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红细胞直接作为载体,用于运载小分子药物和蛋白质、核酸等大分子药物的研究已广泛展开。此外,制备保持完整功能的红细胞膜包封纳米粒作为药物载体的研究也取得了一定进展。本文综述了红细胞作为运载工具输送药物的研究情况,另外,着重介绍两种新型的红细胞膜载药系统---红细胞膜包裹纳米粒( RBC-NP) 和红细胞膜纳米海绵的最新研究进展。
1 红细胞作为药物载体的发展历程
早在 1953 年,已有科学家尝试用红细胞运载化学物质。随后有人成功将相对分子质量 10 ~250 kD 的右旋糖酐类载入红细胞。而直到 1973年,科学家们才开始采用红细胞做为药物载体,并于 1979 年首次以红细胞载体( carrier erythrocytes)来描述运载药物的红细胞[4].最先应用红细胞转运的是各种酶类,如乙醛脱氢酶[5]、谷氨酸脱氢酶[6]等。经过 30 多年发展,红细胞已应用于输送不同性质的药物,用于治疗肿瘤、心脑血管疾病、各类炎症等。
2 红细胞作为药物载体的特点
红细胞作为药物载体主要有以下优势: 降解不会产生有毒或有害物质,红细胞的粒径及形状相同,提供相对稳定的内环境,各种化学物质和酶都可包裹在红细胞膜内,防止内源物质降解运载的药物,可调整药物的药代动力学和药效学,保持血浆内药物浓度的稳定,延长药物的全身作用时间,减少药物的不良反应等[7].
2. 1 延长药物在体内的半衰期
正常红细胞的寿命为 120 d 左右,其体内循环时间远高于普通药物载体。将药物用红细胞负载后可显着延长其体内半衰期,提高药物疗效。将抗肿瘤药物长春新碱( MTX) 、甲氨蝶呤( VCR) 采用红细胞单一负载或复合负载后,可显着提高药物抗肿瘤活性,延长药物作用时间。其中 MTX + VCR 的双载红细胞对 K562 细胞 48 h的抑制率为( 68. 63 ± 2. 76) % ,显着高于 MTX 或VCR 单载红细胞( P < 0. 05)[8-10].连燕舒[11]以红细胞运载吗啡( M-RBC) 用于手术后镇痛,实验组术后无痛时间为( 15. 7 ± 5. 6) h,远高于对照组( 3. 2 ±2. 3) h,明显延长了吗啡的镇痛时效,且 M-RBC 半衰期为( 6. 48 ± 1. 56) h,与文献报道吗啡体内半衰期 2. 5 ~3 h 相比显着增加。核磁共振检查一般采用超顺磁氧化铁颗粒( SPIO) 和超小型超顺磁氧化铁颗粒 ( USPIO) 作为对比剂。Antonelli等[12]用红细胞运载 SPIO 作对比剂,注射后 24 h血液内铁离子浓度仍接近检测限,该对比剂血液中寿命可被延长至 12 d.
2. 2 良好的生物相容性和可降解性,减少不良反应。
天然红细胞为机体固有成分,可通过代谢完全降解为无毒产物,作为运载体在体内不会引起其他不良反应。聚氧乙烯蓖麻油( Cremophor) 常添加于紫杉醇注射液中作增溶剂,但易引起感染、过敏等不良反应。Harisa 等[13]尝试以红细胞作为药物载体运载紫衫醇,替代 Cremophor 的使用。载药的红细胞各种生理特性并无显着差异,可作为紫衫醇的药物靶向输送载体。
2. 3 增加药物在体内的稳定性,降低免疫原性。
红细胞可形成一个隔离空间以保护运载的物质,使药物不受内源性因素的影响而过早失活和降解,提高药物在体内的稳定性。此外,亦可减少外源性大分子( 如基因物质、蛋白等) 引起的免疫反应,是运载大分子药物的理想工具[14].
2. 4 增加药物的靶向性
红细胞因衰老或其他原因造成膜表面性质变化,经过脾和肝时可被网状内皮系统( RES) 的巨噬细胞识别、吞噬,因此红细胞可作为天然的 RES 靶向给药载体。已有研究将干扰素 α-2b 用红细胞担载后用于 RES 靶向给药[15].为增加红细胞被识别能力,Chiarantini 等[16]将反义肽核酸载入红细胞后,诱导红细胞表面的带三蛋白凝集并固定化,使之成为自体免疫球蛋白 G( IgG) 的识别、结合位点,从而被巨噬细胞内吞,最终抑制了巨噬细胞内一氧化氮合酶( iNOS) 和环氧化酶 2( COX-2) 的表达。
除 RES 靶向外,红细胞载体还可实现其他部位靶向。化疗药物在正常组织器官的分布积累是导致其不良反应的重要原因,磁化红细胞载体是解决这一问题的新手段。有报道将氧化铁纳米粒通过生物素-亲和素方法偶联到红细胞表面,或将四氧化三铁纳米粒载入红细胞内,制成红细胞磁化载体来运载多柔比星[17-18].磁化红细胞本身生理特性并无明显改变,但在外磁场的控制下可将药物准确输送到肿瘤部位。Cinti 等[19]将超顺磁纳米粒载入红细胞内,并以病毒血凝素糖蛋白对红细胞膜表面进行修饰,构建一种新型红细胞磁化载体。该磁化载体到达靶部位后能高效地与肿瘤细胞融合并释放药物,用其运载地西他滨,给药剂量仅为常规化疗剂量的 10%.
2. 5 延长药物释放时间,保持血药浓度稳定
红细胞膜是具有生物活性的半透膜,药物被载入红细胞后可实现缓慢持续释放,与传统给药方式相比,能明显减少血药浓度的波动。Alanazi 等[20]用红细胞负载伯氨喹用于疟疾的治疗,载药后的红细胞可实现 48 h 的药物持续释放,但膜上谷胱甘肽( GSH) 的含量显着降低,使载药后的红细胞更易被氧化。Bossa 等[21]将地塞米松的前药地塞米松-21-磷酸盐( DEX 21-P) 载入红细胞内,DEX 21-P先在酶的作用下去磷酸化生成地塞米松,再通过自由扩散作用释放到红细胞外,如此给药一次便可维持 3 ~4 周的治疗浓度。
2. 6 负载各类物质进行递送
红细胞载体适用范围广,无论是大分子药物还是小分子药物,大多可被红细胞运载,在适当的载药条件下可较大程度地保持红细胞的活性和功能。Harisa 等[22]用红细胞负载降血脂药物普伐他汀,探究不同包封条件对红细胞载药率及其生理特性的影响,结果显示在 0. 6% NaCl、普伐他汀质量浓度为 10 mg/mL 下孵育60 min 可得到最大载药率,且红细胞的生理特性基本无变化。Favretto 等[23]则研究了用 3 种方法将不同相对分子质量的酶载入红细胞的情况,结果显示,氯丙嗪浸泡法和脂质体融合法,相较于低渗透析法,可提高载药率减少不良反应。Shi 等[24]利用二硬脂酸磷脂酰乙酰胺将 IgG 连接于红细胞膜上,这种方法可显着提高整个红细胞载体的稳定性,且有利于药物的靶向运输。
3 红细胞载体的制备
3. 1 红细胞载体的来源
红细胞及红细胞膜的来源与提取相对简单,一般通过离心方法得到血液中的红细胞,采用低渗溶血的方式取得红细胞膜,也有化学合成仿生的红细胞膜[25].
