热暴露对大鼠小肠上皮细胞膜结构及生化指标的影响
中国人民解放军成都军区总医院临床实验研究所 四川省成都市 610083
项目负责人 李继红中国人民解放军成都军区总医院临床实验研究所 四川省成都市 610083
收稿日期 2000-05-12 接受日期 2000-05-16
Subject headings heat; intestine, small; epithelial cells; freeze etching; membrane potentials; rats
主题词 热；小肠；上皮细胞；冷冻蚀刻；膜电位；大鼠
李继红, 朱国标. 热暴露对大鼠小肠上皮细胞膜结构及生化指标的影响. 世界华人消化杂志，2000；8(11)：1307-1308
, http://www.100md.com
热暴露能显著影响组织和细胞的正常生理功能，已为许多研究证实. 但尚不清楚其确切机制. 我们探讨热暴露对大鼠小肠上皮细胞膜结构以及某些生化指标的影响，了解热暴露时小肠上皮细胞膜结构改变的特点.
1 材料和方法
1.1 材料 SD大鼠81只,体质量160g～230g，随机分为7组：对照组，G0(10只)；热暴露1h，G1(12只)；热暴露2h，G2(16只)；单纯游泳，G3(10只)；热暴露1h后游泳，G4(10只)；热暴露1h延期4h活杀，G5(11只)；热暴露1h延期24h活杀，G6(10只).
1.2 方法 动物称重，测量肛温后放入人工气候室受热,干球40℃±0.5℃， 湿球35℃±1℃，每30min测肛温1次. 游泳组投入32℃～34℃温水中游泳，沉入水中10s者判为游泳能力衰竭，停止游泳. 实验期间不限制饮食、饮水. 实验末拉颈活杀各组大鼠，切取小肠空肠段作为冷冻蚀刻样本. 用FD-3冷冻蚀刻仪制样，DXB2-12型投射电镜观察小肠上皮细胞膜、核膜PF及EF面. 按Wakayama et al介绍的方法[1]测量小肠上皮细胞膜膜内微粒的形态及数量. 经心脏采血，用放免法检测TxB2, PGFIa, PRL, CORT，生物化学法检测TSA.
, 百拇医药
统计学处理 数据以平均数±标准差表示(x±s)，组间资料做F及两两比较Q检验，显著性界限为P<0.05.
2 结果
大鼠受热后体温急剧上升，受热时间(min)与体温(℃)关系曲线为Y=0.05074X+37.92, r=0.89. 多数动物出现呼吸急促、出汗、烦躁不安等典型热衰竭症象. 实验中，G2动物中途死亡3只, G4死亡1只. 受热大鼠游泳能力明显降低(表1，P<0.01). 受热停止后1h，动物体温恢复至对照组水平.
小肠上皮细胞膜结构的变化：对照组小肠上皮细胞膜结构正常，PF面及EF面膜内微粒分布均匀，大小较为一致(6nm～12nm). G1～G4大鼠小肠上皮细胞膜结构均有不同程度的异常，其中尤以受热2h组和受热游泳组较为明显，停止受热后4h无明显恢复，停止受热后24h仅有部分恢复. 表明为膜内微粒分布异常，出现成簇分布及稀疏分布区. 可见到20nm以上的巨大微粒， G1～G4膜内微粒的数量较对照组有不同程度的减少. 小肠上皮细胞膜结构的变化：对照组上皮细胞核膜裂面膜内微粒排列规则，微粒大小一致(8nm～12nm)，PF面膜内微粒数量明显多于EF面. 膜面可见大小一致，散在分布的核膜孔. 受热组及游泳组大鼠细胞核膜膜内微粒大小及排列方式无明显变化，但膜内微粒数量有明显减少，其中仍以G2,G4较为明显，受热停止后4h无任何恢复迹象，受热停止后24h仍未恢复至对照组水平，核膜孔未见明显异常改变.
, 百拇医药
随受热动物体温的明显升高，TxB2，PGFIa，CORT，PRL及TSA水平均有明显变化.
