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近几十年来,人们自身生存环境的变化越来越在世界范围内得到关注。目前,随着臭氧层的不断破坏,大量的紫外线直接到达地球。适当的紫外辐射对人体有益,但过量的紫外辐射则会引起机体损伤。紫外线可以分为三个波段:UVA(320nm-400 nm)、UVB(280 nm-320 nm)和UVC(200 nm-280 nm),其中UVB波段对机体的危害最大。红细胞,作为人体内运输氧气的主要载体,在过量紫外辐照引起的损伤方面并没有得到充分的研究。本论文通过UVB紫外光源构建不同程度的红细胞光氧化模型。通过共聚焦显微拉曼光谱仪对不同程度光氧化损伤的完整红细胞、红细胞膜及血红蛋白进行研究。实验结果表明:
(Ⅰ)在光氧化状态下的完整红细胞拉曼光谱中,随着UVB辐照时间的增加,位于1640cm-1处的标记红细胞内氧气含量的拉曼峰强度增加,而位于1605 cm-1处的红细胞去氧合标记峰逐渐减小,并在UVB暴露时间累积到30 min时,此峰消失,标记着红细胞过氧化状态的出现。在整个UVB辐照过程中,红细胞处于氧化压力下,同时红细胞内的自由基等高活性产物不断累加,这部分高氧化性的产物将对红细胞膜及血红蛋白造成损伤。
(Ⅱ)红细胞膜的形变能力是红细胞向人体内各个组织器官输运氧气的保障。在不同氧化压力下的红细胞膜损伤研究中,我们用位于1126cm-1(C-C骨架全反式构象(trans))及1082cm-1(C-C骨架扭曲构象(gauche))处拉曼峰的强度计算红细胞膜内中链内纵向有序性参数Strans。结果表明,随着UVB辐照时间的累加,红细胞内积累的高活性产物将使得红细胞膜中的不饱和键氧化,从而使得红细胞膜的形变能力下降,脆性增加。同时,在位于1302 cm-1、1430 cm-1及1452 cm-1三个归属于膜蛋白二级结构的拉曼峰强度也有着明显变化,说明红细胞膜蛋白主链中的二级结构也受到损伤。
(Ⅲ)血红蛋白是红细胞运送氧气的主要媒介。每个血红蛋白分子是由4个多肽亚基组成,两个是α亚基,另外两个是β亚基,每一个亚基内包络一个血红素分子。当红细胞内的过氧化物大量积累时,部分过氧化物将使得血红蛋白中的二价铁离子氧化成三价铁离子,从而减弱血红蛋白的携氧能力。同时,在不同程度的氧化压力下的血红蛋白拉曼光谱中,位于1399 cm-1处标记血红素聚集的谱峰强度也有所增加。说明,由于高氧化性产物的袭击而导致血红蛋白变性,从而使得血红蛋白分子内的血红素聚集。