3. 2 红细胞载体的载药方式
3. 2. 1 将药物连接在红细胞膜上 若药物( 酶或其他药物) 必须同红细胞膜外不能穿膜的底物直接作用才能产生治疗效果,则常用不同的连接方法将药物连接于红细胞膜上。其中亲和素-生物素方法是膜与药物( 特别是生物药物) 结合的最常用技术[30].哺乳动物红细胞膜生物素酰化可通过生物素 N-溴代琥珀酰亚胺酯( NHS-biotin) 引入氨基,也可生物氧化红细胞膜的醛基。Magnani 等[31]比较了这些方法,发现通过 NHS-biotin 生物素酰化的细胞活性最好,每 1 个红细胞膜连接约 1 000 个生物素,在体内 24 h 的活性不受影响。
3. 2. 2 将药物包载入红细胞内 目前,人们运用一系列技术将治疗成分包裹入红细胞内,常用的有低渗法、化学法、电穿孔、胞吞法和脂质融合法等[26-28].对于可自由扩散的小分子药物,常将其前药或其药物结合蛋白包载入红细胞内,通过前药的代谢或结合蛋白对小分子药物的亲和力实现药物的缓慢释放。大分子蛋白例如一些酶类( 其作用底物可穿过红细胞膜进入胞内的) 可直接包载入红细胞内,如此既可保持药物本身的稳定性,亦可实现缓慢催化作用[29].
4 基于红细胞载药系统的最新进展
红细胞载药的优势主要依靠红细胞膜的结构及功能实现,且红细胞膜提取分离较简单,因此许多研究者提取单纯红细胞膜来考察其药物输送作用。例如 Gupta 等[32]提取纯净红细胞膜经挤压制成直径为 100 ~200 nm 的纳米红细胞小体,运载法舒地尔治疗肺动脉高血压。红细胞膜包裹纳米粒( RBC-NP) 以及红细胞膜纳米海绵这两种新型红细胞膜载体的研究进展介绍如下。
4. 1 红细胞膜包裹纳米粒( RBC-NP)
RBC-NP 药物载体是将纳米粒内核和红细胞膜结合,既能弥补纳米粒体内清除速度快及红细胞载体释药缺乏可控性的缺点,又能发挥这两类药物载体的各自优势,是一种十分具有发展前景的新型药物载体。
4. 1. 1 RBC-NP 的制备、载药和释药方式 制备RBC-NP 一般采用低渗透析挤压法。制备基本原理如图 1 所示,在低渗环境下红细胞膜孔打开将内容物释出,得到的红细胞膜经纳米膜挤压形成纳米红细胞小体,再将纳米红细胞小体和纳米粒经反复挤压形成 RBC-NP( 直径约80 nm) .通过透射电镜( TEM) 观察以及蛋白酶消化等试验证明,合成的RBC-NP 能够稳定存在,且膜包裹的方向为红细胞膜的外侧朝外,膜内侧邻纳米粒内核。Luk 等[33]探究了纳米粒内核的表面电性、曲率半径等因素对红细胞膜包裹纳米粒的影响。结果显示,红细胞膜可包封粒径为 65 ~ 340 nm 纳米粒,负电性内核与负电性红细胞膜间的静电作用是能包裹并保持稳定的主要原因。
RBC-NP 主要是通过纳米粒内核载药,目前常使用 PLGA,载药方式分为物理包封和化学键接。有研究通过这两种方式将多柔比星载入 RBC-NP,得到的 RBC-NP 在 PBS 缓冲液中具有近似的高稳定性,且药效均高于单纯多柔比星给药,但化学键接载药的 RBC-NP 药物释放更加持久[34].
RBC-NP 的释药方式主要有被细胞吞噬后膜破裂释药和通过细胞膜扩散或特殊的转运体系释药[35].Gao 等[36]研 究 发 现,将 脂 质 体 中 装 载NH4HCO3,温度上升至 42 ℃时产生二氧化碳气泡破坏脂质体膜,可释放出药物。如此实现温度敏感性释药,且无有害化学成分残留。除了内部作用,也可通过外界触发释药。Delcea 等[37]发现,金纳米粒附于红细胞膜上,用激光照射后金纳米粒聚集处的膜性质改变,可形成孔道释放膜内的药物,这些成果为日后进一步发展 RBC-NP 释药技术提供了新思路。
4. 1. 2 RBC-NP 作为药物载体的特点及应用RBC-NP 与普通药物载体相比,可显着延长药物的体内循环时间。Hu 等[38]将 RBC-NP( PLGA 为内核) 、PEG 修饰的 PLGA 纳米粒( PEG-PLGA NP) 以及 PLGA 纳米粒( PLGA NP) 3 种药物载体进行荧光染色后,尾静脉注射入小鼠体内,按一定时间眼眶取血进行检测。结果显示,在 24 和 48 h 后,RBC-NP 在血液中的残留量分别为 29% 和 16% ,显着高于 PEG-PLGA NP 组( 11% 和 2%) 和 PLGANP 组( 2 min 后基本不存在) .
