红细胞膜研究进展及在红细胞流变学相关领域应用讨论
【摘要】 目的 从红细胞膜角度探讨红细胞的可变形性机制与调整机制的有关因素;方法 分析近年来国内外有关红细胞膜的表面超精细结构研究情况，讨论影响红细胞膜流动性的细胞膜载体与膜离子通道等问题。结果 对于红细胞的分子结构、蛋白质的变构等精细变化观测显示红细胞膜上钙离子等离子通道在细胞信号传导方面具有重要作用，需要做进一步的有关功能性研究确定钙离子通道位点的生理性角色。结论 细胞膜表面超精细结构研究技术在今后基础、临床与药理学研究工作中具有广阔的应用前景，对阐明激光生物作用机制、中医血瘀证的特异性微观辨证指标以及中药细胞药效学等方面的深入研究提供了可能途径。
关键词 红细胞膜 超精细结构 流变性 激光生命学 中医药
【文献标识码】 A 【文章编号】 1726-6424(2004)07-0597-03
Research on the erythrocyte membrane and the application in blood fluidity field
, http://www.100md.com
Zhao Yanping
Photonic Chinese Medicine Lab. School for Information and Optoelectronic Science and Engineering，China South China Normal University，Guangzhou510631.
【Abstract】 Objective To discuss the mechanism of erythrocyte’s deformability and the infulences to adjust the deformability process. Methods Analyses were given on research on microstructure on erythrocyte membrane’s surface. It also was dicussed about the researchs on erythrocyte membrane vectors and membrane ionic channles related with the erythrocyte membrane’s fluidity. Results It was shown that erythrocyte membrance ionic channles，special the calcium ionic channel，were shown to be important with the cellular microstructure observation on the molecule structrue and protein allosterism. Functional research would be carried out to difinite the calcium ions channle’s physical role. Conclusion Microstructure observation has a bright future in the bascial，clinical and pharmacology research，which can be preferred in researches on laser-biotics mechism，Xueyu syndrom research and Chinese herb’s cellular pharmacology medicine in the future.
, 百拇医药
Key words erythrocyte membrane microstructure fluidity laser-biotics Chinese medicine
