1、 环境变化对人体 ATPase 的影响作者： 张成友 刘兵柱 谭家勋 刘瑞雪 范兰芳【关键词】 环境变化【摘要】 目的 探讨高原缺氧对正常人体内 ATP 酶活性的影响。方法 测定 75 人进入高原 36h 及适应 60 天后 ATP 酶活性的变化。用定磷法测定红细胞中的 ATP 酶活性。结果 进入高原 60 天后比进入高原 36h 的 ATP 酶活性差异有显著性（P0.01）。结论 高原缺氧环境对人体内的 ATP 酶活性有影响，并给机体适应高原带来负面效应。关键词 ATP 酶 高原 适应The effect of environmental change on human bodys ATPa
2、se .【Abstract】 Objective Our aims were to investigate the effect of the anoxicplateau environment on ATPase activity and the adaptability of healthy human body.Methods We measured the ATPase activity samples of75healthy persons twice at ainterval of60days.The first measurementwas taken in the first3
3、6hours right after the samples entered into the anoxic plateau environment，and the second measurement was taken60days later when the samples had adapted the anoxic plateau environment.Then we contrasted the variations of ATPase activity which the two measurements revealed.The ATPase activity in eryt
4、hrocytes was measured with AmmoniumMolybdate method.Results In the first36hours，ATPase activity of the samples was almost at the same level as those healthy people who live in the plain regionenvironment where there is enough oxygen.But after60days when the samples had adapted the anoxic plateau env
5、ironment，the level of ATPase activity of the samples was significant lower than that in the first36hours.（P0.01）.Conclusion Theenvironment can influence ATPase activity of human body.Especially，The anoxic plateau environment has a negative effect on ATPase activity and the adaptabilityof human body.
6、Key words ATPase Plateau Adapt高原环境对人体影响的第一要素就是缺氧，机体在这种环境条件下生存，体内的物质代谢、能量供需及细胞呼吸都会发生相应的适应性变化，尤其是进入这种环境的初期 1，2 ，实验研究还发现急进高原对人体的免疫功能也有较明显的影响 3 。为进一步研究、了解这种高原环境条件对人体红细胞中的几种 ATP 酶（ATPase）的影响，实验选择 75 例健康成人，在他们进入高原及一段时间后采集同一批人的血液标本，来研究进入这种环境初期的一段时间内人体 RBC 中 ATPase 活性的变化情况。1 材料与方法1.1 标本来源与处理 选择江苏、河南两省健康体检合格
7、，1822周岁的男性应征入伍青年 75 人，在他们进入高原环境（海拔2300m）36h 内采集一次血液标本，等他们在该地区生活工作 60 天后，再次采集同一批人员的血液标本进行实验研究，以观察体内RBC 中 ATPase 的变化情况。1.2 检测项目与方法 测定 RBC 中钠-钾-ATP 酶（Na + -K + -ATPase），钙 -ATP 酶（ Ca 2+ -ATPase），钙-镁-ATP 酶（Ca 2+ -Mg 2+ -ATPase）和血清中的肌酸激酶（CK）; 前 3 个酶测定选用南京建成生物工程研究所的试剂盒（酶的单位定义:每小时每 10 7 个红细胞中的 ATPase 分解 ATP