RBC-NP 可稳定持续释放药物,增加给药靶向性。Aryal 等[34]将多柔比星载入 RBC-NP 进行体外药物释放研究,发现 72 h 内药物释放率仅为20% ,约为对照组 ( PEG 修饰的 PLGA 纳米粒) 释放速率的二分之一。为使 RBC-NP 具有更好的功能性和靶向性,Fang 等[39]将两种配体即叶酸( 相对分子质量约 441) 和核仁素配体 AS1411( Mr约9 000) 以磷脂分子为连接剂对红细胞膜进行修饰。
结果显示叶酸修饰的 RBC-NP 在 KB 细胞中摄取量提高了 8 倍,AS1411 修饰的 RBC-NP 在 MCF-7细胞中摄取量提高了 2 倍。此外,采用这种脂质植入的修饰方式避免了普通化学修饰造成的膜蛋白变性、功能损害等问题。受到 RBC-NP 启发,Fang等[40]采用肿瘤细胞膜包裹纳米粒制成新型肿瘤靶向载体( CC-NP) ,通过细胞-细胞之间的相互作用,CC-NP 在肿瘤细胞的摄取量可达 PLGA 纳米粒的20 倍。
本课题组目前基于 RBC-NP 展开小干扰 RNA( siRNA) 的主动靶向输送研究。siRNA 类药物存在快速降解的风险[41],在前期筛选获得高效、低毒氨酯类聚乙烯亚胺衍生物( PEI-Et) 材料的工作基础上,将 PEI-Et 复合 siRNA,得到稳定的载体核心纳米粒( PEP)[42-43]; 将半乳糖修饰的红细胞膜包裹 PEP 作为新型输送系统( Gal-RBC-PEP NPs) ,实现 siRNA 的稳定包封。本课题组将考察该系统输送 siRNA 的长效、靶向、安全性,以此探索构建具有长效、主动靶向功能的新型红细胞膜类 siRNA输送载体。
4. 2 红细胞膜纳米海绵
RBC-NP 的红细胞膜可捕获体内毒素并使其被清除掉,从而对抗细菌感染,这种本身可吸收细菌毒素的特性 RBC-NP 被称作红细胞膜纳米海绵。
4. 2. 1 作为解毒剂 Hu 等[44]通过研究发现,PL-GA 为内核的纳米海绵,可特定吸收成孔毒素类( PFTs) ,显着降低其毒性。在注射纳米海绵的情况下再给予小鼠致死剂量的 α-毒素,小鼠存活率可达 80% ( 存活时间超过 360 h) .通过与 PEG-PLGA NP、PEG-Lipid NP、纳米红细胞小体的试验对比,证实 PLGA 纳米粒内核与红细胞膜对于吸收PFTs 缺一不可。PFTs 普遍具有细胞膜穿孔能力,纳米海绵的红细胞膜结构可作为该毒素作用底物吸引 PFTs 嵌入膜内,但在纳米粒的稳定作用下不发生溶血,且能在体内长时间循环继续吸收毒素,如此纳米海绵可将绝大部分毒素带离其靶细胞。当被巨噬细胞吞噬后,纳米海绵也可增强溶酶体对毒素蛋白的消化作用,最终可通过肝脏安全代谢。
研究者紧接着进行了链球菌及蜂毒肽等其他 PFTs解毒试验,结果均可显着减轻毒素对动物的伤害,说明红细胞膜纳米海绵的抗菌解毒作用具有普适性,可应用于各种 PFTs 的解毒治疗,克服了普通解毒治疗中不同的病毒必须采用不同解毒药物的缺点。
4. 2. 2 治疗免疫系统疾病 纳米海绵在治疗Ⅱ型超敏反应类疾病方面也有了新的研究进展。抗体诱导型贫血症的致病机制是患者体内产生了可与自体红细胞膜表面抗原结合的病理性抗体,正常的红细胞与之结合后被吞噬细胞吞噬而导致贫血。
4. 2. 3 作为抗毒疫苗 除了用纳米海绵直接进行解毒治疗外,也可将抗原蛋白嵌入纳米海绵的红细胞膜中制成抗毒素疫苗。Hu 等[45]将 PFTs 嵌入纳米海绵的膜上,PFTs 在纳米海绵的限制下不会对细胞产生毒性,且仍能保持原有结构形态,通过皮下注射后随淋巴循环可被有效运输到免疫系统。
被浆细胞吞噬后,能产生大量与毒素特异性结合的IgG.与通过加热或化学手段灭活的疫苗相比,这种疫苗产生的抗体数量更多,亲和力更强,且不会引发其他针对输药载体的免疫并发症。在体内循环过程中,对正常细胞亦没有危害。
Copp 等[46]的最新研究发现,纳米海绵膜上的相应抗原能够保持裸露并与该病理性抗体特异性结合,可作为诱饵大量中和病理性抗体,然后经吞噬细胞作用将其清除,最终使病理性抗体不能与正常红细胞结合,从而大大缓解自身免疫性溶血反应或药物诱导的贫血症。纳米海绵可吸收各型病理性抗体,这为解决免疫疾病治疗中药物不能普遍适用的问题[47]提供了思路。
5 展 望
红细胞载药体系具有极高的生物相容性和可降解性,在延长体内循环时间、提高靶向性和稳定性、提高药物效果等方面也具有其他传统药物载体不可比拟的优势 [48-49].相比于单纯的红细胞载药,复合型红细胞膜载药体系可实现更多的功能( 靶向性等)[39].目前,已有红细胞载体进入临床试验阶段[29].其中,地塞米松红细胞载体治疗溃疡性结肠炎已完成临床Ⅱ期试验; L-天门冬酰胺酶红细胞载体治疗急性淋巴细胞白血病复发正在进行临床Ⅲ期试验。
但对于大规模生产和使用,红细胞药物载体的来源和储存仍是阻碍其应用的主要问题。与其他药物载体相比,红细胞源于生物体,不同来源的载体本身就具有较大的差异性,且制备过程缺少统一控制标准。在红细胞的提取和载药过程中如何减少污染、降低对膜功能的损害,如何储存红细胞载体并保持其生物活性等,都是亟待解决的问题。对于新型 RBC-NP 的研究才刚起步,接下来应进一步探明红细胞膜与不同纳米粒内核的作用机制和原理,研究如何将较大粒径的纳米粒包裹入红细胞膜内且尽量减少对红细胞膜的损害。红细胞膜纳米海绵在抗菌解毒治疗上将有着极为广阔的发展前景,在其他临床应用方面也存在一定潜力,值得深入研究。最后,基于红细胞的载药体系还需通过各种科学优化,进一步提高药物的包封率、靶向性和控释性。随着相关研究不断深入,相信在不远的将来就会掀起一场临床药物载体的新变革。
参 考 文 献
[1] Alabi CA,Love KT,Sahay G,et al. Multiparametric approach forthe evaluation of lipid nanoparticles for siRNA delivery[J]. ProcNatl Acad Sci U S A,2013,110( 32) : 12881 - 12886.
[2] Bhateria M,Rachumallu R,Singh R,et al. Erythrocytes-basedsynthetic delivery systems: transition from conventional to novelengineering strategies[J]. Expert Opin Drug Deliv,2014,11( 8) :1219 - 1236.
[3] Yoo JW,Irvine DJ,Discher DE,et al. Bio-inspired,bioengineeredand biomimetic drug delivery carriers[J]. Nat Rev Drug Discov,2011,710( 7) : 521 - 535.
