Abstract
在本論文中, 我們探討人類紅血球細胞膜, 受酒精及單鏈卵磷脂影響, 所造成的生物物理特性的改變, 作為生物細胞膜受外來分子影響, 其生物物理反應的基礎研究。研究的內容將分為二個方向, 首先利用核磁共振技術, 研究人工細胞膜的脂質動性與其分子排列方式的相關性。而后應用此一技術, 探討酒精及單鏈卵磷脂對人類紅血球細胞膜的動性影響, 及其與其他生物物理性質的相關性。利用極化轉移及魔角旋轉的碳13核磁共振技術, 比較穿插式及非穿插式兩種卵磷脂脂變層的動性及排列方式。結果顯示, 在脂質相轉變溫度以下, 頭部的磷酸基(-P-O-C-) 在穿插式脂雙層的動性大於在正常脂雙層中的; 相反的, 介面部位的-C＝O,則動性較小。此一結果, 提供了脂質在不同的排列方式下, 分子的動性所受到影響的訊息。同時我們由升溫實驗發現, 溫度愈趨向相轉變溫度, 磷脂主要碳氫鏈的訊號愈往磁場偏移, 此一訊息, 提供我們一簡單測量膜上分子動性的方法。比較酒精及單卵鏈磷脂對人類紅血球細胞膜生物物理特性的影響, 結果顯示二者與細胞膜作用的方式, 明顯不同。在這實驗中, 我們發現, 酒精在一定時間內, 引起血球形變、膜黏滯係數及膜動性增加, 以至溶血, 幾乎都在相近的濃度範圍。而單鏈磷脂則先引外, 在造成相同程度的溶血情況下, 酒精對膜動性的影響, 遠大於單鏈卵磷脂。顯示二者的溶血機制有所不同。進一步探討二者的的溶血作用機制。我們得到一個結論: 酒精造成血球的溶血, 主要是經由『膠質滲透機制』。意即, 酒精在細胞膜上造成一些小破洞, 使細胞膜對小分子失去選擇性通透的能力, 但對大分子(如: 血紅蛋白)的通透, 仍具選擇性。此一作用造成膜內外滲透壓的不平衡, 終至細胞洚破。而單鏈卵磷脂在我們的實驗狀況下,顯示並非依此機制, 反而是溶出細胞膜上的組成, 為其可能引起血球破裂的原因。此外, 利用微管吸取技術與核磁共振的測量分析相配合, 我們測得單鏈磷脂造成細胞膜表面積的增加, 主要來自插入細胞膜內磷脂的分子表面積。進一步印證了細胞膜表面積的改變在細胞形態上所扮演的角色, 也為膜雙層偶合假說提供了定量的證據。