8、 产生 1.0mol 无机磷的酶为 1 个ATPase 活力单位，即 mol Pi10 7 RBC -1 h -1 ），CK 选用北京柏定生物工程公司的试剂盒（速率法），实验测定过程中，均按说明书要求操作测定，最后对实验结果进行统计分析处理（xs）。1.3 仪器设备 雷杜 RT-1904C 型生化仪，Symxe F-800 血细胞分析仪。2 结果对 75 人进入高原 36h，生活适应 60 天后的 4 项测定结果显示，环境条件的改变和高原缺氧对这 4 种酶的活性均有不同程度的影响，并具有统计学差异，结果见表 1。3 讨论ATPase 是生物体内广泛存在的一种极为重要的细胞膜上的酶，它的功能主要
9、是维持细胞内外的离子及渗透压平衡、跨膜电化学和细胞的能量代谢。由于该酶耗能产热量占细胞总热能的 50%，故ATPase 活性的降低，将会导致细胞内能量代谢、离子转运和信号转导障碍，从而影响细胞的正常功能。有资料表明生物体内 ATPase活性还随年龄变化酶活性也会有不同程度的改变。ATPase 属于细胞膜酶，因此，生物细胞膜及细胞器膜脂的性状，会直接影响膜脂双层中磷脂分子的运动状态、膜蛋白功能和膜蛋白分子的运动。随膜脂分子运动性状的改变，膜上的 ATPase 水解活性会降低。膜的性状还与膜上的脂质过氧化反应和体内抗氧表 175 人进入高原不同时段 4 种酶活性变化 注: mol Pi10 7 R
10、BC -1 h -1 化作用有关，因为膜脂质过氧化反应能使膜上的磷脂发生交联，使膜脂质分子排列的有序性及分子运动发生改变，引发膜的流动性下降，同时质膜中的ATPase 活性受到影响，最终造成细胞内外的离子浓度失衡，细胞的正常功能受损，能量代谢失调而引发疾病及组织损伤。Na + -K + -ATPase 是多种细胞膜上的转运蛋白酶中的一种，存在于大多数真核细胞中，其生物活性在不同的组织细胞有较大差异。如具有兴奋性和分泌功能组织细胞中的 Na + -K + -ATPase 活性就很强，在一般非兴奋性和非分泌性细胞中的 Na + -K + -ATPase 活性就会弱一些。Na + -K + -ATP
11、ase 利用水解一个分子 ATP 的能量，可将 3 个 Na + 排出到细胞外，同时从胞外将 2 个 K + 泵入细胞内，所以 Na + -K + -ATPase 的数质量是转运并维持细胞跨膜 Na+ 、K + 浓度的基础。在体内各种 ATPase 发挥泵功能时，都是靠 ATPase 分子的构型在胞膜的两侧具有不同的构型变化来完成离子转运的，在这个过程中，必须有 ATP 提供能量，所以 ATPase 消耗的能量主要是用于维持细胞内外的离子平衡及膜电位平衡。如实验测得 75 人进入高原 36h与 60 天后的 Na + -K + -ATPase 活性比较，差异有非常显著性（P0.01），说明人体
12、在缺氧情况下生存。对 ATPase 活性有一定的抑制作用，这种结果与我们以前的其它实验研究结果是一致的 1，2 。RBC 虽不具有兴奋性及分泌功能，但在胞膜上同时具有 Na + -K + -ATPase、Ca 2+ -ATPase 和 Ca 2+ -Mg 2+ -ATPase，它们主要是维持 RBC 内外的钾、钠、钙、镁等的平衡。当然 RBC 膜上的 Ca 2+ -ATPase、 Ca 2+ -Mg 2+ -ATPase 的功能活性还受钙调素（CaM）的调节。人体中的 RBC 是悬浮于血液中的无核成熟细胞，也没有线粒体及肌质网等细胞器，在 RBC 膜上也没有 Na + -Ca 2+ 交换系统（
13、模式），主要靠 Ca 2+ -Mg 2+ -ATPase 来完成 RBC 内外的 Ca 2+ 平衡，它在 RBC 中主要起稳定细胞膜及细胞形态的作用。邱仞之等在研究环境高温时发现，RBC 内的 CaM 与 Ca 2+ -Mg 2+ -ATPase 在热应激时活性都有有明显下降，长期从事高温作业人员血中口形 RBC、靶形 RBC 增多 4 。我们的实验结果显示，60 天后的 3 种 ATPase 活性比刚进入 36h都有明显降低（P0.05），并具有统计学意义。在测定的 CK 活性显示，进入 60 天后比刚进入 36h 有明显增加，表明缺氧对人体的骨骼肌、心肌等有一定的影响。分析原因，主要还是缺
14、氧致机体内的有氧氧化不足，无氧酵解增加及 ATPase 活性下降等许多综合因素造成肌肉组织的能量供应及代谢障碍造成 CK 活性升高。同时，从测定的 RBC 中的 3 种 ATPase 活性的改变情况分析，肌肉组织及其它脏器组织中的一些细胞膜上的 ATPase 活性也会有不同程度的影响，会给人体适应高原环境带来不利的影响。这种改变在适应的前期会更明显一些，只有经过更长时间的适应、调节和再平衡后才能基本适应这种环境。但可能有少数人员，从他一进入高原到终身都不能适应，这主要表现在他进入的早期就会出现明显的不适及病理生理改变而发生严重的高原反应或高原疾病。我们在另一项实验研究中发现，成人在进入高原 2 个月后，体内 RBC 的平均体积比36h 有增加 5 ，通过 ATPase 的测定分析，证明 RBC 体积的变化与 ATPase 活性下降、胞膜内外离子浓度改变有关。RBC 膜内外的正常离子平衡被打破，经过 2 个月的适应需要新建立起新的动态平衡，但 RBC 内外其它的相关离子浓度增加而引细胞膜和细胞形态的改变，同时缺氧造成 ATP 供应不足也是一个重要因素。