血液是人体机体各种组织和器官输送氧气和营养物质以及清除代谢产物维持细胞正常生理功能的重要物质，其中，血中的红细胞是一个直径为7～8μm的双层凹面细胞，可以携带氧，为体内重要的气体交换单元。红细胞变形能力，即红细胞变形性，对正常的微循环血流起着至关重要的作用。临床研究发现，冠心病、心肌梗死、脑血栓形成、高血压病、糖尿病、血液病、肝病、外围血管病和恶性肿瘤等多种疾病的患者不同程度存在着红细胞流变学的恶化[1]。因此，研究红细胞的可变形性及其调整机制，对于了解疾病的病理生理过程、临床药物治疗作用等方面，具有重要的意义。
1 影响红细胞流变性的红细胞膜有关研究
人体正常红细胞由脂质双层结构的细胞膜和主要由血红蛋白及骨架蛋白构成的胞浆构成。其中，细胞膜是红细胞实现其生理功能的重要部位，膜的生理状态受到流变环境与膜受体的调控和疾病的影响。红细胞变形性除受外界因素如血液流动切变率、介质粘度、渗透压及pH值等的影响外，主要决定于细胞自身的三个内在因素包括:红细胞膜的粘弹性、红细胞的几何形状及红细胞内液的粘度。
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红细胞膜呈现液态镶嵌结构，脂双层表现出流动性，其对于红细胞的变形能力具有重要的意义[2]。有些膜蛋白分子以镶嵌的形式存在于或穿越脂双层，并具有传递信息和维持细胞形态等多种功能，对戊二醛等不同试剂与红细胞膜相互作用的实验结果显示:膜蛋白结构的任何一种变化均可导致脂膜流动性的下降[3]，进一步证明了红细胞膜蛋白与脂双层共生存以及相互影响的关系，某些改变细胞膜脂流动性的外来因素有可能先作用与膜蛋白，通过膜蛋白的改变导致脂双层的流动性。
新近国内外有关红细胞膜的表面超精细结构的研究包括了红细胞膜流动性、膜载体与膜离子信道等各方面，涉及到信息和分子识别传导的有关问题。有关的研究揭示红细胞膜流动性的改变将影响膜Na+-K+-ATP酶及Ca2+-ATP酶的活性，使膜骨架蛋白亚基上丝氨酸残基及胞内钙离子浓度发生变化，导致红细胞变形性改变，膜流动性降低，细胞变形性差[4]。表明对于红细胞膜上相关通道尤其是钙离子通道是红细胞信号传导的一个重要的研究内容。
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2 钙离子与红细胞膜相关通道的相关研究
红细胞为血液中含量最多的一种无核细胞，细胞内缺乏线粒体、内质网等富含钙的细胞器，其胞浆游离钙浓度的变化能够较好的反映细胞内外钙离子的运转情况[5]。以往的研究重点对钙离子对红细胞变形性内因如细胞体积与表面积比，细胞内粘度、细胞膜机械特性和膜蛋白的影响进行了研究。相关的实验结果表明使用离子载体阻断剂并增加细胞内钙离子的浓度的条件下，红细胞的体积会减小，变形能力下降，并进一步推动盘状红细胞向棘状红细胞转变。表明钙的积累而造成膜机械特性的改变[6]。可能的机制在于在此作用条件下，粘附在细胞膜上的血红蛋白增多，并导致膜硬度增大，是影响细胞的流变特性的因素之一[7]。
红细胞膜中央存在一个疏水区，钙离子很难通过，从而维持了细胞内外钙离子的浓度差，钙离子在通过细胞膜时，须靠特定的载体配合物在膜内运动实现这一过程。这样的载体分为信道载体与离子载体两部分，其中离子载体的功能在于选择性地与钙离子形成外部亲脂的配合体或复合物，并把他们从膜的一侧转移到另一侧，在这一过程中并不改变膜的性质。正常红细胞内钙离子维持在一个较低的浓度(0.1～1.0μmol/L)，当由于某种原因使细胞内钙离子浓度升高后，将发生一系列复杂的生化反应，其中包括与钙联结的钙调蛋白激活钙泵，脂膜的新陈代谢和组成的改变、细胞内钾离子和水的流失等等。
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新近对连接水离子通道末端的钙离子的鉴别与构建相关序列同源性分析的结果显示在不同组织的血细胞膜的羧基末端区域存在着不同EF端，并存在着属于调钙蛋白家族钙离子连接蛋白，可以进一步推测在水离子通道某一部位存在着一种钙离子连接位点而不是以往所假设的环磷酸腺苷离子通道。相关末端区域的重要性在于与去碳酸基的末端区域构架不稳定性有关。研究者对有关C末端和钙离子从胞内小囊到血浆膜的转位作用与融合的触发机制进行了讨论。确定钙离子通道位点的生理性角色需要做进一步的有关功能性的研究[8]。
