15000
表3 不同病期肺心病患者淋巴
细胞线粒体增生性改变(X±S) 组别
例
数
单个淋巴细胞线粒体数目分布比较(%)
, 百拇医药
<5个
5～10个
>10个
健康人
16
42.18±20.51
35.50±10.57
22.31±19.58
代偿期
8
31.37±12.85*
43.00±10.87*
, http://www.100md.com
25.75±10.70
失代偿期
12
12.91±7.19* *
42.66±10.35*
44.25±14.85**
注：与健康人比较，*P<0.05,**表示P<0.01
4.各指标的相关分析肺心病患者MDA水平与SOD含量的改变呈负相关(r=-0.51，P<0.01)，与PaCO2呈正相关(r=0.49,P<0.05)；外周血淋巴细胞线粒体增生与淋巴细胞线粒体嵴膜完全脱失两者相关良好(r=0.56,P<0.01)。
, 百拇医药
讨 论
本文结果表明，肺心病人存在着自由基代谢紊乱。肺心病的病期不同，其氧化与抗氧化发生程度不同的改变。表现为自由基引发的脂质过氧化反应终产物MDA含量增加，尤以失代偿期为著，并且肺心病患者外周淋巴细胞线粒体增生与线粒体膜结构的改变具有一定的相关性(r=0.56)。感染越重，心功越差，则MDA越高，线粒体增生明显，膜结构的改变亦明显。其机制可能是由于脂质过氧化作用造成细胞及亚细胞器膜的损伤[2]。这主要是由于肺心病失代偿期的诱因是以呼吸道感染为主，合并低氧血症、炎性细胞的激活以及组织缺氧，均可能成为自由基的启动因子，使自由基的产生增加，广泛参与生物机体的病理损害过程，引起脂质过氧化；而自由基形成后首先作用于含不饱和脂肪酸的细胞器，线粒体膜与细胞浆比较有更多的膜结构，易于发生交联和聚合作用而发生膜结构的改变。MDA还可与RNA、DNA碱基发生交联，对细胞产生毒性作用，结果改变了膜的流动性，影响膜功能[3]。线粒体膜结构的改变引起氧应用障碍和能量转换系统、氧化磷酸化偶联失衡，导致氧的利用及代谢异常，参与疾病的过程[4]。MDA在失代偿期比健康人及代偿期明显升高，可能是肺心病患者心肌肥厚、心输出量下降造成心肌缺血，产生大量氧自由基引发脂质过氧化[5]，可通过损伤肺血管内皮细胞，抑制内皮细胞功能，使PGI2生成减少，加速TXA2合成，促进加重肺动脉高压的形成。淋巴细胞线粒体数目的增生与病情的加重成正相关，可能是细胞自我防卫机制在细胞能量代谢方面的反映[6]。
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SOD广泛存在于代谢组织中，是自由基清除剂，在自由基的产生与清除的平衡体系中起着重要作用。有关肺心病患者中SOD的变化，报道结果不尽相同。本文结果发现肺心病失代偿期患者SOD低于健康人，导致其含量降低的原因可能是缺氧、感染使脂质过氧化反应增强，产生活泼的自由基损害也影响该酶的活性[2]。
总之，通过本研究表明，肺心病患者保持氧化与抗氧化的平衡状态，对于改变细胞能量代谢方面在肺心病的治疗及预防中具有重要意义。
冷丽佳(西安公路交通大学校医院)
参考文献
1 张梅，邵文斌，董青.多发性骨髓瘤患者超氧化物歧化酶和脂质过氧化物的改变及其意义.西安医科大学学报，1995，16(1)：60.
2 PeterJ M, Block E R. The effect of oxidant gases on memberane f luidity and function pulmonary endothlial cells. Free Radical Biol Me, 1988, 4(2 ):121.
, 百拇医药
3 于俊杰，李明瑚，王培欣.肺心病与血清过氧化脂质.白求恩医科大学学报，1990 ,16(3):121.
4 Hananki Y, Hieda N, Ogawa T, et al. Mechanism of plasmocid-induced mit ochondrial dysfunction in rat hearts. (Abstract). J Mol Cell Cardiol 1989, 21(Su p11 Ⅱ):S175.
5 Demer GB. The Fixation of pulmonary surfactant for electromicroscopy. J U1trastr Res. 1969.27:88.
6 马爱群，刘治全，杨鼎颐.慢性心力衰竭患者淋巴细胞线粒体膜磷脂细胞化学定位研究.中华心血管病杂志，1994,22(4):278～279.
(1999-01-21收稿)
(1999-08-01修回), 百拇医药