有家族史的高血压病患者细胞膜离子转运改变及意义

http://www.100md.com 《中华内科杂志》 1999年第10期

     作者：谭建聪 祝之明 刘光耀 祝善俊 徐有奇 刘晓莉 张吉珍 张伟案

    单位：400042 重庆，第三军医大学大坪医院心内科(谭建聪、祝之明、刘光耀)，新桥医院心内科(祝善俊)；核医学科(徐有奇)；肾内科(刘晓莉)，重庆钢铁公司第四钢铁厂职工医院内科(张吉珍、张伟案)

    关键词：高血压；遗传学；离子转运

    中华内科杂志991006 【摘要】 目的 探讨高血压病中遗传因素对细胞膜离子转运的影响。方法 分为有家族史(FH⁺)高血压组23例和无家族史(FH^-)高血压组29例,25例健康人作对照组。红细胞⁴⁵Ca²⁺内流用液态闪烁计数器测定，细胞内Na⁺浓度([Na⁺]_i)和红细胞哇巴因敏感钠外流速度常数(^oK^os)用火焰光度法测定；测定不同外向H⁺浓度梯度时的Na⁺内流，计算出Na⁺/H⁺交换最大速率Vmax。结果 FH⁺和FH^-高血压病组红细胞Na⁺/H⁺Vmax交换和⁴⁵Ca²⁺内流均高于对照组，Na⁺泵活性低于对照组；FH⁺高血压病患者Na⁺泵活性高于FH^-高血压病组，但⁴⁵Ca²⁺内流较低。在FH⁺高血压病患者中，收缩压与年龄呈正相关，舒张压与红细胞⁴⁵Ca⁺内流呈正相关。结论 高血压病遗传因素可导致Ca²⁺转运异常，细胞膜对Ca²⁺被动通透性增加及胞内可交换游离Ca²⁺池扩大参与遗传性高血压的发病机制。

    Changes of transmembrane ion transport in essential hypertensives with familial histories

    TAN Jiancong, ZHU Zhiming, LIU Guangyao, et al.

    Department of Cardiology, Daping Hospital, The Third Military Medical University, Chongqing 400042

    【Abstract】 Objective To investigate the effects of heredity on transmembrane ion transport in essential hypertension (EH). Methods 52 essential hypertensives were divided into two groups, 23 with positive family history (FH⁺) and 29 with negative family history (FH^-). The rate constant of ouabain-sensitive sodium efflux (^oK^os) was measured as the half of the increase in erythrocyte Na⁺ concentration during incubation with ouabain for 2 hours, ^oK^os was calculated by an equation and the maximal rate (Vmax) of red cells Na⁺/H⁺ exchange was determined as the Na⁺ influx promoted by an outward H⁺ gradient. Intracellular Na⁺ concentration was measured with flame photometry and ⁴⁵Ca²⁺ influx in ATP-depleted red cells with liquid scintillation counting. Results The red cell Na⁺/H⁺ exchange and ⁴⁵Ca²⁺ in-flux were significantly higher but the ^oK^os lower in both the FH⁺ and FH^- groups than in the controls. FH⁺ group demonstrated a significantly higher ^oK^os and lower Ca²⁺ influx as compared with those in FH^- group. In FH⁺ group, systolic blood pressure was positively correlated with age, while diastolic blood pressure positively correlated with ⁴⁵Ca²⁺ influx. Conclusion Our data show a genetic contribution to abnormal membrane transport in hypertension. There is a defect in membrane permeability to Ca²⁺ and a greater exchangeable pool of cytosolic free Ca²⁺ in FH⁺ group that participate in the pathogenesis of inherited hypertension.