3 光谱学技术在相关领域的研究进展
近年来国内外对于红细胞的相关研究工作，包括了采用原子力显微镜观察红细胞在正常情况下，以及在相关保护剂的作用下，分子结构、蛋白改变等精细结构，原子力显微镜不仅较扫描电镜更为高精尖，同时能够在样品不被包被的情况下进行观测，所得到的影像能够直接揭示未包被的红细胞外部表面上的精细结构，获得的特征性构像表现出红细胞膜表面有大量的密集的纳米微粒，这些微粒从几个纳米到几十个纳米不等，并表现为非常平均的分布，表明可采用这项技术，对于红细胞的分子结构、蛋白质的改变等精细变化可进一步进行观察[9，10]。
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有关原子力显微镜的最新研究重点在于对诸如抗原和抗体等红细胞膜上的特殊分子在可反转连附力的调节的情况下，红细胞抗原A和抗体A之间所存在的结合力的强度等方面[11]，这种方法能够对特殊的抗体抗原两者间分子在生理条件下的相互作用提供进一步的理解。研究者使用AFM对红细胞的尺度和形状进行测量的可行性开展了研究，相关的结果表明红细胞的量化参数包括厚度、宽度、表面积和体积等参数与用于血液临床指标如固定平均细胞体积参数和平均细胞参数之间有较好的联系，有关的工作显示AFM技术能够对人体健康状况评估所需的红细胞尺寸和形状数据提供简单检测手段[12]。
研究者进一步用针点标记方法对经脂肪酶LPS(lipolysaccharide)处理过的红细胞血浆膜的脂质、膜蛋白和细胞渗透浓度进行检测，所用LPS浓度最高的时候，膜脂质的流动性降低被得以观察到，有关膜蛋白的构像改变通过共价化学键修饰的针尖标记，并用分光光度分析检测经脂肪酶修饰的红细胞膜蛋白的修饰作用[13]。以上的研究成果表明对于深藏于近场区域内的红细胞膜相关结构的细节，如脂膜与膜蛋白等化学和生物大分子、通过在超高光学分辨率进行纳米尺度的光谱分析，能够无侵入性与无破坏性的在生物或材料的自然状态中进行观察和研究，观测样品的吸收、荧光、偏振光对比度，以至于透视红细胞膜相关光学性质。
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AFM和近场光学显微镜对生物大分子的研究，为目前国际上正在兴起的研究热点，将来的工作，相当大的部分集中在生物系统的研究，如光子跟踪病毒进入活细胞，用光学方法研究单个分子或分子团[11]，合作单位根据现有的研究基础和设备，着重研究免疫分子识别与疾病的关系，抗原识别是特异性应答的关键性始动环节，这种认识在本质上是分子识别，有关的研究是细胞分子生物学也是免疫学前沿领域。
4 低强度激光在调整红细胞变形性机制研究中的应用讨论
低强度激光具有多方面的生物学效应，可引起膜结构、膜功能的变化，其中包括了膜酶、膜受体和膜表面电荷分布的变化，光量子在体内的光电效应和带有高能量状态的电子使体内原处于低能量状态的红细胞和代谢酶可以重新获得能量，因而可以引起多种确定的细胞效应[14，15]。大量临床报道表明，经氦氖激光血管内照射的脑梗塞患者的红细胞膜胆固醇/膜磷脂之比明显降低，膜的流动性明显提高，红细胞变形性显著改善。研究者临床观察了氦氖激光血管内照射与半导体激光鼻腔照射对脑梗塞等疾病患者红细胞变形能力的影响，结果显示低强度氦氖激光血管内照射血液后，机体生物学活性、酶的活性加强，红细胞表面电荷增多，血液粘度下降，红细胞变形能力明显提高……[16～18]。
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细胞实验研究表明:低强度氦氖激光可以调整红细胞的变形性，研究低强度激光对红细胞变形性的调整机制，对于相关疾病的治疗有重要的指导意义[19]。早在1997年研究者已报告了用He-Ne激光对肝细胞进行照射可发现细胞内自由钙离子浓度以及细胞膜变形相关功能的增长，两者之间并呈时间依赖关系[20]。
研究者发现:坚持激光治疗3～6个月对冠心病病人在改善总胆固醇/低与极低密度脂蛋白/甘油三酯等有显著作用，并认为激光辐射作用通过对脂质过氧化作用改变红细胞膜脂双层的结构，并为其主要作用激光量子所获的亚细胞水平的改变激发了抗氧化系统活性与细胞膜脂肪含量的重组，以及红细胞的渗透抗阻，从而产生对缺血性疾病的患者产生了正性的治疗作用[21]。
