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编号:10240682
高温和噪声环境对飞行员红细胞膜脂质过氧化的损害
http://www.100md.com 《航天医学与医学工程》 2000年第1期
     作者:郝唯蔚 秦世贞 俞启福 李鸣皋 马贵喜 赵红

    单位:海军总医院航空潜水医学中心,北京 100037

    关键词:高温环境;噪声;飞行员;红细胞膜;过氧化脂质

    航天医学与医学工程000113摘要:目的 探讨高温和噪声等飞行环境对飞行员红细胞膜脂质过氧化的影响。方法 用分光光度计法测定24名飞行员,飞行前(早晨6时)、飞行后即刻(中午12时)以及飞行后8 h(晚上20时)的红细胞膜谷胱甘肽过氧化物酶(GSHpx)及丙二醛(MDA)的含量,并与对照组(21名地面普通人员)进行比较。结果 飞行后即刻红细胞膜中的谷胱甘肽过氧化物酶活力明显低于对照组,飞行后即刻和飞行后8 h的丙二醛含量明显高于普通地面人员。结论 高温和噪声等飞行环境可导致飞行员红细胞膜脂质过氧化反应增强和抗氧化能力降低。

    中图分类号:R852.51,R852.24 文献标识码:A
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    文章编号:1002-0837(2000)01-0052-03

    Effects of Heat and Noise Environments on Lipid Peroxidation Erythrocyte Membrane in Pilots

    HAO Wei-wei,QIN Shi-zhen,YU Qi-fu,LI Ming-gao,MA Gui-xi,ZHAO Hong

    (Naval General Hospital,Beijing 100037,China)

    Abstract:Objective To investigate the effects of heat and noise environments on lipid peroxidation of erythrocyte membrane in pilots.Method Twenty-four pilots and twenty-one ground personnel (control group) served as the subjects.The pilots performed flying in heat and noise environments.Glutathione peroxidase(GSHpx) and malondiadehyde(MDA) levels in erythrocyte membrane were determined before flying(6:00 a.m.),immediately after flying(12:00 a.m.) and 8 hours after flying (8:00 p.m.) respectively with a spectrophotometer.Result Immediately after flying,GSHpx activity in pilot's erythrocyte membrane decreased significantly as compared with that in control group.Immediately after flying and 8h after flying,MDA contents in pilots increased significantly as compared with that of control group.Conclusion Heat and noise environments might induce increase of lipid peroxidation reaction and decrease of antioxidant ability.
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    Key words:high temperature environments;noise;aviators;erythrocyte membrane;lipid peroxides

    研究表明,飞行因素可影响飞行人员超氧化物歧化酶水平和抗氧化能力。在生理状态下,体内氧自由基的生成与清除之间处于一种动态平衡之中,氧自由基生成增多或脂质过氧化反应增强,可能与各种疾病的发生发展相关[1,2]。为探讨高温和噪声环境对飞行员红细胞膜脂质过氧化反应的影响,我们于飞行前后对红细胞膜中谷胱甘肽过氧化物酶(GSHpx)及丙二醛(MDA)的含量变化进行了观察。

    方 法

    被试者 随机抽取24名轰六健康男性飞行员为被试对象,年龄24~39岁,平均30.5岁,飞行时间252~2110 h,平均1040 h;对照组为同一地区男性地面健康人员21名,年龄25~35岁,平均29.5岁。
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    飞行条件 测试日飞行科目为多靶场轰炸,飞行高度为800~1200 m,地面温度为42℃,舱内温度为45~53℃,前舱噪声97dB(A),尾舱噪声122 dB(A),被试者飞行时间3.0 h。

    采血时间 每名被试者均采血3次,分别为飞行当日清晨6时(空腹)、飞行完毕后即刻(中午12时,空腹)及飞行后8 h(晚20时),对照组采血实行室内作业,室内温度27℃,采血时间与飞行组同步进行,每例均为坐位采肘静脉血。

    红细胞膜的制备 肘静脉血,2 ml肝素抗凝,弃血浆后用4℃生理盐水稀释,离心(3000 rpm×10 min)后弃上清液(含白细胞和血小板等),下层为红细胞沉淀物,重复用4℃生理盐水洗涤离心3次,然后以1:40的容积向红细胞沉淀物中加入10 mmol/LTris-HCL液(pH7.5,4℃预冷),溶血10 min,离心(3000 rpm×30 min,4℃),弃上清液,再如此重复3次,即得乳白色的红细胞膜[3]
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    观察指标

    GSHpx 活力测定 应用GSHpx活力测定试剂盒(由南京建成生物工程研究所提供)测定红细胞膜GSHpx的活力。GSHpx可以促进过氧化氢与还原型谷胱甘肽(GSH)反应,生成H2O及氧化型谷胱甘肽(GSSG),GSHpx的活力以酶促反应的速度来表示,测定此酶促反应中GSH的消耗量,则可求出酶的活力。结果以活力单位/mg.protein表示。蛋白质测定按Lowry法进行。

    MDA测定 应用MDA测定试剂盒(由南京建成生物工程研究所提供)测定红细胞膜脂质过氧化最终产物的量。脂质过氧化降解产物中的MDA可与硫代巴比妥酸(TBA)缩合,形成红色产物,在532 nm处有最大吸收峰。结果以nM/mg.protein表示。