    【Key words】 Hypertension Genetics Ion transport

    已知遗传因素在高血压发病中起重要作用^[1]。流行病学调查表明，高血压病呈家族性聚集，强烈提示与遗传有关，但并非所有的高血压病患者都有明显的家族史。我们曾报道高血压病细胞膜离子转运异常^[2]，为了解遗传因素对细胞膜离子转运的影响程度，进一步观察有家族史和无家族史的高血压病人多种细胞膜离子转运。

    对象和方法

    一、对象

    52例高血压病患者中，有家族史的高血压病患者(FH⁺)23例(男13例，女10例)，平均年龄(54±9)岁；无家族史的高血压病患者(FH^-)29例(男17例，女12例)，平均年龄(56±10)岁。高血压判断标准：收缩压≥140 mm Hg (1 mm Hg=0.133 kPa)及(或)舒张压≥90 mm Hg。全部病例均经详细询问病史(患者的家族史靠交谈、填表及与其父母联系确定)、查体、实验室检查，剔除继发性高血压。检查前停服所有药物4周。选择25例健康人作对照组。

    二、方法

    晨空腹抽取静脉血抗凝，将标本于4℃、2 500 g离心10分钟，分别取血浆和红细胞作下述测定。

    1.细胞内Na⁺浓度([Na⁺]_i)测定：将红细胞用等渗MgCl₂溶液洗涤3次，取加邻苯二甲酸二丁酯1 500 r/min离心10分钟，弃上层分离液，取底层压紧红细胞10 μl按比例溶血，于HG-3型火焰光度计上测定[Na⁺]_i 。

    2.红细胞哇巴因敏感钠外流速度常数(^oK^os)测定^[3]：取全血加哇巴因(0.1 mmol/L)37℃水浴2小时，细胞内Na⁺浓度([Na⁺]_i)升高的一半为哇巴因敏感钠外流(^oM^os)。[Na⁺]_i用HG-3型火焰光度计上测定。^oK^os按下式计算。

    式中[Na⁺]w为洗涤过的红细胞[Na⁺]_i。哇巴因敏感钠外流是Na⁺泵活动所致，因此，^oK^os反映总的Na⁺泵活性。

    3.红细胞Na⁺/H⁺交换最大速率(Vmax)测定：测定不同外向H⁺浓度梯度时的Na⁺内流，计算出Na⁺/H⁺ Vmax,见文献[4]。

    4.消耗ATP红细胞⁴⁵Ca²⁺内流测定^[5]：将洗涤过的红细胞加入含碘乙酸(1 mmol/L)和肌苷(10 mmol/L)液，37℃水浴90分钟，取细胞洗涤2次后，加入预热基液[145 mmol/L NaCl，5 mmol/L KCl，20 mmol/L盐酸咪唑，pH 7.4，⁴⁵CaCl₂ 1.5 mmol/L(1 μCi/ml，中国科学院核物理所)]中水浴(37℃)，分别于15分钟, 1、2、3小时取样，依次用冷盐水(150 mmol/L NaCl，1 mmol/L EGTA)洗涤4次、加入0.01 NH₄OH溶血、加入6%过氯酸(含1 mmol/L Na EGTA)去蛋白，用FJ-2008自动闪烁计数器测定每个标本⁴⁵Ca²⁺每分钟脉冲(r/min)。 5.统计学分析：所有数据用未配对计量资料t检验和相关分析处理。结果用均值±标准差(±s)表示。

    结果

    1.研究对象的临床特点：见表1。

    表1 研究对象的临床特点 组别

    例

    数

    性别

    (男/女)

    年龄

    (岁)

    收缩压

    (mmHg)

    舒张压

    (mmHg)

    平均动

    脉压

    (mmHg)

    体重指数

    (kg/m²)

    对照组

    25

    14/11

    55±7

    126±9

    78±5

    93±8

    23.3±2.0

    FH⁺组

    23

    13/10

    54±9

    172±32^*

    98±9^*

    124±14^*

    25.4±2.4

    FH^组

    29

    17/12

    56±10

    178±21^*

    97±9^*

    123±11^*

    24.7±3.3

    注：与对照组比，^*P<0.01 FH⁺：有家族史的高血压病人；FH^-：无家族史的高血压病人；1mmHg=1.33kPa 2.研究对象测定结果：高血压组红细胞⁴⁵Ca²⁺内流、Na⁺/H⁺交换高于对照组，^oK^os低于对照组。FH⁺高血压病患者^oK^os高于FH^-高血压病患者，15分钟红细胞⁴⁵Ca²⁺内流两组病人无差别，但第1、2、3小时红细胞⁴⁵Ca²⁺内流，FH⁺高血压病患者低于FH^-高血压病患者，[Na⁺]i两组间差别无显著性(表2，图1)。

