冠心病_三磷酸腺苷酶_超氧化物歧化酶_脂质过氧化物_钠

冠心病患者红细胞ATP酶、超氧化物歧化酶、钠、钾、钙、镁离子和血浆脂质过氧化物的变化及其意义

http://www.100md.com 2003年8月25日《高血压杂志》 1999年第1期

     作者：卓孝福林孟戈郭永建

    单位：福建医科大学检验系，福州 350004

    关键词：冠心病；三磷酸腺苷酶；超氧化物歧化酶；脂质过氧化物；钠；钾；钙；镁

    高血压杂志/990109 目的探讨冠心病患者红细胞ATP酶、超氧化物歧化酶、钠、钾、钙、镁离子和血浆脂质过氧化物的变化。方法测定38例冠心病患者和42例正常人红细胞超氧化物歧化酶(SOD)、Na⁺,K⁺-ATP酶、Ca²⁺-ATP酶活性及Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺含量和血浆脂质过氧化物(LPO)含量。统计方法采用t检验和直线相关分析。结果冠心病患者红细胞SOD、Na⁺,K⁺-ATP酶、Ca²⁺-ATP酶活性及K⁺、Mg²⁺含量显著低于正常人(P<0.01)，红细胞Na⁺、Ca²⁺含量和血浆LPO含量显著高于正常人(P<0.01)。冠心病患者红细胞Na⁺与Na⁺,K⁺-ATP酶、Ca²⁺-ATP酶活性呈负相关，与红细胞Ca²⁺含量呈正相关(P<0.01)。红细胞Ca²⁺与Ca²⁺-ATP酶、Na⁺,K⁺-ATP酶活性都呈负相关(P分别<0.01和<0.05)。红细胞K⁺与Na⁺,K⁺-ATP酶活性及Mg²⁺含量呈正相关(P分别<0.05和<0.01)。血浆LPO与红细胞Na⁺,K⁺-ATP酶、Ca²⁺-ATP酶及SOD活性呈负相关(P<0.05或P<0.01)。红细胞Na⁺,K⁺-ATP酶活性与Ca²⁺-ATP酶活性呈正相关(P<0.01)。结论冠心病患者红细胞ATP酶、超氧化物歧化酶、钠、钾、钙、镁离子和血浆脂质过氧化物的改变在疾病的发生发展中起重要作用，对疾病的治疗具有指导作用。
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    Change of Activities of Adenosine Triphosphatase and Superoxide Dismutase,Erythrocyte Na⁺, K⁺, Ca²⁺,and Mg²⁺,Lipid Peroxide in Coronary Heart Disease

    ZHUO Xiaofu, LIN Mengge, GUO Yongjian

    (Department of Laboratory Medical Science, Fujian Medical University, Fuzhou 350004)

    ABSTRACT Aim To study the change of activities of adenosine triphosphatase and superoxide dismutase, concentrations of Na⁺, K⁺, Ca²⁺, and Mg²⁺ in erythrocyte, and lipid peroxide in plasma in patient with coronary heart disease. Methods Concentrations of Na⁺, K⁺, Ca²⁺, and Mg²⁺ in erythrocyte and lipid peroxide (LPO) in plasma as well as activities of Na⁺,K⁺-ATPase, Ca²⁺-ATPase, and superoxide dismutase (SOD) in erythrocyte were assayed in 38 patients with coronary heart disease and 42 normal controls. Results A decrease in activities of Na⁺,K⁺-ATPase, Ca²⁺-ATPase, and SOD and concentrations of K⁺ and Mg²⁺ was observed in erythrocyte in patient with coronary heart disease (P<0.01 vs. control) with concentrations of Na⁺ and Ca²⁺ in erythrocyte and LPO in plasma increased (P<0.01 vs. control). Na⁺ concentration was correlated negatively with activities of Na⁺,K⁺-ATPase and Ca²⁺-ATPase and positively with Ca²⁺ concentration in erythrocyte in patient (r=-0.64, r=-0.43, and r=0.42, respectively, P<0.01). Ca²⁺ concentration was correlated negatively with activities of Ca²⁺-ATPase (r=-0.46, P<0.01) and Na⁺,K⁺-ATPase (r=-0.32, P<0.05) in erythrocyte in patient. K⁺ concentration was correlated positively with Na⁺,K⁺-ATPase activity (r=0.35, P<0.05) and Mg²⁺ concentration (r=0.42, P<0.01) in erythrocyte in patient. LPO concentration in plasma was correlated negatively with activities of Na⁺,K⁺-ATPase (r=-0.37, P<0.05), Ca²⁺-ATPase (r=-0.33, P<0.05), and SOD (r=-0.73, P<0.01) in erythrocyte. Na⁺,K⁺-ATPase activity was correlated positively with Ca²⁺-ATPase activity (r=0.50, P<0.01). Conclusions The changes in activities of ATPase and SOD, concentrations of Na⁺, K⁺, Ca²⁺, and Mg²⁺ in erythrocyte, and LPO content in plasma may be of significance in pathogenesis and treatment of coronary heart disease.
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    KEY WORDS coronary heart disease; adenosine triphosphatase; superoxide dismutase; lipid peroxide; sodium ion; potassium ion; calcium ion; magnesium ion