3 讨论
我们采用冷冻蚀刻技术定量分析了不同热暴露时间、游泳、热暴露附加游泳等因素对大鼠小肠上皮细胞膜，核膜膜内微粒分布的影响. 结果表明,热暴露能显著改变小肠上皮细胞膜、核膜膜内微粒的数量及分布特征,如：①热暴露、游泳、热暴露附加游泳均能减少小肠上皮细胞膜、核膜膜内微粒的数量. 大量的研究表明膜内微粒的构成成分主要为蛋白质，在细胞完成各种生命活动中，具有十分重要的意义[2]. 这些膜内微粒可以是某些药物、激素的受体，也可以是具有转运作用的载体，能完成催化作用的酶，能传递离子的泵等. 膜内微粒的数量与细胞的功能状态有关，一般来讲，功能活跃的细胞膜内微粒的数量较多. 本研究结果表明热暴露和游泳均能减少蛋白质的合成，促进蛋白质的分解，从而使膜内微粒数量明显降低. ②受热时间的长短与膜内微粒的数量呈反比. 动物受热时间愈长，体温愈高；而高体温能引起细胞的分解代谢加快，合成代谢减少，使膜内微粒数量进一步降低. ③热暴露附加游泳能进一步减低膜内微粒的数量. 这提示我们在外界高温的条件下，任何额外的劳动负荷，均能导致机体组织和细胞的进一步损伤. ④受热停止后体温迅速恢复至正常，但膜内微粒数量直至24h仍低于对照组水平. 这表明热暴露能迅速破坏细胞膜性结构，且需较长时间才能恢复，这于氧中毒，冲击伤[2]引起的细胞膜结构损害的特性相似. ⑤细胞膜、核膜EF面及PF面膜内微粒的变化具有良好的一致性，表明膜内微粒数量的变化并不是由于制样所引起. 某些研究表明，制样过程中使用的试剂，断裂温度的差异能引起膜内微粒、紧密连接EF面和PF面的重新排列，但本研究未发现此现象. ⑥热暴露时细胞膜内微粒的分布有明显异常，但核膜膜内微粒的分布无明显改变. 这种差异的原因不明，可能与细胞膜膜内微粒的构成成分有关.
, 百拇医药
唾液酸是细胞膜糖蛋白、糖酯的重要结构和功能成分[3]，实验中其升高水平与体温改变密切相关. 热暴露2h，动物体温多超过42℃，同期出现热衰竭征候，TSA升高至最高水平，G4游泳能力明显降低，而TSA水平则明显升高，未受外界高温影响的单纯游泳组TSA维持原水平，但游泳能力明显强于G4. 热暴露1h～2h，TxB2, PGFIa, PRL, CORT水平升高. 热暴露初期PRL升高快，幅度大，与体温关系密切，热暴露停止后，PRL亦出现回落，而CORT在热暴露初期升高幅度较小，但呈持续性上升，与热暴露时间的关系更为密切，且受热停止后仍持续升高. 提示，当机体处于热应激，由于机体内热蓄积和水分的丢失，下丘脑及垂体-肾上腺分泌功能增强，使激素的动员和释放增多. CORT的持续升高亦可能与热负荷后机体的许多继发性损伤有关. TxB2水平随体温升高而迅速上升，以受热2h尤为明显；6-K-PGFIa呈代偿性增加，但始终未及TXB2增高水平，而G3大鼠血浆 6-K-PGFIa与 TxB2的增高相反，为大幅度降低，推测与大鼠体温持续偏低，机体6-K-PGFIa的合成与代偿能力受抑有关. 有文献报道[4]，血循环中 TxB2水平的增高是由于心肌缺血、损伤甚至坏死时，血小板被激活进入冠脉循环，从而激活更多的血小板产生大量TxA2，导致血流中TxB2合成快速增加，致使TxA2占优势，从而造成机体组织损伤. 近年研究也提示[5，6]，TxB2代谢的紊乱与T/P比值的增高，均在消化系统各器官损伤的机制中起一定作用.
, 百拇医药
上述各项指标与细胞膜结构的损伤密切相关，因此，其异常改变可加重细胞膜膜性结构的损伤，也是形成热暴露延迟损伤的关键因素.
4 参考文献
1 Wakayama Y, Kumagai T, Shibuya S. Freeze-fracture studies of muscle plasma membrane in Fukuyama-type congenital
muscular dystrophy. Neurology, 1985;35:1587-1593
2 Wang ZG. The effect of oxygen intoxication on the morphology of intercellular junctions of pulmonary endothelium and
, 百拇医药
alveolar epithelium: a freeze-fracture study. Chin Med J, 1987;100:177-184
3 易永芬, 程本宽. 唾液酸化粘液相关糖基在胃癌中的表达意义. 华人消化杂志, 1998;6:326-328
4 Fitzgerald DJ, Roy L, Catella F, FitzGerald GA. Platelet activation in unstable coronary disease. N Engl J Med, 1986;315:983-989
5 沈骥, 肖华, 吴宗平, 宋永慧, 刘. 血浆花生四烯酸代谢紊乱在大鼠急性胰腺炎肝脏损害发病机理中的作用.
新消化病学杂志, 1997;5:589-590
6 陆伦根, 曾民德, 李继强, 范建高, 华静, 范竹萍, 戴宁, 邱德凯. 花生四烯酸和亚油酸对肝星状细胞增殖的影响.