有关血液细胞体外研究的结果表明能量激光照射对体外环境下人体血液有关指标如全血计数、血沉等指标与空白对照组相比，具有显著差异;在血沉指标方面，急性或慢性的患者所表现出的结果存在显著差异，有关的结果提示低能量激光照射在较低的剂量和能量密度的前提下，仍能够对血液的有关参数产生作用，并表现在对有丝分裂的激活和对细胞膜无损伤性的生物刺激作用[22]。
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以往的研究表明:激素或药物与激光存在协同作用，低剂量低强度氦氖激光与肾上腺素相互拮抗，因而可能存在相关机制。临床应用低能量激光治疗高血压、心脑血管疾病、糖尿病等方面已有广泛的应用，但在广泛的临床应用的同时，激光与红细胞流变性作用相关机制的研究尚需深入，在以往的研究基础上(在研究项目:国家自然科学基金项目《低强度HE-NE激光调节红细胞变形性机制研究》)，应用具有高空间分辨特性并能测试分子光谱，近场光学显微镜、原子力显微镜作为研究手段，对不同参数激光对红细胞流变性的影响对红细胞膜及相关受体的作用进行探索性研究。观测红细胞膜在一定参数的激光作用下，在红细胞膜水平上与红细胞脂类、蛋白质浓度及其分子形貌学改变，并通过免疫分子识别手段进一步确认能介导激光作用的红细胞膜上的受体或其它物质，以及能产生红细胞流动性改变的具体的作用机制。以上问题的解决对于激光作用的有效机制的阐明将会起到重要的作用。
5 在中医药血瘀证研究中的应用可能性
血瘀证是中医临床常见的证候，血瘀证和活血化瘀研究近几十年来非常活跃，正因为如此，活血化瘀疗法成为当今临床最常用的治法之一，广泛应用于血栓性疾病、自身免疫性疾病、肿瘤、慢性炎症等等。但由于血瘀证的诊断标准不一，使临床对血瘀证辨证混乱，不利于血瘀证的临床规范化研究和活血化瘀疗效的提高。目前，血瘀证的诊断标准多达10余种，这些标准宏观辨证指标太宽，微观辨证指标又缺乏特异性，这样，就使得血瘀证范围很广。因此，在进行血瘀证宏观辨证规范化的同时，细胞膜表面超精细结构研究对于研究血瘀证的特异性微观辨证指标在纵深层面提供了可能途径。
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多种因素都可导致红细胞膜的损伤，许多物质能够对这些红细胞损伤产生抑制或促进作用，在我国传统的中草药及其有效成分的提取物如丹参、丹参酮、川芎与川芎嗪等能不同程度增加红细胞变形能力，改善机体微循环状态。相关药物及有效成分在细胞膜水平上的药理药效学情况为值得研究与期待的研究方向，值得相关研究人员的探索。
应用原子力显微技术研究生物学和医学的范围越来越广泛，目前在基础性的研究方面得到了开展，在临床医学检验等方面的应用研究有待于深入，目前研究者对红细胞的厚度、宽度、表面积和体积等参数进行了定量研究，并比较了这些参数彼此间的关系，探讨了该技术作为药理学研究工具的应用前景。不同领域的科研工作者开始应用这些技术来研究与其相关的问题，并为有关领域的迅速发展提供了有效的研究工具。在激光与细胞间的相互作用，以及中医药研究领域，该类技术的使用将具有广阔的前景。
参考文献
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15 Karu T.The science of low-power laser therapy. Amsterdam: Gordon and Breach. Science Publishers，1998，9.
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16 金丽英，石秉霞.两种激光对脑梗塞患者红细胞变形性和P3PL影响的对比研究.中国康复医学杂志，2001，(3):152.
17 刘颂豪，莫飞智，李建强，等.激光血管内照射结合电针治疗血管性痴呆的临床疗效分析.中国激光医学杂志，2000，9(4):212-217.