    近年来从细胞分子水平探讨冠心病的发生发展日益引起人们的关注。资料表明^[1]，心肌细胞与红细P<0.01离子含量、酶学变化基本上是一致的，因此红细胞可以反映心肌细胞离子代谢变化。本研究观察了冠心病患者红细胞膜ATP酶活性与红细胞超氧化物歧化酶(SOD)、PNa⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺及血浆脂质过氧化物(LPO)的变化，对离子转运异常在冠心病发病中的意义作了初步探讨。

    MATERIALS AND METHODS
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    1 对象

    1.1 冠心病组：1993年10月～1995年5月在福建省立医院住院的冠心病患者38例(男性20例，女性18例)，年龄59岁～72岁(65.1±3.6岁)。采用WHO 1979年冠心病的诊断标准。根据临床、心电图、超声心动图、选择性冠状动脉造影和实验室检查诊断。其中稳定型劳累性心绞痛19例，自发性心绞痛13例，急性心肌梗死6例。所有病例2周内均未用过洋地黄、利尿和抗氧化作用的药物。

    1.2 正常组：共42例(男性21例，女性21例)，年龄59岁～71岁(65.4±3.6岁)。无心肺肝肾及内分泌疾患，肝功能及心电图检查正常。

    2 方法

    2.1 红细胞SOD活性和血浆LPO含量的测定分别采用改进的邻笨三酚自氧化速率法^[2]和山崎晴一郎^[3]的方法。Hb的测定采用HiCN法。
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    2.2 红细胞Na⁺,K⁺-ATP酶和Ca²⁺-ATP酶活性的测定参照Hanahan等^[4]和Luthra等^[5]方法。

    2.3 红细胞Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺含量的测定采用原子吸收分光光度法^[6]。溶血液蛋白含量的测定按照Bradford法^[7]。

    2.4 统计方法：测定结果均以±s表示，两组间结果比较采用t检验，相关关系采用直线相关分析。

    RESULTS

    1 冠心病患者和正常人红细胞SOD、Na⁺,K⁺-ATP酶、Ca²⁺-ATP酶活性、Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺含量及血浆LPO含量的比较冠心病患者红细胞SOD、Na⁺,K⁺-ATP酶、Ca²⁺-ATP酶活性及K⁺、Mg²⁺含量显著低于正常人，红细胞Na⁺、Ca²⁺含量和血浆LPO含量显著高于正常人(Tab 1)。
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    2 直线相关分析冠心病患者红细胞Na⁺含量与Na⁺,K⁺-ATP酶、Ca²⁺-ATP酶活性呈负相关(r分别-0.635和-0.432, P均<0.01)，与红细胞Ca²⁺含量呈正相关(r=0.421, P<0.01)。红细胞Ca²⁺含量与Ca²⁺-ATP酶活性(r=-0.460, P<0.01)及Na⁺,K⁺-ATP酶活性(r=-0.318, P<0.05)呈负相关。红细胞K⁺含量与Na⁺,K⁺-ATP酶活性(r=0.354, P<0.05)及Mg²⁺含量(r=0.419, P<0.01)呈正相关。血浆LPO含量与红细胞Na⁺,K⁺-ATP酶活性(r=-0.374, P<0.05)、Ca²⁺-ATP酶活性(r=0.328, P<0.05)(Tab 2)及SOD活性(r=-0.732, P<0.01)呈负相关。红细胞Na⁺,K⁺-ATP酶活性与Ca²⁺-ATP酶活性呈正相关(r=0.498, P<0.01)。
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    Tab 1 Activities of ATPase and superoxide dismutase, contents of Na⁺, K⁺, Ca²⁺, and Mg²⁺ in erythrocyte, and lipid peroxide level in plasma (

±s) in patient with coronary heart disease and control

    CHD group(n=42)