    3.相关性检验：(1)在FH⁺高血压病病人中，收缩压与年龄呈正相关(r=0.57，P<0.01)，舒张压

    图1 有高血压家族史(FH⁺)组和无高血压家族史(FH^-)

    组不同时间⁴⁵Ca²⁺内流量

    表2 各组参数测定结果(±s) 组别

    例数

    ⁰ K^OS

    (k/h)

    [Na+]i

    (mmol/L)

    Na⁺/H⁺Vmax

    (mmol^.L^-1.h^-1)

    ⁴⁵Ca²⁺influx(ng/L)

    15min

    1h

    2h

    3h

    对照组

    25

    0.23±0.04

    9.0±1.1

    36±11

    164±37

    235±55

    266±84

    303±93

    FH⁺组

    23

    0.19±0.04^#*

    10.5±1.1

    47±21^#

    203±52^*

    285±72^*#

    293±89^**

    302±93^**

    FH^-组

    29

    0.17±0.02^*

    10.1±1.0

    50±17^##

    216±57^*

    325±84^##

    387±94^##

    401±105^##

    注：与对照组比较，^#P<0.05，^##P<0.01;与FH^-组比较，^*P<0.05，^**P<0.01 FH⁺：有家族史的高血压病人;FH^-：无家族史的高血压病人与红细胞⁴⁵Ca²⁺内流呈正相关(r=0.51，P<0.05)，第1、2、3小时红细胞⁴⁵Ca²⁺量与红细胞[Na⁺]i均呈负相关(分别r=-0.48，r=-0.48，r=-0.51，P值均<0.05)；(2) 在FH^-高血压病患者中，舒张压与红细胞⁴⁵Ca²⁺内流呈正相关(r=0.63，P<0.01)，⁴⁵Ca²⁺内流与红细胞[Na⁺]i、Na⁺/H⁺交换等均无相关性。讨论

    遗传学上，血压属连续变异的数量性状，一般认为属多基因遗传，因DNA上存在许多影响血压的基因位点。尽管许多研究提示高血压病与遗传有关^[6，7]，但动物研究和流行病学资料均表明遗传的作用是传递的，而不是决定的，各种环境因素可在遗传的基础上起作用^[8]。这决定了高血压病因的多样性。高血压病人可能因遗传决定度(广义遗传力)大小而表现为家族发病或无家族发病现象。本实验结果显示，两组高血压病人均存在膜离子转运异常，且舒张压与红细胞⁴⁵Ca²⁺内流均呈正相关，表明两组高血压病患者有相似发病机制。但在FH⁺组，病人Na⁺泵活性高于FH^高血压病病人，⁴⁵Ca²⁺内流低于FH^-高血压病患者，且内流量随时间变化不同，表明两者又有一定差别。

    细胞内游离的[Ca²⁺]_i是血管平滑肌张力的一个主要决定因素。游离的[Ca²⁺]_i水平主要由两个因素决定，细胞内Ca²⁺释放和细胞外Ca²⁺内流，细胞膜内侧面结合Ca²⁺的能力是影响它们的重要因素。膜Ca²⁺结合能力的改变不仅会直接影响细胞游离的[Ca²⁺]_i，也会影响膜对一价阳离子的通透性^[9]。本实验中，在最初15分钟，两组病人红细胞⁴⁵ Ca²⁺内流量无差别，但1小时后FH⁺高血压病患者⁴⁵Ca²⁺内流量减慢且低于FH^-高血压病患者，提示FH⁺高血压病患者不仅存在细胞膜对Ca²⁺被动通透性增加，可能也存在膜Ca²⁺结合能力下降，因为当细胞外Ca²⁺内流增加，[Ca²⁺]_i升高时，细膜内侧面不能有效地结合内流的Ca²⁺，即胞内可交换游离Ca²⁺池扩大，游离的[Ca²⁺]_i将明显升高，阻止细胞外Ca²⁺进一步内流，同时部分游离Ca²⁺通过通透性增加的膜外流，故FH⁺高血压病患者Ca²⁺内流低于FH^-高血压病患者。这种细胞外Ca²⁺内流是否偶联有细胞内Na⁺外流(Na⁺/Ca²⁺交换)尚不明确。在FH⁺高血压病患者中，第1、2、3小时红细胞⁴⁵ Ca²⁺吸收量与红细胞[Na⁺]_i均呈负相关，提示可能有Na⁺/Ca²⁺交换存在或因膜Ca²⁺结合能力的改变影响了对Na⁺的通透性。而FH^-高血压病患者细胞外Ca²⁺内流在1小时后仍较快，可能因其膜Ca²⁺结合能力无明显下降。