18 莫飞智，刘颂豪，李建强，等.激光穴位照射与针刺对血管性痴呆症状的疗效对照研究.现代康复，2001，5(3):36-37.
19 侯靖边，等.HE-NE激光血管内照射对脑梗塞患者红细胞脂膜代谢/脂流动性和变形性影响的研究.激光杂志，1998，19(3):58.
20 RA Vacca，LMouo，VA Petragallo，et al. The irradiation of hepatocyte with HE-NE laser cause an increase of cytosolic free calcium concentration and an in crease of cell membrane potential，correlated with it，both increases taking place in an oscillatory manner. BiochemMol Biol INT，1997，43(5):1005-1014.
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21 APVasil’ev，NNStrel’tsova，AI Zhikhareva，et al. Changes in the lipid content of the blood and erythrocyte membrance in patients with IHD under the influence of quantum therapy. Ter Arkh，1996，68(12):47-50.
22 DG Siposan，A Lukacs. Effect of low-level laser radiation on some rheological factors in human blood: an in vitro study. J Clin Laser Med Surg，2000，18(4):185-195.
作者单位:510631广州石牌华南师范大学光子中医学实验室
(收稿日期:2004-03-05) (编辑 罗彬), http://www.100md.com
关键词 红细胞膜 超精细结构 流变性 激光生命学 中医药
【文献标识码】 A 【文章编号】 1726-6424(2004)07-0597-03
Research on the erythrocyte membrane and the application in blood fluidity field
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Zhao Yanping
Photonic Chinese Medicine Lab. School for Information and Optoelectronic Science and Engineering，China South China Normal University，Guangzhou510631.
【Abstract】 Objective To discuss the mechanism of erythrocyte’s deformability and the infulences to adjust the deformability process. Methods Analyses were given on research on microstructure on erythrocyte membrane’s surface. It also was dicussed about the researchs on erythrocyte membrane vectors and membrane ionic channles related with the erythrocyte membrane’s fluidity. Results It was shown that erythrocyte membrance ionic channles，special the calcium ionic channel，were shown to be important with the cellular microstructure observation on the molecule structrue and