    Control(n=38)

    SOD(U/g Hb)

    3507.42±405.86
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    3038.74±524.54^*

    LPO(μmol/L)

    6.68±1.32

    7.79±1.18^*

    Na⁺,K⁺-ATPase(μmol Pi^.g Hb^-1.2h^-1)

    16.07±1.04

    13.84±0.98*

    Ca²⁺-ATPase(μmol Pi^.g Hb^-1.2h^-1)
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    132.64±5.40

    113.28±5.06^*

    Na⁺ (μmol/g)

    42.60±7.55

    60.86±8.42^*

    K⁺ (μmol/g)

    274.18±41.15

    250.42±43.74^*

    Ca²⁺(μmol/g)

    5.42±2.53
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    7.61±2.15^*

    Mg²⁺ (μmol/g)

    9.20±1.86

    7.15±1.42^*

    ATPase: Adenosine triphosphatase; CHD: Coronary heart disease; SOD: Superoxide dismutase ; LPO: Lipid peroxide. *: P<0.01, vs. the controlTab 2 Correlation coefficient (r value) of ATPase activities with activity of superoxide dismutase, contents of Na⁺, K⁺, Ca²⁺, and Mg²⁺ in erythrocyte, and lipid peroxide level in plasma in patient with coronary heart disease and control
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    CHD group(n=42)

    Control(n=38)

    Na⁺,K⁺-ATPase

    Ca²⁺-ATPase

    SOD (U/g Hb)

    0.206

    0.176

    LPO (μmol/L)

    -0.374^*

    -0.328^*
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    Na⁺ (μmol/g)

    -0.635^**

    -0.432^**

    K⁺ (μmol/g)

    0.354^*

    0.202

    Ca²⁺(μmol/g)

    -0.318^*

    -0.460^**

    Mg²⁺(μmol/g)
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    0.296

    0.185

    ATPase: Adenosine triphosphatase; SOD: Superoxide dismutase ; LPO: Lipid peroxide *: P<0.05, **: P<0.01DISCUSSION

    SOD能清除机体产生的超氧离子，防止超氧离子的氧化作用。LPO是自由基对不饱和脂肪酸引发的脂质过氧化作用的最终产物，其含量的多少反映组织细胞的脂质过氧化速率或强度。本研究结果表明冠心病患者红细胞SOD活性降低，血浆LPO含量增高，这说明冠心病患者自由基增多，过氧化作用增强。本研究结果也显示冠心病患者红细胞Na⁺,K⁺-ATP酶及Ca²⁺-ATP酶活性降低，红细胞Na⁺,K⁺-ATP酶及Ca²⁺-ATP酶活性与血浆LPO含量负相关。这说明红细胞Na⁺,K⁺-ATP酶及Ca²⁺-ATP酶活性降低和自由基的增加存在密切关系。这和我们对糖尿病患者的研究结果基本一致^[8]。自由基影响冠心病患者红细胞Na⁺,K⁺-ATP酶及Ca²⁺-ATP酶活性可能是由于自由基损伤红细胞Na⁺,K⁺-ATP酶及Ca²⁺-ATP酶和自由基使细胞膜流动性降低的结果^[8,9]。
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    本研究结果表明冠心病患者红细胞Na⁺含量升高，K⁺含量降低，K⁺与Na⁺含量分别和红细胞Na⁺,K⁺-ATP酶活性呈正与负相关。因此，红细胞Na⁺、K⁺含量的变化可以用Na⁺,K⁺-ATP酶活性下降造成的Na⁺、K⁺转运障碍来解释。冠心病患者红细胞Na⁺浓度升高，可使红细胞内水潴留，红细胞体积增大，红细胞表面积/体积比减小，这可能是红细胞变形能力降低的原因之一^[10]。红细胞变形能力降低，微循环阻力增加及有效灌注不足，加重冠心病患者组织细胞缺氧，导致ATP酶活性进一步降低，因此形成恶性循环^[10,11]，促使冠心病的发生发展。