    FH⁺高血压病患者细胞游离的[Ca²⁺]_i升高，能激活Na⁺/H⁺交换(细胞外Na⁺内流，细胞内H⁺外流)，Na⁺/H⁺交换增加可能引起平滑肌增殖及肾排Na⁺障碍^[4，10]，导致动脉硬化和盐敏感现象。因此，FH⁺高血压病患者随年龄增加收缩压升高，且可能为盐敏感性高血压。FH^-高血压病患者因细胞内可交换游离Ca²⁺池不变化，细胞游离的[Ca²⁺]_i升高程度较小，可不表现收缩压随年龄升高和盐敏感现象。Na⁺泵活性降低为膜缺陷的另一种表现，但在FH⁺病人Na⁺泵活性高于FH^-高血压病患者，FH⁺高血压病患者因细胞游离的[Ca²⁺]_i较高(影响Na⁺/Ca²⁺交换)及Na⁺/H⁺交换增加，导致[Na⁺]_i呈上升趋势，刺激Na⁺泵活性。关于[Na⁺]_i三组差别无显著性的原因，推测因[Na⁺]_i不是引起高血压病的直接的分子学原因，而仅是中间环节，最终通过[Ca²⁺]_i的异常表现出来，而本身异常并不显现。

    总之，遗传因素可导致多种膜缺陷，细胞膜对Ca²⁺被动通透性增加及胞内可交换游离Ca²⁺池扩大参与遗传性高血压的发病机制。

    参考文献

    [1] Mo R, Omvik P, Lund-Johansen P. The Bergen blood pressure study: offspring of two hypertensive parents have significantly higher blood pressures than offspring of one hypertensive and one normotensive parent. J Hypertens,1995,13:1614-1617.

    [2] 谭建聪,刘光耀,刘晓莉,等. 高血压病患者钠氢离子交换及钙离子内流的变化.中华医学杂志, 1993,73:759-760.

    [3] Cumberbatch M, Morgan DB. Relations between sodium transport and sodium concentration in human erythrocytes in health and disease. Clin Sci, 1981,60:555-564.

    [4] Semplicini A, Canessa M, Mozzato MG, et al. Red blood cell Na⁺/H⁺ and Li⁺/Na⁺ exchange in patients with essential hypertension. Am J Hypertens, 1989,2:903-908.

    [5] Pettersson L, Frithz G and Ronquist G. Direct effect of insulin on 45Calcium uptake in human erythrocytes. J Inter Med, 1994,236:197-201.

    [6] Yagil C, Sapojnikov M, Kreutz R, et al. Salt susceptibility maps to chromosomes 1 and 17 with sex specificity in the sabra rat model of hypertension. Hypertension, 1998,31:119-124.

    [7] Julier C, Delepine M, Keavney B,et al. Genetic susceptibility for human familial essential hypertension in a region of homology with blood pressure linkage in rat chromosome 10. Hum Mol Genet, 1997,6:2077-2085.

    [8] Cowley AW Jr. Genetic and nongenetic determinants of salt sensitivity and blood pressure. Am J Clin Nutr, 1997,65(2 Suppl):587s-593s.

    [9] Cirillo M. Reduced calcium binding capacity in an intrinsic abnormality of red blood cell membrane in spontaneously hypertensive rats. Am J Hypertens, 1990,3:570-572.

    [10] Hayashi M, Yoshida T, Monkaws T, et al. Na+/H+ and Li+/Na+-exchanger 3 activity and its gene in the spontaneously hypertensive rat kidney. J Hypertens, 1997,15:43-48.

    (收稿：1998-12-30 修回：1999-04-12)

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