世界华人消化杂志, 1999;7:10-12, 百拇医药(李继红 朱国标)
项目负责人 李继红中国人民解放军成都军区总医院临床实验研究所 四川省成都市 610083
收稿日期 2000-05-12 接受日期 2000-05-16
Subject headings heat; intestine, small; epithelial cells; freeze etching; membrane potentials; rats
主题词 热；小肠；上皮细胞；冷冻蚀刻；膜电位；大鼠
李继红, 朱国标. 热暴露对大鼠小肠上皮细胞膜结构及生化指标的影响. 世界华人消化杂志，2000；8(11)：1307-1308
, http://www.100md.com
热暴露能显著影响组织和细胞的正常生理功能，已为许多研究证实. 但尚不清楚其确切机制. 我们探讨热暴露对大鼠小肠上皮细胞膜结构以及某些生化指标的影响，了解热暴露时小肠上皮细胞膜结构改变的特点.
1 材料和方法
1.1 材料 SD大鼠81只,体质量160g～230g，随机分为7组：对照组，G0(10只)；热暴露1h，G1(12只)；热暴露2h，G2(16只)；单纯游泳，G3(10只)；热暴露1h后游泳，G4(10只)；热暴露1h延期4h活杀，G5(11只)；热暴露1h延期24h活杀，G6(10只).
1.2 方法 动物称重，测量肛温后放入人工气候室受热,干球40℃±0.5℃， 湿球35℃±1℃，每30min测肛温1次. 游泳组投入32℃～34℃温水中游泳，沉入水中10s者判为游泳能力衰竭，停止游泳. 实验期间不限制饮食、饮水. 实验末拉颈活杀各组大鼠，切取小肠空肠段作为冷冻蚀刻样本. 用FD-3冷冻蚀刻仪制样，DXB2-12型投射电镜观察小肠上皮细胞膜、核膜PF及EF面. 按Wakayama et al介绍的方法[1]测量小肠上皮细胞膜膜内微粒的形态及数量. 经心脏采血，用放免法检测TxB2, PGFIa, PRL, CORT，生物化学法检测TSA.
, 百拇医药
统计学处理 数据以平均数±标准差表示(x±s)，组间资料做F及两两比较Q检验，显著性界限为P<0.05.
2 结果
大鼠受热后体温急剧上升，受热时间(min)与体温(℃)关系曲线为Y=0.05074X+37.92, r=0.89. 多数动物出现呼吸急促、出汗、烦躁不安等典型热衰竭症象. 实验中，G2动物中途死亡3只, G4死亡1只. 受热大鼠游泳能力明显降低(表1，P<0.01). 受热停止后1h，动物体温恢复至对照组水平.
小肠上皮细胞膜结构的变化：对照组小肠上皮细胞膜结构正常，PF面及EF面膜内微粒分布均匀，大小较为一致(6nm～12nm). G1～G4大鼠小肠上皮细胞膜结构均有不同程度的异常，其中尤以受热2h组和受热游泳组较为明显，停止受热后4h无明显恢复，停止受热后24h仅有部分恢复. 表明为膜内微粒分布异常，出现成簇分布及稀疏分布区. 可见到20nm以上的巨大微粒， G1～G4膜内微粒的数量较对照组有不同程度的减少. 小肠上皮细胞膜结构的变化：对照组上皮细胞核膜裂面膜内微粒排列规则，微粒大小一致(8nm～12nm)，PF面膜内微粒数量明显多于EF面. 膜面可见大小一致，散在分布的核膜孔. 受热组及游泳组大鼠细胞核膜膜内微粒大小及排列方式无明显变化，但膜内微粒数量有明显减少，其中仍以G2,G4较为明显，受热停止后4h无任何恢复迹象，受热停止后24h仍未恢复至对照组水平，核膜孔未见明显异常改变.
, 百拇医药
随受热动物体温的明显升高，TxB2，PGFIa，CORT，PRL及TSA水平均有明显变化.