    数据处理

    所有数据均以平均值±标准差(±s)表示,组间差异用t检验分析。
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    结 果

    实验结果表明,对照组红细胞膜GSHpx活力有一定生理性波动,即早晨6时低,中午12时高,晚上20时又降低。中午12时与早晨6时和晚上20时相比,差异有显著性(P<0.05),然而飞行组在飞行后,这种生理性波动减弱,即飞行后即刻(中午12时)与飞行前(早晨6时)和飞行后8时(晚上20时)相比,差异无显著性(P>0.05),但飞行组飞行后即刻的含量明显低于对照组中午12时(P<0.05)。对照组红细胞膜MDA无明显生理性波动,3个时间点相比,差异均不显著(P>0.05),但高温和噪声环境下飞行后,红细胞膜中的MDA含量明显升高,飞行后即刻及飞行后8 h与飞行前相比,差异均有显著性(P<0.05),与对照组的相应时间点相比,亦有显著性差异(P<0.05,表1)。

    讨 论

    我们以往的动物实验发现,高温、噪声及复合因素可使Wistar大鼠某些血管活性物质及离子发生变化,飞行人员长时间暴露在高温、噪声环境下,会产生头晕、头育、无力及心慌等一系列症状,可能与这些血管活性物质及离子的变化有一定关系[4,5]。在炎热环境下飞行,飞行员要面临高温和噪声等复合因素的影响。高温或者噪声可使机体代谢增强,能量消耗增加,各种有氧参加的酶促反应和非酶促反应加速,从而诱发脂质过氧化,使氧自由基的清除能力下降,这些改变对人体神经、体液及内分泌系统可产生一系列的影响,从而使工作耐力下降[6]
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    GSHpx是人体内广泛存在的一种重要的催化过氧化氢分解的酶,它特异地催化GSH对过氧化氢的还原反应,从而起到保护细胞膜结构和功能完整的作用。从人与动物的组织或细胞中提纯的GSHpx,分子量为76000~95000,是一种水溶性四聚体蛋白质,4个亚基相同或极为类似,其活性中心是硒半胱氨酸,硒是GSHpx的必需部分,每克分子酶含4克原子硒。机体保护系统对脂质过氧化的应激反应,主要表现为硒依赖的GSHpx活性增强,以清除脂质过氧化物,使其避免氧自由基的侵袭。因此GSHpx的活力变化,可反映机体的抗氧化能力[7]。本研究表明,飞行组红细胞膜GSHpx活力在飞行后即刻(中午12时)明显降低,与对照组的相应时间相比,差异十分显著(P<0.05),提示在高温和噪声等复合环境中飞行,红细胞膜的抗氧化能力已有一定程度的下降。

    表1 高温、噪声对红细胞膜GSHpx活力及MDA含量的影响

    Table 1 Effects of heat and noise enviroments on GSHpx and MDA of erythrocyte membrane groups
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    GSHpx

    (nM/mg.protein)

    MDA

    (nM/mg.protein)

    pilots

    before aerobatics(6:00 a.m.)

    35.02±5.33

    2.89±0.92

    immediately after aerobatics(12:00 a.m.)

    38.67±7.76*
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    3.90±1.61*

    8 h after aerobatics(8:00 p.m.)

    35.65±8.21

    4.19±1.92*

    control group

    6:00 a.m.

    38.47±7.53

    2.80±1.98

    12:00 a.m.

    43.72±7.72#
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    2.87±1.39

    8:00 p.m.

    37.87±8.56

    2.82±1.41

    Note:.P<0.05,as compared with the same time of control group;#P<0.05,as compared with 6 h and 20 h of control group 脂质过氧化损害的主要部位是生物膜和亚细胞器,通过攻击生物膜磷脂中的不饱和脂肪酸引发脂质过氧化反应,使机体细胞膜的结构发生改变[8],除直接影响到细胞功能外,还可通过膜的脂质过氧化作用影响前列腺素系统的合成[9]。MDA是脂质过氧化反应的最终产物,代表了脂质过氧化的水平,脂质过氧化物可与蛋白质、酶、核酸或激素等反应,使机体发生广泛性损伤。MDA含量直接反映体内脂质过氧化的速率和强度。MDA含量的多少与红细胞膜中氧自由基生成的数量和抗氧化能力的强弱直接相关。本研究发现,在高温和噪声等环境因素影响下,飞行员于飞行后即刻及飞行后8 h MDA含量明显升高,与飞行前或对照组相应时间相比差异显著(P<0.05),说明高温和噪声等复合环境因素可导致飞行员红细胞膜脂质过氧化反应增强和机体的抗氧化能力下降。如何减少高温和噪声环境对飞行员脂质过氧化的影响,提高飞行员红细胞膜的抗氧化能力,是我们要进一步研究探讨的课题。
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    [参考文献]

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    秦世贞,向求鲁,俞启福等.高温、噪声及复合因素对大鼠脑线粒体Ca2+、Mg2+含量的影响[J].航天医学与医学工程,1995,8(2)106~108

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    收稿日期:1999-03-11, http://www.100md.com