ヒト赤血球の膜流動性と細胞機能に対する膜コレステロールの増加の影響

コレステロールとリン脂質は、赤血球膜の2つの主要な脂質です。コレステロールは水に不溶性ですが、膜と血漿リポタンパク質の両方でリン脂質によって可溶化されます。さらに、コレステロールは膜とリポタンパク質間の交換を行います。これら2つのコンパートメントのリン脂質（C/PL）と比較したコレステロールの量に基づいて、平衡分割が確立されます。赤血球膜のC/PLの増加は、3つの条件下で研究されています。最初に、in vivoの自発的な増加が、重度の肝疾患の患者の赤血球で観察されています。第二に、in vivoの同様の赤血球の変化は、コレステロール豊富な食事をげっ歯類と犬に投与することにより誘発されています。第三に、膜コレステロールの増加は、1.0を超えるC/PLを有するコレステロール - リン脂質分散液（リポソーム）でリポタンパク質環境のC/PLを濃縮することにより、in vitroで誘導されています。いずれの場合も、プラズマ環境のC/PLと赤血球膜のC/PLとの間には密接な関係があります。in vivoでは、赤血球膜のC/PLモル比は、通常の値0.09-1.0から2.0に達していない値の値までの範囲です。in vitroでは、この比率は3.0に近づきます。赤血球膜のコレステロール濃縮は、ジフェニルヘキサトリエン（DPH）などの疎水性蛍光プローブの回転拡散によって評価されるように、膜脂質流動性に直接影響します。赤血球膜C/PLの増加と、1.0から2.0の膜C/PLの範囲にわたる膜流動性の減少の間に密接な相関が存在します。ただし、膜C/PLが2.0--3.0に増加すると、流動性のさらなる変化はほとんど発生しません。赤血球膜のコレステロール濃縮は、細胞の輪郭の変換に関連しており、これは冗長で折り畳まれており、これはin vitroでの赤血球ろ過性の低下に関連しています。脾臓の存在下でのin vivoでの循環は、細胞の形状をさらに胆嚢の存在下では、脾臓の存在下では、胆汁に豊富な赤血球の生存率が低下し、コレステロールが豊富な赤血球の生存が減少します。活性Na-K輸送は、ヒト赤血球のコレステロール濃縮の影響を受けませんが、いくつかのキャリア媒介輸送経路が阻害されます。Na + Kの共輸送にこの効果を実証し、同様の結果は、有機酸輸送とエリスリトールやグリセロールなどの小さな中性分子の輸送の研究において他の結果によって得られました。したがって、赤血球C/PLは、プラズマ環境のC/PLに敏感です。膜C/PLの増加は膜流動性の低下を引き起こし、これらの変化は膜透過性の低下、細胞の輪郭とろ過性の歪み、in vivoでの赤血球の生存の短縮に関連しています。

Cholesterol and phospholipid are the two major lipids of the red cell membrane. Cholesterol is insoluble in water but is solubilized by phospholipids both in membranes and in plasma lipoproteins. Morever, cholesterol exchanges between membranes and lipoproteins. An equilibrium partition is established based on the amount of cholesterol relative to phospholipid (C/PL) in these two compartments. Increases in the C/PL of red cell membranes have been studied under three conditions: First, spontaneous increases in vivo have been observed in the spur red cells of patients with severe liver disease; second, similar red cell changes in vivo have been induced by the administration of cholesterol-enriched diets to rodents and dogs; third, increases in membrane cholesterol have been induced in vitro by enriching the C/PL of the lipoprotein environment with cholesterol-phospholipid dispersions (liposomes) having a C/PL of greater than 1.0. In each case, there is a close relationship between the C/PL of the plasma environment and the C/PL of the red cell membrane. In vivo, the C/PL mole ratio of red cell membranes ranges from a normal value of 0.09--1.0 to values which approach but do not reach 2.0. In vitro, this ratio approaches 3.0. Cholesterol enrichment of red cell membranes directly influences membrane lipid fluidity, as assessed by the rotational diffusion of hydrophobic fluorescent probes such as diphenyl hexatriene (DPH). A close correlation exists between increases in red cell membrane C/PL and decreases in membrane fluidity over the range of membrane C/PL from 1.0 to 2.0; however, little further change in fluidity occurs when membrane C/PL is increased to 2.0--3.0. Cholesterol enrichment of red cell membranes is associated with the transformation of cell contour to one which is redundant and folded, and this is associated with a decrease in red cell filterability in vitro. Circulation in vivo in the presence of the spleen further modifies cell shape to a spiny, irregular (spur) form, and the survival of cholesterol-rich red cells is decreased in the presence of the spleen. Although active Na-K transport is not influenced by cholesterol enrichment of human red cells, several carrier-mediated transport pathways are inhibited. We have demonstrated this effect for the cotransport of Na + K and similar results have been obtained by others in studies of organic acid transport and the transport of small neutral molecules such as erythritol and glycerol. Thus, red cell membrane C/PL is sensitive to the C/PL of the plasma environment. Increasing membrane C/PL causes a decrease in membrane fluidity, and these changes are associated with a reduction in membrane permeability, a distortion of cell contour and filterability and a shortening of the survival of red cells in vivo.