3 讨论
我们采用冷冻蚀刻技术定量分析了不同热暴露时间、游泳、热暴露附加游泳等因素对大鼠小肠上皮细胞膜，核膜膜内微粒分布的影响. 结果表明,热暴露能显著改变小肠上皮细胞膜、核膜膜内微粒的数量及分布特征,如：①热暴露、游泳、热暴露附加游泳均能减少小肠上皮细胞膜、核膜膜内微粒的数量. 大量的研究表明膜内微粒的构成成分主要为蛋白质，在细胞完成各种生命活动中，具有十分重要的意义[2]. 这些膜内微粒可以是某些药物、激素的受体，也可以是具有转运作用的载体，能完成催化作用的酶，能传递离子的泵等. 膜内微粒的数量与细胞的功能状态有关，一般来讲，功能活跃的细胞膜内微粒的数量较多. 本研究结果表明热暴露和游泳均能减少蛋白质的合成，促进蛋白质的分解，从而使膜内微粒数量明显降低. ②受热时间的长短与膜内微粒的数量呈反比. 动物受热时间愈长，体温愈高；而高体温能引起细胞的分解代谢加快，合成代谢减少，使膜内微粒数量进一步降低. ③热暴露附加游泳能进一步减低膜内微粒的数量. 这提示我们在外界高温的条件下，任何额外的劳动负荷，均能导致机体组织和细胞的进一步损伤. ④受热停止后体温迅速恢复至正常，但膜内微粒数量直至24h仍低于对照组水平. 这表明热暴露能迅速破坏细胞膜性结构，且需较长时间才能恢复，这于氧中毒，冲击伤[2]引起的细胞膜结构损害的特性相似. ⑤细胞膜、核膜EF面及PF面膜内微粒的变化具有良好的一致性，表明膜内微粒数量的变化并不是由于制样所引起. 某些研究表明，制样过程中使用的试剂，断裂温度的差异能引起膜内微粒、紧密连接EF面和PF面的重新排列，但本研究未发现此现象. ⑥热暴露时细胞膜内微粒的分布有明显异常，但核膜膜内微粒的分布无明显改变. 这种差异的原因不明，可能与细胞膜膜内微粒的构成成分有关.
, 百拇医药
唾液酸是细胞膜糖蛋白、糖酯的重要结构和功能成分[3]，实验中其升高水平与体温改变密切相关. 热暴露2h，动物体温多超过42℃，同期出现热衰竭征候，TSA升高至最高水平，G4游泳能力明显降低，而TSA水平则明显升高，未受外界高温影响的单纯游泳组TSA维持原水平，但游泳能力明显强于G4. 热暴露1h～2h，TxB2, PGFIa, PRL, CORT水平升高. 热暴露初期PRL升高快，幅度大，与体温关系密切，热暴露停止后，PRL亦出现回落，而CORT在热暴露初期升高幅度较小，但呈持续性上升，与热暴露时间的关系更为密切，且受热停止后仍持续升高. 提示，当机体处于热应激，由于机体内热蓄积和水分的丢失，下丘脑及垂体-肾上腺分泌功能增强，使激素的动员和释放增多. CORT的持续升高亦可能与热负荷后机体的许多继发性损伤有关. TxB2水平随体温升高而迅速上升，以受热2h尤为明显；6-K-PGFIa呈代偿性增加，但始终未及TXB2增高水平，而G3大鼠血浆 6-K-PGFIa与 TxB2的增高相反，为大幅度降低，推测与大鼠体温持续偏低，机体6-K-PGFIa的合成与代偿能力受抑有关. 有文献报道[4]，血循环中 TxB2水平的增高是由于心肌缺血、损伤甚至坏死时，血小板被激活进入冠脉循环，从而激活更多的血小板产生大量TxA2，导致血流中TxB2合成快速增加，致使TxA2占优势，从而造成机体组织损伤. 近年研究也提示[5，6]，TxB2代谢的紊乱与T/P比值的增高，均在消化系统各器官损伤的机制中起一定作用.
, 百拇医药
上述各项指标与细胞膜结构的损伤密切相关，因此，其异常改变可加重细胞膜膜性结构的损伤，也是形成热暴露延迟损伤的关键因素.
4 参考文献
1 Wakayama Y, Kumagai T, Shibuya S. Freeze-fracture studies of muscle plasma membrane in Fukuyama-type congenital
muscular dystrophy. Neurology, 1985;35:1587-1593
2 Wang ZG. The effect of oxygen intoxication on the morphology of intercellular junctions of pulmonary endothelium and
, 百拇医药
alveolar epithelium: a freeze-fracture study. Chin Med J, 1987;100:177-184
3 易永芬, 程本宽. 唾液酸化粘液相关糖基在胃癌中的表达意义. 华人消化杂志, 1998;6:326-328
4 Fitzgerald DJ, Roy L, Catella F, FitzGerald GA. Platelet activation in unstable coronary disease. N Engl J Med, 1986;315:983-989
5 沈骥, 肖华, 吴宗平, 宋永慧, 刘. 血浆花生四烯酸代谢紊乱在大鼠急性胰腺炎肝脏损害发病机理中的作用.
新消化病学杂志, 1997;5:589-590
6 陆伦根, 曾民德, 李继强, 范建高, 华静, 范竹萍, 戴宁, 邱德凯. 花生四烯酸和亚油酸对肝星状细胞增殖的影响.
世界华人消化杂志, 1999;7:10-12, 百拇医药(李继红 朱国标)