“细胞膜――系统的边界”是人教版必修1第3章第1节的内容,是在学习了细胞的多样性和统一性以及组成细胞的化合物之后,开始对细胞的基本结构进行学习,主要介绍细胞膜的成分和功能,是细胞结构不可分割的一部分,同时为后面第4章的进一步学习奠定基础,起到承上启下的作用.
二、学情分析
学生在前两章已学过组成细胞的化合物以及初中学过有关细胞的基础知识,这些都是学习本节知识的基础.另外高中生非常喜欢动手做实验,通过实验来调动学生的积极性和参与度.同时为了满足高中生的表现欲望和维持学习热情,本节课运用“活动单导学”模式,并建立小组评价激励机制.
三、教学目标
1.知识目标:简述细胞膜的成分和功能;体验制备细胞膜的方法.
2.能力目标:培养学生动手实验、观察分析的能力;小组合作学习的能力.
3.情感态度与价值观目标 认同细胞膜作为系统的边界,对于细胞这个生命系统的重要意义;培养学生合作意识和团队精神.
4.教学重难点
细胞膜的成分和功能;细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义.
5.教学准备
课前准备:PPT教学课件、实验视频、活动单、实物投影仪、组牌(抢答器)、大拇指贴画、小组点赞积分榜、相关实验器材等.
六、教学过程
1.新课导入
师:今天很高兴能有机会和大家一起学习,初次见面,老师特地为大家准备了好多惊喜,其中含有一部分奖品,用于奖励今天表现好的个人和小组(老师手指着积分榜),想不想赢得奖品?
生:想(齐声喊)
师:想要就一起来为自己加加油吧!(师生一起高喊“加油”,同时做出加油的手势)
设计意图:由于借班上课,师生之间显得较陌生,所以通过师生互动,营造课堂氛围、缓和学生的紧张情绪,从而在最短的时间内缩短师生间的心理距离.同时渗透小组评价机制,调动学生的热情度和参与度,为接下来的学生活动做热身.
2.演示实验,感知细胞膜的存在
师:请看老师准备的第一件物品(将一个放有鸡蛋的玻璃容器置于实物投影仪下)
生:……(鸡蛋)
老师将鸡蛋壳打开,把内容物倒入玻璃容器内并呈现在大屏幕上,让学生观察现象.
师:请哪个小组描述一下你们看到的现象?
生:(主动站起回答)……其中蛋清和蛋黄之间的界限非常清晰,泾渭分明.
师:观察很仔细,老师为你的勇敢和精彩回答点赞.(老师竖起大拇指同时在该小组对应栏贴上一张大拇指贴画)
师:为什么蛋清和蛋黄能如此分布?我们继续来探究.
老师用牙签扎进蛋清中并轻轻挑起,让学生观察;然后老师将蛋清与蛋黄分离开,让容器中只剩蛋黄,观察现象.接着老师用食指轻轻触摸完整的蛋黄表面,并邀请部分学生来触摸蛋黄,感受其存在和它的弹性.最后老师用牙签扎进蛋黄中并划开一道口子,瞬间黄色的浆液迅速流淌出来.此时所有学生齐声:哇……
师:实际上,蛋清和蛋黄被一层膜分隔开,这层膜就是卵细胞膜,卵细胞膜成为这个系统的边界.
设计意图:让学生亲身从宏观上感受细胞膜的存在,从而激发其对细胞膜微观知识学习的欲望.通过对主动回答问题的同学进行激励,点燃了全体学生主动参与的热情.同时明确本堂课的学习内容,起到点题的效果.
3.活动一体验制备细胞膜的方法
师:刚才我们已经真真切切地感受到细胞膜的存在和破裂,但没有真正地将细胞膜提取出来.如果要提取,就要做实验,实验能否成功,关键在于选材和方法.请同学们按照要求尝试到活动一中寻找答案.
活动一活动要求:自主学习(独立完成下列内容)――合作探究(小组内合作解决遇到的问题)――展示交流(在黑板展示合作学习的成果或存在的问题)
1.仔细对比下列三种材料,小组讨论得出哪一种细胞比较适合提取较纯净的细胞膜?并尝试写出你选择的理由.
2.根据下列图形信息,你认为获取细胞膜的方法是[CD#3].
[TP9GH18.TIF,BP#][HJ1.2mm]
师生共同对各小组的成果展示进行点评,并对答案正确的小组给予点赞.在找到好的实验材料和实验方法之后,大屏幕播放制备细胞膜的实验视频.
设计意图:设置问题情境,激发学生探究的热情,并养成独立思考、自主答疑的习惯.小组合作,锻炼了学生大胆交流、表达的能力,又强化了学生的合作意识与团队精神.借助视频让学生不仅进一步感受细胞膜的存在,而且掌握一套提取细胞膜的方法,进而激起学生的好奇心――提取到的细胞膜的成分是什么?
4.活动二了解细胞膜的成分
活动二要求同上
根据下面提供的资料,判断细胞膜的成分.
资料1:科学家在实验中发现:凡是易溶于脂质的物质,也容易优先通过细胞膜,反之,不容易溶于脂质的物质,也不容易通过细胞膜.
资料2:科学家对细胞膜化学成分深层分析发现,细胞膜会被蛋白酶分解.(提示:蛋白酶是只对蛋白质分解起催化作用的物质).
(1)资料1说明细胞膜中含有[CD#3];
(2)资料2说明细胞膜中含有[CD#3];
资料3:研究发现,细胞膜中除了上述物质外,还有少量的糖类(约占2%~10%),而资料1中所指的成分约占50%,资料2中所指的成分约占40%,请根据以上信息用柱形图的形式呈现细胞膜中各成分的比例.
资料4:几种常见细胞的细胞膜成分及含量比较(其中心肌细胞膜的功能最复杂)
[HT6][BG(!]
[BHDFG2,WK5,K6,K6,K6W]
成分[]红细胞膜[]肝细胞膜[]心肌细胞膜
[BHD]磷脂[]55%[]40%[]24%
[BH]蛋白质[]约40%[]约59%[]75%
[BH]糖类[]5%[]微量[]微量[BG)F]
上述表格中的数据表明,细胞膜的功能越复杂,[CD#3]的种类和含量越多.
师生共同对各小组的成果展示进行点评,并对答案正确的小组给予点赞.
设计意图:培养学生阅读材料、分析推理、绘图解题的能力.通过绘制直观的图表既让学生强化了知识点的理解,又进一步丰富了学生的感性认识.并通过资料4水到渠成地过渡到细胞膜的功能.
5.活动三理解细胞膜的功能
先进行学生分组实验,再完成活动三的第一部分内容
实验一:(每小组的一半同学做实验一)
1.从所给材料中取一定数量煮熟的玉米粒,用小刀沿种子胚的中心线纵切开,放入标有“熟”字的小烧杯中;取等量的生玉米粒,用同样方法切开后放入标有“生”字的小烧杯中.
