[發明專利]生物體內液各組分調控蛋白納米顆粒跨膜滲透壓的量化分析技術

有效

• 申請號: 202110303366.6
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113237807B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 郭軍;吳輝文;王圓圓;鄭子慧;陳佳慧;仇慧敏
• 申請（專利權）人: 南京中醫藥大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N13/04
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 蔣廈

本發明涉及一種生物體內液各組分調控蛋白納米顆粒跨膜滲透壓的量化分析技術，通過檢測生物體蛋白值含量或蛋白納米顆粒的大小和數量，結合各種離子和小分子化合物含量，并采用基于熒光共振能量轉移原理的中間纖維熒光張力檢測技術，獲得生物跨膜滲透壓值，評價生物體離子、小分子化合物和蛋白納米顆粒協同調控人體混合液跨膜滲透壓變化的經驗數量關系。建立生物體內液跨膜滲透勢能與蛋白納米顆粒、各種小分子化合物和離子含量的量值對應關系，以及相互間的協同和拮抗作用，解析生物體內液真實滲透勢能，據此用于臨床評價人體內液間水流動的方向以及水腫發生的潛在幾率，或篩選和鑒定與生物跨膜滲透勢能相關的各種疾病治療藥物。

技術領域

本發明涉及一種生物體離子、小分子化合物和蛋白納米顆粒混合溶液生物跨膜滲透壓的量化分析方法，具體是在生物體蛋白納米顆粒相關的生物大分子光學檢測和各種離子和小分子化合物含量測定基礎上，應用細胞熒光張力技術檢測獲取生物跨膜滲透壓經驗值，通過繪制生物滲透壓與離子、小分子化合物和蛋白顆粒的二維、或多維曲線，分析生物體內液的細胞跨膜滲透壓量值變化及其在相關疾病藥物篩選的評價方法。

背景技術

當前流行觀點認為：滲透壓的高低取決于溶液中溶質顆粒(分子或離子)數目的多少，而與溶質的種類和顆粒大小無關。人體血漿滲透壓(包括細胞滲透壓)接近300mOsm/L，相當于5790mmHg，其中，血漿蛋白形成的滲透壓(又稱膠體滲透壓)為25mmHg，相當于1.3mOsm/kg，據此膠體滲透壓在血液中的作用微乎其微。但是，國內臨床治療認為：膠體滲透壓不能等同于離子滲透壓，兩者對血漿滲透壓調節并不分享相似的機制！同時，按照范特霍夫滲透壓公式(第一屆諾貝爾化學獎得主)，0.9％NaCl溶液和1.9％尿素溶液滲透壓均為300mOsm/L。而當前生理實驗發現：0.85％(283mOsm/L，低于理論值)的NaCl溶液，能保持紅細胞形態穩定，為機體等滲液；1.9％尿素溶液，卻導致紅細胞立即發生溶血。因而，在人體內，其理論合理性令人質疑。

應該明確指出：滲透壓是基于半透明膜提出的物理學特征值，但是細胞的質膜與半透明膜有本質差異。由類脂雙分子層組成的細胞質膜，其離子和水進出受離子通道、轉運體和水通道的有序調節，這種特異性調節機制導致機體血漿、組織間隙液和細胞內液的離子組成和數值有顯著差異(血漿和組織間隙液以Na⁺為主，細胞內液以K⁺為主)，并形成機體細胞內負外正的“靜息電位”[6]，與物理滲透壓的形成有明顯區別。研究發現：等滲環境下，血漿白蛋白含量增加(細胞外滲透壓)能顯著誘導細胞內滲透勢能(離子和蛋白顆粒)的上調。提示：人體滲透勢能的改變受細胞外和細胞內滲透壓變化的協同調節，是細胞兩側“跨膜滲透壓”差，是人體動態變化過程(細胞能自主調節細胞內滲透勢能)，與物理概念中的離子或顆粒自由交換顯著不同(一邊增加一邊減少)。因而，采用傳統的滲透壓儀只檢測細胞內或細胞外滲透壓的單側滲透壓變化，來評價人體細胞“跨膜滲透勢能”的變化既不科學也不準確。

等滲環境下，細胞外蛋白或血漿白蛋白含量變化為什么能導致細胞內滲透勢能的改變？唐南(Donnan)效應或唐南平衡對此提供一個合理解釋。該理論認為：在生理pH環境中，蛋白納米顆粒能攜帶大量負電荷，形成固定的負電荷層(FCD)。它可以強烈吸附顆粒附近的陽離子，從而導致溶液游離陽離子濃度的降低，及胞膜間離子滲透壓的不平衡，也刺激了電壓門控離子通道的激活及細胞外陽離子的內流。而胞內陽離子積累又會形成膜間電荷梯度，即膜電位差，吸附陰離子流入，陰陽離子協同誘導細胞內總滲透壓的升高。

作為“蛋白納米顆粒”，生物體內液蛋白不僅能導致溶液中離子數量的變化，也能調控游離陽離子數量降低及膜電位的改變(或電驅動力)，參與細胞“去極化”或“超極化”的調節。電壓門控離子通道是調控細胞膜電位恢復及電勢能平衡的主要途徑。按照離子的選擇通透性，電壓門控離子通道可分為：鈣、鎂、鉀、鈉和氯等多種類型。因而，血漿中各種離子和小分子化合物的含量變化可能通過改變蛋白納米顆粒陽離子吸附能力以及細胞內電勢能改變調控電壓門控離子通道的開放程度，誘導離子內外流動，參與了細胞跨膜滲透壓及水流動的調節，是生物跨膜滲透壓改變的重要調控因素。