protein allosterism. Functional research would be carried out to difinite the calcium ions channle’s physical role. Conclusion Microstructure observation has a bright future in the bascial，clinical and pharmacology research，which can be preferred in researches on laser-biotics mechism，Xueyu syndrom research and Chinese herb’s cellular pharmacology medicine in the future.
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Key words erythrocyte membrane microstructure fluidity laser-biotics Chinese medicine
血液是人体机体各种组织和器官输送氧气和营养物质以及清除代谢产物维持细胞正常生理功能的重要物质，其中，血中的红细胞是一个直径为7～8μm的双层凹面细胞，可以携带氧，为体内重要的气体交换单元。红细胞变形能力，即红细胞变形性，对正常的微循环血流起着至关重要的作用。临床研究发现，冠心病、心肌梗死、脑血栓形成、高血压病、糖尿病、血液病、肝病、外围血管病和恶性肿瘤等多种疾病的患者不同程度存在着红细胞流变学的恶化[1]。因此，研究红细胞的可变形性及其调整机制，对于了解疾病的病理生理过程、临床药物治疗作用等方面，具有重要的意义。
1 影响红细胞流变性的红细胞膜有关研究
人体正常红细胞由脂质双层结构的细胞膜和主要由血红蛋白及骨架蛋白构成的胞浆构成。其中，细胞膜是红细胞实现其生理功能的重要部位，膜的生理状态受到流变环境与膜受体的调控和疾病的影响。红细胞变形性除受外界因素如血液流动切变率、介质粘度、渗透压及pH值等的影响外，主要决定于细胞自身的三个内在因素包括:红细胞膜的粘弹性、红细胞的几何形状及红细胞内液的粘度。
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红细胞膜呈现液态镶嵌结构，脂双层表现出流动性，其对于红细胞的变形能力具有重要的意义[2]。有些膜蛋白分子以镶嵌的形式存在于或穿越脂双层，并具有传递信息和维持细胞形态等多种功能，对戊二醛等不同试剂与红细胞膜相互作用的实验结果显示:膜蛋白结构的任何一种变化均可导致脂膜流动性的下降[3]，进一步证明了红细胞膜蛋白与脂双层共生存以及相互影响的关系，某些改变细胞膜脂流动性的外来因素有可能先作用与膜蛋白，通过膜蛋白的改变导致脂双层的流动性。
新近国内外有关红细胞膜的表面超精细结构的研究包括了红细胞膜流动性、膜载体与膜离子信道等各方面，涉及到信息和分子识别传导的有关问题。有关的研究揭示红细胞膜流动性的改变将影响膜Na+-K+-ATP酶及Ca2+-ATP酶的活性，使膜骨架蛋白亚基上丝氨酸残基及胞内钙离子浓度发生变化，导致红细胞变形性改变，膜流动性降低，细胞变形性差[4]。表明对于红细胞膜上相关通道尤其是钙离子通道是红细胞信号传导的一个重要的研究内容。
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2 钙离子与红细胞膜相关通道的相关研究
红细胞为血液中含量最多的一种无核细胞，细胞内缺乏线粒体、内质网等富含钙的细胞器，其胞浆游离钙浓度的变化能够较好的反映细胞内外钙离子的运转情况[5]。以往的研究重点对钙离子对红细胞变形性内因如细胞体积与表面积比，细胞内粘度、细胞膜机械特性和膜蛋白的影响进行了研究。相关的实验结果表明使用离子载体阻断剂并增加细胞内钙离子的浓度的条件下，红细胞的体积会减小，变形能力下降，并进一步推动盘状红细胞向棘状红细胞转变。表明钙的积累而造成膜机械特性的改变[6]。可能的机制在于在此作用条件下，粘附在细胞膜上的血红蛋白增多，并导致膜硬度增大，是影响细胞的流变特性的因素之一[7]。