2.向标有“生”“熟”的小烧杯中加入等量的红墨水.
3. 2 min后用镊子轻轻捏起玉米粒放入盛有清水的大烧杯中,洗去表面的红墨水,再用吸水纸将玉米粒擦干.
4. 观察并比较两组玉米粒切面的颜色变化情况.
实验二:(每小组的另外一半同学做实验二)
1.将紫甘蓝叶片撕成一定大小(略小于杯底面积)的小块,分成2等份,分别放于两个烧杯中.
2.向两个烧杯中分别加入等体积的冷水和沸水.
3.一段时间后,观察并比较两个烧杯中水的颜色变化情况.
活动三要求同上
第一部分根据教师演示实验和学生分组实验,完善细胞膜的功能一和二:
功能一:演示实验中卵细胞膜能将蛋黄和外面的蛋清明显分开,这说明细胞膜能够将细胞与外界环境[CD#3].
功能二:
1.实验一可得出细胞膜能控制物质[CD#3](填“进”或“出”)细胞;
2.实验二可得出细胞膜能控制物质[CD#3](填“进”或“出”)细胞.
3.综上所述,细胞膜能[CD#3].
师:在当今人类社会中,人与人之间的沟通交流显得格外重要,你们都知道有哪些人与人交流的方式?
生:……
师:大家所讲的方式中常见的有这3种:寄信、面对面交流、打电话(QQ、微信等等).而在微观世界中的细胞也有类似的信息交流方式,那就请大家帮忙将它们对号入座.
第二部分连连看
[TP9GH20.TIF,BP#]
功能三:根据以上图示可以得出细胞膜能进行[CD#3]
设计意图:让学生在亲自操作实验中体会实验设计的两大基本原则,再利用直观的实验现象,丰富学生的感性认识,从而有效地突出重点、突破难点.利用学生熟悉的“生活化”资源,[JP3]帮助学生拓展思维空间,变抽象为形象,进而化解教材中的难点.[JP]
6.活动反馈――“我说你猜”游戏
大屏幕显示游戏规则:
每小组选择一名代表作为抢答者,手拿组牌“抢答器”面朝大家站到前面的讲台前.
其余同学作为表演者或观众,坐在原位,除表演者以外的所有人不得发出任何声音或提示.
表演者要求:看到题板上的词语后自己主动站起,速度最快者描述.描述时可用手势等肢体语言或用与本堂课生物学知识有关的语言描述出现的词语,但描述的语言中不能有该词语或其中的字,若有则为失败.
抢答者要求:抢答以举牌示意的先后为准,最快者报出自己认为的答案.若回答错误则只失去本题的答题机会,由其他选手继续抢答;若回答正确则该小组获得点赞,结束本题,进入下一题.
在了解游戏规则之后,让所有的抢答者按要求站好(保持一定的间距,以免举牌时误伤到相邻的人).为集中抢答者的注意力和适应比赛节奏,老师特地安排一个“测试抢答器灵敏度”环节――当老师发出“开始抢答”的信号后,所有的抢答者齐刷刷地举起“抢答器”.接着老师宣布“游戏正式开始”,题板上依次出现与本堂课有关的词语,如:红细胞、脂质、蛋白质、信息交流、糖类、细胞膜等等.老师在每一题完成后分别对成功的表演者和抢答者进行点赞,然后将题板上这一页撕掉,揭晓下一题.
设计意图:以游戏的形式重现本堂课的核心知识点,激发起学生的热情,掀起了课堂的.既让学生在轻松愉快的游戏中巩固消化知识,也是对本堂课学习效果的诊断和反馈.
7.结课环节
师:最后让我们用一首诗来结束本堂课的学习内容吧.请同学们有感情地齐声朗诵这首赞美细胞膜的诗,真切地感受细胞膜的功能.
是谁,隔开了原始海洋的动荡.是谁,奏鸣了生命的交响.
是谁,为我日夜守边防.是谁,为我传信报安康.
啊,伟大的细胞膜呀!没有你,我会是何等模样!
设计意图:学生气势磅礴的朗诵,营造出一个“余音绕梁”、“言有尽而意无穷”的结课,给教学活动一个圆满的结局.
[BP(]8.课堂评价激励
师生共同统计各小组的点赞数,对点赞数前3名的小组成员分别奖励不等的奖品.同时,老师建议所有的同学都竖起大拇指为自己的出色表现点赞.
设计意图:评价激励机制有助于提高学生展示的积极性,同时满足学生的成就感和集体荣誉感,为下节课的学习注入了兴奋剂.[BP)]
1、磷脂分子中脂肪酸链的不饱和程度:饱和脂肪酸链呈直线形,链间排列紧密,相互作用大,膜的流动性小。而不饱和脂肪酸链呈弯曲形,使磷脂分子中两条脂肪碳链尾部难以相互靠拢,彼此排列疏松,膜的流动性大;
2、卵磷脂与鞘磷脂在膜中含量的比例:鞘磷脂的粘度比卵磷脂大6倍,因此鞘磷脂含量高则流动性低;
3、胆固醇的影响:胆固醇在生理条件下可对细胞膜的流动性进行一定的调节。细胞膜要维持适当的流动性,还必需随环境的温度而波动,并通过代谢改变细胞膜中的脂类组份来维持膜流动性的相对恒定;
4、脂肪酸链的链长:长链脂肪酸相变温度高,膜流动性降低;
目的: 探讨低浓度α?生育酚对神经元细胞膜的保护作用. 方法: 培养SD胎鼠皮层神经元细胞作为实验对象. 将神经元细胞进行分组:正常对照组、氧自由基损伤组和不同浓度α?生育酚处理组(10,20,40和80 mg/L). 用Fenton反应对神经元细胞膜造成损伤. 在损伤后1及2 h分别对各组神经元进行PI染色,利用激光共聚焦显微镜观察神经元细胞膜的损伤情况,并用TBA法检测神经元细胞外液中丙二醛(MDA)生成量. 结果: 80 mg/L浓度α?生育酚可减少氧自由基对神经元细胞膜的损伤, 且可减少MDA生成量. 结论: 80 mg/L浓度α?生育酚可以有效对抗氧自由基对神经元细胞膜的损伤.
【关键词】 α?生育酚 神经元 细胞膜 低浓度
0引言
氧自由基是引起颅脑损伤等多种中枢神经疾病继发损伤的重要因素. 而维生素E是一种天然的抗氧自由基物质. 维生素E共包括8种分子,其中α?生育酚为公认抗氧自由基最有效的[1]. 在近年的研究中,已证实α?生育酚可阻止氧自由基对细胞膜中多不饱和脂肪酸及膜蛋白的攻击,防止细胞膜功能的丧失[2]. 然而国内外学者对应用多大浓度的α?生育酚才可有效保护细胞膜有很大分歧. 本实验我们利用Fenton反应形成氧自由基对胚胎大鼠皮层神经元的损伤,观察低浓度α?生育酚对神经元细胞膜的保护作用.
