理论教育 肺泡单分子膜研究进展-界面现象

肺泡单分子膜研究进展-界面现象

时间:2023-10-31 理论教育 版权反馈
【摘要】:关于PS单分子膜上各组分的行为机理的讨论仍有待深入的研究。我们从SP-C的分子特性出发,提出整个呼吸循环过程中,SP-C在肺泡单分子膜中的行为机理模型,并通过挤出过程的数学模型和挤出物脂微囊结构的几何分析,进一步证明SP-C分子具有促进磷脂分子挤出和再吸附功能。

肺泡单分子膜研究进展-界面现象

1.“挤出”假说的形成与发展

DPPC作为PS的主要成分,在膜压缩条件下能使空气-水界面上的单分子膜维持高表面压,即能降低界面张力接近零。但是,凝胶态的DPPC在空气-水界面铺展的速度太慢,远不能达到体内所需的铺展速率。因此,有人研究认为,在DPPC的铺展过程中,其他影响单分子膜结构的表面成分(如PG、蛋白质、pH和无机离子)起到了一定的作用。然而,那些辅助性的表面成分除了能促进DPPC在高表面张力下的铺展外,还会增强已形成的压缩单分子膜的可压缩性,从而使低表面张力下的表面膜不稳定。因此,要使PS单分子膜既能在高表面张力下迅速吸附,又能在低表面张力下维持稳定,就需要单分子膜在压缩过程中有选择性地挤出那些非DPPC成分(如PG),在铺展过程中非DPPC成分又重新吸附到膜表面,从而确保肺泡的稳定,这就是Watkins于1968年提出的“挤出”假说。Bangham和Boo nman等分别报道了DPPC与PG混合而形成的单分子层膜的分析结果,也认为在膜压缩时PG成分从膜中被优先“挤出”。然而“挤出”假说至今还没有得到公认,仍有学者提出质疑。Rana等对DPPC-d62与DPPG(物质的量之比为7∶1)混合形成的单分子膜进行IR分析表明,在高表面压时,DPPC-d62与DPPG都表现出有序、定向,并没有发现DPPG“挤出”,首次得出了与“挤出”假说矛盾的结果。关于PS单分子膜上各组分的行为机理的讨论仍有待深入的研究。

2.SP-C在肺泡单分子膜中的行为机理的研究(www.daowen.com)

SP-C是由35个氨基酸残基组成的多肽结构,其碳末端的α-螺旋结构是极度疏水性,毫无疑问,α-螺旋结构会与磷脂分子相互作用。而至于SP-C的氮末端残基,由于Cys-5,Cys-6上两条棕榈酸链的存在预示着氮末端与磷脂相互作用的可能性,另外Cys-5, Cys-6,Lys-11,Arg-12为极性氨基,可与磷脂极性头基相互作用。特别是Lys-11, Arg-12在肺液中电离显正价,更易与带负电的磷脂酰甘油结合,而且大量实验表明SP-C对磷脂酰甘油(PG)脂膜的影响要大于对磷脂酰胆碱(PC)的影响。

根据“挤出”假说理论,非DPPC成分在单分子膜压缩时挤出,在膜扩展时重新插入,实验证明SP-C在挤出及挤出物的插入中起到重要作用。早在1986年Suzuki等实验得出SP-C能够促进磷脂在空气-水界面的吸附,随后实验证明SP-C在促进磷脂吸附到单分子膜上的能力大于SP-B和SP-A。许多实验已经对SP-C和脂双层结构之间的相互作用关系进行了研究。在铺展过程中,SP-C会促进磷脂分子随SP-C一起进入单分子膜中,其中α-螺旋与界面的倾斜角度会发生变化。利用示差扫描量热法(DSC)技术表明,SP-C具有扰乱磷脂聚合体的功能,并在扰乱过程中保持相对稳定。FLM技术显示,DPPC/DPPG/SP-C组成的混合单分子膜在压缩初期,混合单分子膜为LC与LE两相共存,继续压缩单分子膜,LE相成分挤出(非DPPG成分)。由于非DPPC成分被挤出,单分子膜中DPPC成分含量增加,从而促使单分子膜表面张力降低到零。挤出的磷脂并没有分散到底液中而是通过SP-C与单分子膜紧密相连。当单分子膜舒展时,挤出成分又重新插入单分子膜。而实验证明不含SP-C的磷脂单分子膜在压缩时不饱和成分也存在挤出,但挤出物质分散到底液中,当膜舒展时由于它们不能迅速插入单分子膜,导致单分子膜表面张力迅速增加。我们从SP-C的分子特性出发,提出整个呼吸循环过程中,SP-C在肺泡单分子膜中的行为机理模型,并通过挤出过程的数学模型和挤出物脂微囊结构的几何分析,进一步证明SP-C分子具有促进磷脂分子挤出和再吸附功能。

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