红细胞膜中央存在一个疏水区，钙离子很难通过，从而维持了细胞内外钙离子的浓度差，钙离子在通过细胞膜时，须靠特定的载体配合物在膜内运动实现这一过程。这样的载体分为信道载体与离子载体两部分，其中离子载体的功能在于选择性地与钙离子形成外部亲脂的配合体或复合物，并把他们从膜的一侧转移到另一侧，在这一过程中并不改变膜的性质。正常红细胞内钙离子维持在一个较低的浓度(0.1～1.0μmol/L)，当由于某种原因使细胞内钙离子浓度升高后，将发生一系列复杂的生化反应，其中包括与钙联结的钙调蛋白激活钙泵，脂膜的新陈代谢和组成的改变、细胞内钾离子和水的流失等等。
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新近对连接水离子通道末端的钙离子的鉴别与构建相关序列同源性分析的结果显示在不同组织的血细胞膜的羧基末端区域存在着不同EF端，并存在着属于调钙蛋白家族钙离子连接蛋白，可以进一步推测在水离子通道某一部位存在着一种钙离子连接位点而不是以往所假设的环磷酸腺苷离子通道。相关末端区域的重要性在于与去碳酸基的末端区域构架不稳定性有关。研究者对有关C末端和钙离子从胞内小囊到血浆膜的转位作用与融合的触发机制进行了讨论。确定钙离子通道位点的生理性角色需要做进一步的有关功能性的研究[8]。
3 光谱学技术在相关领域的研究进展
近年来国内外对于红细胞的相关研究工作，包括了采用原子力显微镜观察红细胞在正常情况下，以及在相关保护剂的作用下，分子结构、蛋白改变等精细结构，原子力显微镜不仅较扫描电镜更为高精尖，同时能够在样品不被包被的情况下进行观测，所得到的影像能够直接揭示未包被的红细胞外部表面上的精细结构，获得的特征性构像表现出红细胞膜表面有大量的密集的纳米微粒，这些微粒从几个纳米到几十个纳米不等，并表现为非常平均的分布，表明可采用这项技术，对于红细胞的分子结构、蛋白质的改变等精细变化可进一步进行观察[9，10]。
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有关原子力显微镜的最新研究重点在于对诸如抗原和抗体等红细胞膜上的特殊分子在可反转连附力的调节的情况下，红细胞抗原A和抗体A之间所存在的结合力的强度等方面[11]，这种方法能够对特殊的抗体抗原两者间分子在生理条件下的相互作用提供进一步的理解。研究者使用AFM对红细胞的尺度和形状进行测量的可行性开展了研究，相关的结果表明红细胞的量化参数包括厚度、宽度、表面积和体积等参数与用于血液临床指标如固定平均细胞体积参数和平均细胞参数之间有较好的联系，有关的工作显示AFM技术能够对人体健康状况评估所需的红细胞尺寸和形状数据提供简单检测手段[12]。
研究者进一步用针点标记方法对经脂肪酶LPS(lipolysaccharide)处理过的红细胞血浆膜的脂质、膜蛋白和细胞渗透浓度进行检测，所用LPS浓度最高的时候，膜脂质的流动性降低被得以观察到，有关膜蛋白的构像改变通过共价化学键修饰的针尖标记，并用分光光度分析检测经脂肪酶修饰的红细胞膜蛋白的修饰作用[13]。以上的研究成果表明对于深藏于近场区域内的红细胞膜相关结构的细节，如脂膜与膜蛋白等化学和生物大分子、通过在超高光学分辨率进行纳米尺度的光谱分析，能够无侵入性与无破坏性的在生物或材料的自然状态中进行观察和研究，观测样品的吸收、荧光、偏振光对比度，以至于透视红细胞膜相关光学性质。
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AFM和近场光学显微镜对生物大分子的研究，为目前国际上正在兴起的研究热点，将来的工作，相当大的部分集中在生物系统的研究，如光子跟踪病毒进入活细胞，用光学方法研究单个分子或分子团[11]，合作单位根据现有的研究基础和设备，着重研究免疫分子识别与疾病的关系，抗原识别是特异性应答的关键性始动环节，这种认识在本质上是分子识别，有关的研究是细胞分子生物学也是免疫学前沿领域。
4 低强度激光在调整红细胞变形性机制研究中的应用讨论
低强度激光具有多方面的生物学效应，可引起膜结构、膜功能的变化，其中包括了膜酶、膜受体和膜表面电荷分布的变化，光量子在体内的光电效应和带有高能量状态的电子使体内原处于低能量状态的红细胞和代谢酶可以重新获得能量，因而可以引起多种确定的细胞效应[14，15]。大量临床报道表明，经氦氖激光血管内照射的脑梗塞患者的红细胞膜胆固醇/膜磷脂之比明显降低，膜的流动性明显提高，红细胞变形性显著改善。研究者临床观察了氦氖激光血管内照射与半导体激光鼻腔照射对脑梗塞等疾病患者红细胞变形能力的影响，结果显示低强度氦氖激光血管内照射血液后，机体生物学活性、酶的活性加强，红细胞表面电荷增多，血液粘度下降，红细胞变形能力明显提高……[16～18]。