1材料和方法
1.1材料α?生育酚、碘化吡啶(PI)染料(Sigma公司,美国);2.5 g/L胰蛋白酶、0.2 mol/L EDTA、各种细胞培养液(GibcoBRL公司,美国);MDA检测盒,购于南京建成生物公司;300 mL/L双氧水,硫酸亚铁,维生素C和无水乙醇,均为国产分析纯. 孕14 d的SD大鼠2只,购自中国人民军事医学科学院实验动物中心. TE200?E型激光共聚焦显微镜观察( NIKON公司, 日本);TG?150型二氧化碳培养箱(Jouan公司,法国);CR?22G型离心机(日立公司,日本);UV240型紫外分光光度计(岛津公司,日本).
1.2方法
1.2.1α?生育酚水溶液配制取α?生育酚10 mg溶于1 mL无水乙醇中,将无水乙醇缓慢滴入49 mL 30℃去离子水中,制成200 mg/L α?生育酚水溶液母液备用. 碘化吡啶染料配制:将碘化吡啶粉末以去离子水溶解为终浓度为1 mg/L工作液.
1.2.2SD大鼠皮层神经元分离及培养将实验大鼠断颈处死,取胚胎脑皮层组织,剪碎,用2.5 g/L胰蛋白酶和0.2 mmol/L EDTA,令其分散成单细胞悬液,过200目不锈钢网,于37℃, 50 mL/L CO2培养箱中进行培养. 隔日换液. 培养到第4日,细胞悬液于离心机中以1000 r/min速度离心10 min,去沉淀细胞,加入神经元培养液,接种于涂有鼠尾胶原的25 cm×25 cm细胞培养瓶中,使干细胞转化为神经元,隔天换药一次,第6日使用.
1.2.3实验分组将所有神经元培养瓶进行分组,共分为:正常对照组;氧自由基损伤组;不同浓度α?生育酚处理组(10, 20, 40和80 mg/L亚组,与神经元作用1 h后备用).
1.2.4利用Fenton反应造成神经元氧自由基损伤按照Yamazaki等[3]方法,在培养皿中加入硫酸亚铁、维生素C和300 mL/L双氧水,使溶液中硫酸亚铁终浓度为0.2 mmol/L,维生素C终浓度为0.2 mmol/L,双氧水终浓度为0.4 mmol/L,制作氧自由基损伤模型.
1.2.5PI染色按照袁兰等[4]方法,将PI粉末以去离子水溶解为终浓度1 mg/L工作液. 将氧自由基损伤组及α?生育酚处理组及正常组培养瓶中加入试剂后,立即开始计时,并取反应开始后1和2 h培养瓶中的神经元进行PI染色,将PI工作液100 μL均匀滴在神经元细胞上,置于暗室中染色15 min,用pH 7.0 PBS液冲洗3遍.
1.2.6激光共聚焦显微镜观察细胞形态激光共聚焦显微镜荧光激发波长为567 nm,发射光波长大于590 nm,伪彩色采用红色,在保证信噪比的情况下尽量增大检测的pinhole和PMT. 选定5个图像清晰的视野,在200倍镜下观察. 细胞红染者为细胞膜损伤细胞,未染色者为正常细胞[4]. 每个视野随机计数100个神经元,记录其中有细胞膜损伤的神经元数,共记录5个视野内神经元,计算平均值.
1.2.7MDA测定采用MDA检测盒,结合紫外分光光度计,按照TBA法分别检测各组神经元培养瓶中溶液的MDA浓度. 每一次取0.1 mL溶液检测,每瓶测值为该瓶溶液的MDA浓度.
统计学处理:所有数据以x±s表示,多个样本间均数比较用方差分析,用Student?Newman?Keuls(SNK)法进行多组间两两比较. P<0.05认为差异有统计学意义.
2结果
2.1神经元细胞膜损伤分析正常对照组只有极少荧光染色阳性细胞,而损伤组和α?生育酚处理组均有荧光染色阳性细胞(图1,2). α?生育酚浓度为正常生理浓度10 mg/L时,不能有效消除Fenton反应所造成的氧自由基损伤. 而当α?生育酚达到80 mg/L时,细胞膜损伤的神经元总数减少,有统计学意义.
2.2MDA结果分析80 mg/L α?生育酚处理组MDA产生量低于单纯氧自由基损伤组(表2),但仍高于正常对照组.表1碘化吡啶染色结果比较表2不同处理组的MDA值比较
3讨论
氧自由基对于细胞膜有很多的损害[5],所以,抗氧自由基治疗是减少颅脑损伤等病理状况下神经元损伤的重要手段.
α?生育酚与氧自由基反应后,生成α?生育醌,减少氧自由基与其他分子反应[2]. α?生育酚为脂溶性,血浆浓度为5~10 mg/L. 在细胞膜中,维生素E与不饱和脂肪酸的比例为1∶1000,可以有效地消除正常生理状况产生的氧自由基对细胞膜的损伤. 在病理情况下,氧自由基大量产生,5 min内即可使血浆内的α?生育酚浓度大幅下降,不能有效的对抗氧自由基的损伤[6]. 因此,早期补充α?生育酚减少氧自由基对细胞的损伤,成为人们较感兴趣的治疗策略.
