Ascorbate maintains a low plasma oxygen level

抗壞血酸保持低血漿氧水平

來源：Scientific Reports | (2020) 10:10659

 

1. 論文摘要核心內(nèi)容

 

研究通過開發(fā) 低氧采血管（Hypoxytube） 和 原位氧監(jiān)測(cè)技術(shù) 發(fā)現(xiàn)：

 

人血漿實(shí)際氧分壓極低：僅 8.4 mmHg（1.1% O?）（圖1C），遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)理論值（30-50 mmHg）。

 

抗壞血酸是維持低氧的關(guān)鍵：

 

新鮮血漿中抗壞血酸（49.5 μM）通過還原O?消耗氧氣（圖1D-E）；

 

氧化后血漿（抗壞血酸<2 μM）喪失氧還原能力，補(bǔ)充抗壞血酸可恢復(fù)（圖1F）；

 

抗壞血酸缺乏的豚鼠血漿pO?顯著升高（50.4 vs. 24.1 mmHg）（圖1J-K）。

 

生理意義：

 

低氧環(huán)境保護(hù)氧化敏感物質(zhì)（如泛醇，圖1I）；

 

循環(huán)白細(xì)胞線粒體豐度低，適應(yīng)低氧環(huán)境（圖2D）。

 

 

2. 研究目的

 

量化 人血漿真實(shí)氧水平，揭示 抗壞血酸在維持血漿低氧中的作用機(jī)制，并探究其對(duì)血細(xì)胞生理及臨床輸血實(shí)踐的影響。

3. 研究思路

 

1.避免樣本預(yù)氧化：

 

設(shè)計(jì) Hypoxytube（密封于氮?dú)猸h(huán)境，pO?=15.9 mmHg），對(duì)比商用采血管（pO?=75.7 mmHg）（圖1A）。

2.血漿pO?直接測(cè)量：

 

使用 Unisense微電極 原位檢測(cè)血漿pO?（圖1B-C）。

3.抗壞血酸功能驗(yàn)證：

 

封閉系統(tǒng)（Oroboros儀）動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)血漿氧消耗（圖1D）；

 

抗壞血酸補(bǔ)充/缺失實(shí)驗(yàn)（圖1F, J-K）。

4.下游效應(yīng)分析：

 

氧化敏感物質(zhì)（泛醇、α-生育酚）穩(wěn)定性（圖1I）；

 

白細(xì)胞線粒體豐度（免疫熒光/流式細(xì)胞術(shù)）（圖2）。

 

4. 關(guān)鍵數(shù)據(jù)及研究意義

(1) 血漿真實(shí)氧水平（圖1C）

 

 

數(shù)據(jù)：Hypoxytube測(cè)得人血漿pO?=8.4 mmHg（1.1% O?），顯著低于商用管（9.8 mmHg）。

 

意義：首次實(shí)驗(yàn)證實(shí)血漿為 生理性低氧環(huán)境，推翻“血漿氧溶解度與水相似”的假設(shè)。

 

(2) 抗壞血酸的氧還原作用（圖1D-F）

 

 

數(shù)據(jù)：

 

新鮮血漿可消耗O?至無氧狀態(tài)（圖1D）；

 

氧化血漿喪失該能力，補(bǔ)充抗壞血酸（200 μM）可恢復(fù)（圖1F）。

 

意義：抗壞血酸通過 間接還原O?（非直接反應(yīng)）維持低氧，需血漿其他組分（如白蛋白）參與。

 

(3) 抗壞血酸缺乏模型（圖1J-K）

 

 

數(shù)據(jù)：抗壞血酸缺乏豚鼠（血漿抗壞血酸<2 μM）pO?升高至50.4 mmHg（vs. 對(duì)照組24.1 mmHg）。

 

意義：證實(shí) 抗壞血酸缺乏導(dǎo)致血漿氧水平失控，可能與壞血病病理相關(guān)。

 

(4) 低氧對(duì)細(xì)胞的影響（圖2D）

 

 

數(shù)據(jù)：循環(huán)白細(xì)胞（粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、淋巴細(xì)胞）線粒體熒光強(qiáng)度（TMRM）顯著低于常氧培養(yǎng)細(xì)胞（HEK293T, Hep-G2）。

 

意義：白細(xì)胞通過 減少線粒體豐度 適應(yīng)血漿低氧，避免氧應(yīng)激損傷。

 

5. 結(jié)論

 

1.血漿是生理性低氧環(huán)境（pO?≈8.4 mmHg），由抗壞血酸驅(qū)動(dòng)的氧還原反應(yīng)維持。

2.抗壞血酸是核心調(diào)節(jié)因子：其濃度與氧消耗能力直接相關(guān)，缺乏時(shí)血漿氧水平失控。

3.低氧保護(hù)氧化敏感物質(zhì)：如泛醇（還原型輔酶Q??），避免其氧化失活。

4.血細(xì)胞適應(yīng)機(jī)制：白細(xì)胞低線粒體豐度是對(duì)血漿低氧的進(jìn)化適應(yīng)。

5.臨床啟示：輸血前血液保存需避免氧暴露，以維持血制品完整性。

 

6. 丹麥Unisense電極的核心價(jià)值

(1) 技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景

 

 

直接原位監(jiān)測(cè)：

 

采用 針式微電極 直接插入采血管，實(shí)時(shí)測(cè)量血漿pO?（圖1B-C），避免樣本轉(zhuǎn)移導(dǎo)致的氧污染。

 

動(dòng)態(tài)氧消耗分析：

 

在封閉系統(tǒng)（Oroboros儀）中實(shí)時(shí)記錄血漿氧還原速率（圖1D-E）。

 

(2) 關(guān)鍵數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)

 

 

精準(zhǔn)量化血漿pO?：

 

揭示人血漿真實(shí)氧水平（8.4 mmHg），推翻理論估值（30-50 mmHg）（圖1C）。

 

驗(yàn)證抗壞血酸功能：

 

動(dòng)態(tài)顯示抗壞血酸補(bǔ)充后血漿氧消耗速率恢復(fù)（圖1F）。

 

活體模型驗(yàn)證：

 

在豚鼠模型中直接測(cè)量抗壞血酸缺乏導(dǎo)致的pO?升高（圖1K）。

 

(3) 研究意義

 

 

突破技術(shù)局限：

 

傳統(tǒng)方法（血?dú)夥治鰞x）需樣本轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致氧污染；Unisense電極實(shí)現(xiàn) 無損原位檢測(cè)。

 

機(jī)制解析：

 

明確抗壞血酸依賴的氧還原是主動(dòng)耗氧過程，而非被動(dòng)溶解平衡。

 

轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)價(jià)值：

 

為優(yōu)化輸血前血液保存（如抗壞血酸添加）提供技術(shù)支撐，減少血制品氧化損傷。

 

總結(jié)

 

本研究首次揭示 抗壞血酸通過還原O?主動(dòng)維持血漿低氧，丹麥Unisense電極通過 精準(zhǔn)原位監(jiān)測(cè)pO?動(dòng)態(tài)，為這一機(jī)制提供了不可替代的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。該發(fā)現(xiàn)不僅更新了對(duì)血漿氧環(huán)境的認(rèn)知，還為壞血病病理、血制品保存及白細(xì)胞生理學(xué)研究提供了新視角。