    本研究结果表明冠心病患者红细胞Ca²⁺含量升高，红细胞Ca²⁺含量和Ca²⁺-ATP酶活性及Na⁺,K⁺-ATP酶活性都呈负相关，而和Na⁺含量呈正相关。患者细胞内Ca²⁺超负载与细胞膜Ca²⁺-ATP酶活性下降导致Ca²⁺转运异常有关。结合前述的结果，由于细胞膜Na⁺,K⁺-ATP酶活性下降导致细胞内Na⁺浓度增高，使细胞内外Na⁺浓度梯度降低，因此细胞内Ca²⁺通过Na⁺-Ca²⁺交换排出减少，也使细胞内Ca²⁺浓度升高。Ca²⁺在细胞功能的调节中起第二信使的作用。细胞的许多功能都依赖于细胞内外极高的离子浓度差的存在，一旦这种浓度差减低，细胞就要受到功能性损伤，甚至死亡^[12]。细胞内Ca²⁺增加可以导致血小板功能亢进，诱发动脉粥样硬化的形成^[12]，也促使冠心病的发生发展。
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    近年来Mg²⁺与心脏疾病之间的关系日益受到重视^[13]。本研究结果表明冠心病患者红细胞Mg²⁺含量明显低于正常人。细胞内Mg²⁺含量降低的原因尚不清楚。由于Mg²⁺是Na⁺,K⁺-ATP酶和Ca²⁺-ATP酶的激动剂，因此，低Mg²⁺可使Na⁺,K⁺-ATP酶和Ca²⁺-ATP酶活性受到抑制。同时低Mg²⁺使K⁺不能进入除极化的细胞，导致心肌细胞K⁺的丢失^[13]；低Mg²⁺还可使细胞内Ca²⁺的蓄积^[13]。本研究结果也表明，冠心病患者红细胞Na⁺,K⁺-ATP酶与Ca²⁺-ATP酶活性减低，红细胞K⁺与Mg²⁺含量降低具有一致性。这就不难理解临床上心衰病人单纯补K⁺而不补Mg²⁺难以纠正心衰，同时补K⁺和Mg²⁺后则往往可以奏效。
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    Na⁺,K⁺-ATP酶与Ca²⁺-ATP酶同时降低在冠心病发病的意义，根据本研究推测冠心病患者存在自由基增高、脂质过氧化作用增强、细胞膜脂质改变等，使细胞膜Na⁺,K⁺-ATP酶与Ca²⁺-ATP酶等离子跨膜转运系统受到抑制^[8]，扰乱离子经细胞膜的运输，引起细胞内K⁺和Mg²⁺的降低，Ca²⁺和Na⁺的过度负荷，促使或加重冠心病的发生发展。

    REFERENCES

    1 马爱群，刘治全，杨鼎颐，等. 人心耳细胞与淋巴细胞、红细胞Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺含量的相关研究中国循环杂志 1989;4:166
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    3 山崎晴一郎. 过酸化脂质定量法にっいこ临床病理 1972,增刊第19号:128

    4 Hanahan DJ, Ekholm JE. The expression of optimum ATPase activities in human erythrocytes. A comparison of different lytic procedures Arch Biochem Biophys 1978;187:170

    5 Luthra MG, Kim HD. (Ca²⁺+Mg²⁺)-ATPase of density-separated human red cells effects of calcium and a soluble cytoplasmic activator (calmodulin) Biochim Biophys Acta 1980;600:480
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    6 冯华松，南柏松，赵连友，等. 扩张型心肌病与红细胞钠钾钙镁离子及ATP酶关系的研究中华医学杂志 1992;72:547

    7 Bradford MM. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgramquantities of protein utilizing the principle of protein-dye bindingAnal Biochem 1976;72:248

    8 卓孝福，严孙杰，李志勇，等. 糖尿病患者ATPase活性改变及其影响因素福建医科大学学报 1997;31:391

    9 Rohn TT, Hinds TR, Vincenzi FF, et al. Inhibition of Ca²⁺-pump ATPase and the Na⁺/K⁺-pump ATPase by iron-generated free radicals. Protection by 6,7-dimethy-2,4-DI-1-Pyrrolidimyl-7H-Pyrrolo[2,3-d]pyrimidine sulfate (U-89843D), a potent, novel, antioxidant/free radical scavenger. Biochem Pharmacol 1996;51:471
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    10 刘成玉，冯毅，谭润弯. 急性心肌梗死病人红细胞变形能力与红细胞膜三磷酸腺苷酶活性关系的研究中国循环杂志 1995;10:268

    11 卓孝福，严孙杰，李志勇，等. 糖尿病性血管病和红细胞膜ATP酶活性的关系中国循环杂志 1997;12:442:442

    12 薛沿宁，周廷冲. Ca²⁺与细胞功能的调节生理科学进展 1988;19:328

    13 郑信华，赵华. 镁在急性心肌梗塞的发病和治疗中的作用心血管病学进展 1991;12:204

    收稿日期：1998-01-26, 百拇医药

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