De Jesus Ferreira等[7]主张保护细胞膜的α?生育酚浓度应达到1 g/L,才能有效对抗氧自由基的破坏作用. Sperling等[8] 甚至提出可用100 g/L浓度的α?生育酚进行神经元保护是可行的方案. 贾丽红等[9]在对神经胶质细胞试验中,认为50 mg/L α?生育酚即可起到抗氧化的保护作用. 而国内尚少有低浓度α?生育酚对神经元保护作用的报道. 从本试验可以看出,正常血浆浓度8~10倍的α?生育酚即可产生较为明显的神经元细胞膜保护作用,细胞膜脂质多不饱和脂肪酸氧化产物MDA也小于单纯氧自由基损伤组. 而且,80 mg/L α?生育酚组在损伤后2 h存在细胞膜损伤的神经元为(41.5±5.9)个,少于损伤后1 h存在细胞膜损害的神经元(66.0±7.3)个. 这种现象是否意味着α?生育酚可促使损伤细胞膜发生自我修复改变,尚需深入研究. 低浓度α?生育酚的治疗作用对于临床应用较有意义. 因为现今应用α?生育酚进行动物试验,多采用口服及腹腔注射两种方法. 而生物体内的α?生育酚主要存在于肝脏,不能自由穿过血脑屏障,所以这两种方法均不能使脑组织中的α?生育酚浓度达到很高浓度. Naziroglu等[10]采用口服800 mg,仅能使血浆中α?生育酚达到21 mg/L,腹腔注射160 mg/kg α?生育酚后,血浆中α?生育酚可达到类似结果. Cherdyntseva等[11]在研究中发现,给与SD大鼠标准腹腔注射量α?生育酚(600 mg/kg)每天进行腹腔注射,只能使血浆中α?生育酚浓度达到80 mg/L. 高浓度的α?生育酚在以往的实验中显示可以使氧自由基对神经元损伤减少到较低的程度[8-9]. 但在当今条件下,临床无法达到使脑组织和血浆中α?生育酚达到至1 g/L的水平,而且,如此高浓度的α?生育酚在脑组织中是否会引起不良反应尚无定论. 相反,在颅脑损伤等情况下,血脑屏障受到损伤,则可很容易地使伤区脑组织中α?生育酚浓度达到接近80 mg/L的水平,从而达到治疗目的. 这使临床应用α?生育酚治疗颅脑损伤等神经系统疾病成为可能.
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[9] 贾丽红,刘莉等. VE拮抗氟对大鼠脑氧化损伤的实验观察[J]. 中国地方病学杂志,2002,21(6):447-449.
【关键词】 细胞膜 色谱 α肾上腺素受体
ABSTRACT: Objective To compare the specificities of the cell membrane stationary phases (CMSP) with cell membrane chromatography (CMC). Methods Cell chromatographic columns were constructed for both rat aorta tissue cells and cultured rat aorta smooth muscle cells. Then the chromatographic affinities of ten ligands of αadrenergic receptor (αAR) with both said chromatographic columns were investigated. Capacity factors (k'), as a chromatographic parameter, were calculated. Results The correlation analysis showed a positive correlation between the rat aorta tissue CMSP and the cultured rat aorta smooth muscle cell CMSP, with correlation factor of r=0.923, P
KEY WORDS: cell membrane; chromatography; αadrenergic receptor
细胞膜色谱法 (cell membrane chromatography, CMC)是研究受体与药物相互作用的新型亲和色谱技术,将高效液相色谱、细胞生物学与受体药理学相结合,利用药物与膜受体间存在的特异性亲和力,成功地将药物体内的作用过程在色谱柱内进行动态模拟[14]。CMC法与放射性配体结合法和受体功能分析方法的相关性研究证明,三种方法得到的配体及其异构体对M、α、β受体亲和力顺序基本相同,并具有明显的相关性[57]。为了研究组织器官和培养细胞制备的细胞膜固定相(cell membrane stationary phrase, CMSP)的异同,本次实验将CMC法与细胞生物学方法相结合,用大鼠主动脉组织和其培养细胞CMC法研究了10种不同αAR激动剂与拮抗剂的生物亲和作用。比较了传统的CMC法(CMSP为组织细胞膜)与改进后的CMC法(CMSP为培养细胞)的特异性和相关性。建立了大鼠主动脉平滑肌培养细胞的CMC模型。
1 材料与方法
1.1 药品和试剂 羟甲唑啉(Oxymetazoline 296.84)、5甲基乌拉地尔(5methylurapidil, 5MU 401.5)购自RBI公司;RS17053(449)购自Roche Bioscience;去甲肾上腺素(Norepinephrine 319.3)、哌唑嗪(Prazosin 419.9)、酚妥拉明(Phentolamine 317.8)、苯肾上腺素(Phenylephrine 203.7)、甲氧明(Methoxamine 247.7)、育亨宾(Youhimbin 390.9)、BMY7378(458.4)购自Sigma公司。DMEM干粉培养基(GIBCO公司)、小牛血清(杭州四季青公司)、胰蛋白酶(Sigma公司)、磷酸二氢钠(NaH2PO4)、磷酸氢二钠(Na2HPO4)、NaCl、盐酸(HCL)、磷酸(H3PO4)、乙醇(C2H5OH)等均为国产分析纯。
1.2 实验动物 SD大鼠3只,体重100-150g,雌雄不拘,年龄2-3个月。由西安交通大学医学院实验动物中心提供。
1.3 仪器 Gilson高效液相色谱系统,包括370泵、115型紫外检测器、7725型手动进样阀(美国Rheodyne公司)和Anastar色谱工作站(奥泰科技有限公司);HERMLE ZK410型低温冷冻高速离心机(德国);AS5150A超声振荡仪(Auto Science公司);PHS2D型酸度计(上海第二分析仪器厂);Shimadzu TB85型循环水浴(瑞士)。
1.4 方法
1.4.1 大鼠主动脉组织细胞膜制备 取两只SD大鼠,颈椎脱臼处死,迅速开胸,取出主动脉,置于冷的生理盐水中,清洗数次,洗净余血,用锋利眼科剪除去主动脉壁周围的脂肪及结缔组织。将主动脉在匀浆管中剪碎,加入10倍量冷生理盐水,制备匀浆。制得的匀浆在400×g离心10min,弃去沉淀,上清液10000×g离心10min。沉淀再以生理盐水反复洗涤离心,直至沉淀为均匀的乳白色,然后加入一定量的低渗液,超声振荡20min,12000×g离心10min,弃去上清液,沉淀即为所需主动脉细胞膜。上述操作均在0-4℃下进行。
1.4.2 大鼠主动脉组织色谱柱的制备 取经活化处理的硅胶0.3g,作为细胞膜的载体置于低温反应管中,在抽真空和震荡条件下,分别加入上述细胞膜悬液,反应1h后,加入适量生理盐水稀释,在25℃条件下,使细胞膜磷脂双层自融合,直至在硅胶载体表面形成均匀的细胞膜。低速离心除去上清液,载体细胞膜用TrisHCL缓冲溶液洗涤,除去未结合的细胞膜。