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细胞实验研究表明:低强度氦氖激光可以调整红细胞的变形性，研究低强度激光对红细胞变形性的调整机制，对于相关疾病的治疗有重要的指导意义[19]。早在1997年研究者已报告了用He-Ne激光对肝细胞进行照射可发现细胞内自由钙离子浓度以及细胞膜变形相关功能的增长，两者之间并呈时间依赖关系[20]。
研究者发现:坚持激光治疗3～6个月对冠心病病人在改善总胆固醇/低与极低密度脂蛋白/甘油三酯等有显著作用，并认为激光辐射作用通过对脂质过氧化作用改变红细胞膜脂双层的结构，并为其主要作用激光量子所获的亚细胞水平的改变激发了抗氧化系统活性与细胞膜脂肪含量的重组，以及红细胞的渗透抗阻，从而产生对缺血性疾病的患者产生了正性的治疗作用[21]。
有关血液细胞体外研究的结果表明能量激光照射对体外环境下人体血液有关指标如全血计数、血沉等指标与空白对照组相比，具有显著差异;在血沉指标方面，急性或慢性的患者所表现出的结果存在显著差异，有关的结果提示低能量激光照射在较低的剂量和能量密度的前提下，仍能够对血液的有关参数产生作用，并表现在对有丝分裂的激活和对细胞膜无损伤性的生物刺激作用[22]。
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以往的研究表明:激素或药物与激光存在协同作用，低剂量低强度氦氖激光与肾上腺素相互拮抗，因而可能存在相关机制。临床应用低能量激光治疗高血压、心脑血管疾病、糖尿病等方面已有广泛的应用，但在广泛的临床应用的同时，激光与红细胞流变性作用相关机制的研究尚需深入，在以往的研究基础上(在研究项目:国家自然科学基金项目《低强度HE-NE激光调节红细胞变形性机制研究》)，应用具有高空间分辨特性并能测试分子光谱，近场光学显微镜、原子力显微镜作为研究手段，对不同参数激光对红细胞流变性的影响对红细胞膜及相关受体的作用进行探索性研究。观测红细胞膜在一定参数的激光作用下，在红细胞膜水平上与红细胞脂类、蛋白质浓度及其分子形貌学改变，并通过免疫分子识别手段进一步确认能介导激光作用的红细胞膜上的受体或其它物质，以及能产生红细胞流动性改变的具体的作用机制。以上问题的解决对于激光作用的有效机制的阐明将会起到重要的作用。
5 在中医药血瘀证研究中的应用可能性
血瘀证是中医临床常见的证候，血瘀证和活血化瘀研究近几十年来非常活跃，正因为如此，活血化瘀疗法成为当今临床最常用的治法之一，广泛应用于血栓性疾病、自身免疫性疾病、肿瘤、慢性炎症等等。但由于血瘀证的诊断标准不一，使临床对血瘀证辨证混乱，不利于血瘀证的临床规范化研究和活血化瘀疗效的提高。目前，血瘀证的诊断标准多达10余种，这些标准宏观辨证指标太宽，微观辨证指标又缺乏特异性，这样，就使得血瘀证范围很广。因此，在进行血瘀证宏观辨证规范化的同时，细胞膜表面超精细结构研究对于研究血瘀证的特异性微观辨证指标在纵深层面提供了可能途径。
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多种因素都可导致红细胞膜的损伤，许多物质能够对这些红细胞损伤产生抑制或促进作用，在我国传统的中草药及其有效成分的提取物如丹参、丹参酮、川芎与川芎嗪等能不同程度增加红细胞变形能力，改善机体微循环状态。相关药物及有效成分在细胞膜水平上的药理药效学情况为值得研究与期待的研究方向，值得相关研究人员的探索。
应用原子力显微技术研究生物学和医学的范围越来越广泛，目前在基础性的研究方面得到了开展，在临床医学检验等方面的应用研究有待于深入，目前研究者对红细胞的厚度、宽度、表面积和体积等参数进行了定量研究，并比较了这些参数彼此间的关系，探讨了该技术作为药理学研究工具的应用前景。不同领域的科研工作者开始应用这些技术来研究与其相关的问题，并为有关领域的迅速发展提供了有效的研究工具。在激光与细胞间的相互作用，以及中医药研究领域，该类技术的使用将具有广阔的前景。
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作者单位:510631广州石牌华南师范大学光子中医学实验室
(收稿日期:2004-03-05) (编辑 罗彬), http://www.100md.com