1.4.3 培养的大鼠主动脉平滑肌细胞膜的制备 大鼠主动脉平滑肌细胞原代培养[89]采用组织贴块法。取SD大鼠,颈椎脱臼处死,在无菌环境中迅速剪取胸主动脉,移入盛有无菌培养液的平皿中。用眼科剪子将动脉纵行剖开,内膜面向上,用眼科小弯镊轻轻刮去内皮细胞,用钟表镊细心撕下中膜的内中层,使其成1mm×1mm左右的血管片,用滴管移入事先铺好血清的培养瓶内,均匀种植。放入37℃ CO2培养箱中4-6h后将培养瓶翻转,加入4mL含20%(体积分数)小牛血清的DMEM培养液,使组织块浸入培养液中,静止5d。10d后可见细胞从植块边缘萌出。待20d左右细胞融合成片长满瓶底。用2.5g/L(0.25%)胰蛋白酶和0.2g/L(0.02%)EDTA混合消化液,按常规方法消化。终止消化后放入含少许小牛血清的离心管中离心(1000×g离心8min)。倾去上清液,添加适当培养液吹打后分瓶,5d左右细胞长满瓶底,再次依法作传代培养。实验采用第3-5代血管平滑肌细胞。当细胞覆盖瓶底50%时,可将细胞取出制膜。将消化好的细胞悬液在1000×g离心10min。弃去上清液,加入一定量的低渗液,超声振荡20min,400×g离心10min。弃去沉淀,上清液12000×g离心10min后,沉淀既为所需细胞膜。
1.4.4 大鼠主动脉平滑肌细胞色谱柱的制备 大鼠主动脉平滑肌细胞色谱柱用上述的培养细胞的细胞膜制备(方法同1.4.2)。
1.4.5 10种αAR配体在两种CMSP上的亲和力 色谱条件:柱温为37℃,流速为0.5mL/min。用pH=7.4的50mmol/L磷酸盐缓冲液作为流动相,平衡3-4h后,将药物分别添加到流动相中进样分析(紫外检测波长为220-280nm)。
2 结果
2.1 10种αAR配体在CMSP上的亲和力 用50mmol/L磷酸盐缓冲液分别平衡大鼠主动脉组织及其培养平滑肌细胞膜色谱柱3-4h后,根据每种药物的紫外检测波长测定结果进样分析。药品均用三蒸水溶解,质量浓度均为1g/L,每种药物分别进样3次,取平均值后计算不同药物在主动脉组织CMSP上的容量因子k'(表1、表2)。
表1 药物在大鼠主动脉组织CMSP上的色谱作用参数(略)
Table 1 Chromatographic parameters of the drugs on rat aorta tissue cells CMSP column
capacity factors were calculated from k'=(tR- t0)/ t0, where tR is retention time of ligands, t0 is retention time of solvent. CV=s/×100%; CMSP: cell membreme stationary phase; BMY7378: (8[2[4(2methoxyphenyl) 1piperazinyl] ethyl] 8azaspirol[4.5]decane7,9dione); RS17053: (N[2(2cyclopropylmethoxyphenoxy)ethyl] 5chloroα, αdimethyl1Hindole3ethanamine hydrochloride)
表2 药物在大鼠主动脉平滑肌细胞膜CMSP上的色谱作用参数(略)
Table 2 Chromatographic parameters of the drugs on cultured rat aorta smooth muscle cells CMSP column
Capacity factors were calculated from k'=(tR- t0)/t0, where tR is retention time of ligands, t0 is retention time of solvent. CV=s/×100%; CMSP: cell membreme stationary phase; BMY7378: (8[2[4(2methoxyphenyl) 1piperazinyl] ethyl] 8azaspirol[4.5]decane7,9dione); RS17053: (N[2(2cyclopropylmethoxyphenoxy)ethyl] 5chloroα,αdimethyl1Hindole3ethanamine hydrochloride)
在实验所用不同的αAR激动剂和拮抗剂中,酚妥拉明为非选择性α受体拮抗剂;哌唑嗪为α1选择性拮抗剂,对α2的作用很弱,亲和力为α1的1/1000;5甲基乌拉地尔、RS17053为α1A受体选择性拮抗剂;BMY7378为α1D受体选择性拮抗剂;去甲肾上腺素为α受体激动剂;甲氧明为α1受体激动剂;苯肾上腺素为α1受体激动剂;育亨宾为α2受体拮抗剂。由表1、表2可见,药物在大鼠主动脉组织细胞CMSP上的保留时间由长到短依次为:哌唑嗪、5MU、酚妥拉明、BMY7378、羟甲唑啉、RS17053、育亨宾、甲氧明、去甲肾上腺素、苯肾上腺素。容量因子分别为:5.673、4.183、2.841、2.696、2.544、2.260、1.943、1.331、1.068。用培养主动脉平滑肌细胞制备的CMSP得到的αAR激动剂和拮抗剂的亲和力顺序由大到小分别为:哌唑嗪、酚妥拉明、5MU、羟甲唑啉、BMY7378、育亨宾、甲氧明、苯肾上腺素、去甲肾上腺素、RS17053。容量因子分别为:20.037、9.865、8.758、7.390、5.793、4.304、1.187、0.876、0.669、0。
2.2 药物在两种CMSP模型上的容量因子(k)相关性的比较 相关分析表明:药物在大鼠主动脉组织、培养大鼠主动脉平滑肌细胞CMSP上容量因子之间存在正相关关系,相关系数r为0.923,相关系数有极显著性意义(P
3 讨论
本次实验研究了αAR激动剂和拮抗剂在大鼠主动脉组织细胞和其培养细胞制备的CMSP上的亲和力。建立了大鼠主动脉平滑肌细胞CMC模型。除了药物RS17053在主动脉组织上的亲和力强于培养的主动脉平滑肌细胞以外,其余药物在这两种CMSP上的总体趋势是一致的。 培养的主动脉平滑肌细胞是主动脉血管的中膜部分,不仅纯化了细胞,而且不含有内皮细胞。可能是RS17053与主动脉内皮细胞上多种受体的亲和力较强。说明用组织器官和培养细胞制备CMSP的方法结果是一致的,只是用培养的主动脉平滑肌细胞制备细胞膜固定相后可以提高固定相上受体的纯度和密度,延长药物在色谱柱上的保留时间。
已有的研究表明大鼠主动脉的主要功能α1AR属于α1D亚型,而大鼠肾动脉的主要功能α1AR属于α1A亚型[1012]。韩启德教授的课题组采用RNA酶保护分析与定量液相杂交方法显示在大鼠主动脉α1AR mRNA的水平尽管以α1D亚型最高(占57%),但α1A与α1B亚型同样有mRNA的表达[13]。这个结论与我们用CMC法得出的实验结果相符:α1DAR、α1AAR高选择性药物在大鼠主动脉组织色谱柱上均有保留,但亲和力大小不同。
最初认为α2AR仅存在于阻力血管平滑肌而不存在于大血管,是根据在完整器官灌流条件下能显示突触后α2AR增加灌流压的效应,而在离体血管标本则测不到α2AR介导的缩血管效应。随着放射配体结合分析技术的产生与应用,现在证实除阻力血管外,不少大血管平滑肌中确实存在功能性α2AR。本次实验选用α2AR高选择药物育亨宾,通过CMC法也证明了在主动脉血管上存在α2AR。
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