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. 論文摘要核心內容

 

研究通過開發 低氧采血管（Hypoxytube） 和 原位氧監測技術 發現：

 

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

 

抗壞血酸是維持低氧的關鍵：

 

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，補充抗壞血酸可恢復（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：

 

低氧環境保護氧化敏感物質（如泛醇，圖1I）；

 

循環白細胞線粒體豐度低，適應低氧環境（圖2D）。

 

 

2. 研究目的

 

量化 人血漿真實氧水平，揭示 抗壞血酸在維持血漿低氧中的作用機制，并探究其對血細胞生理及臨床輸血實踐的影響。

3. 研究思路

 

1.避免樣本預氧化：

 

設計 Hypoxytube（密封于氮氣環境，pO?=15.9 mmHg），對比商用采血管（pO?=75.7 mmHg）（圖1A）。

2.血漿pO?直接測量：

 

使用 Unisense微電極 原位檢測血漿pO?（圖1B-C）。

3.抗壞血酸功能驗證：

 

封閉系統（Oroboros儀）動態監測血漿氧消耗（圖1D）；

 

抗壞血酸補充/缺失實驗（圖1F, J-K）。

4.下游效應分析：

 

氧化敏感物質（泛醇、α-生育酚）穩定性（圖1I）；

 

白細胞線粒體豐度（免疫熒光/流式細胞術）（圖2）。

 

4. 關鍵數據及研究意義

(1) 血漿真實氧水平（圖1C）

 

 

數據：Hypoxytube測得人血漿pO?=8.4 mmHg（1.1% O?），顯著低于商用管（9.8 mmHg）。

 

意義：首次實驗證實血漿為 生理性低氧環境，推翻“血漿氧溶解度與水相似”的假設。

 

(2) 抗壞血酸的氧還原作用（圖1D-F）

 

 

數據：

 

新鮮血漿可消耗O?至無氧狀態（圖1D）；

 

氧化血漿喪失該能力，補充抗壞血酸（200 μM）可恢復（圖1F）。

 

意義：抗壞血酸通過 間接還原O?（非直接反應）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）

 

 

數據：抗壞血酸缺乏豚鼠（血漿抗壞血酸<2 μM）pO?升高至50.4 mmHg（vs. 對照組24.1 mmHg）。

 

意義：證實 抗壞血酸缺乏導致血漿氧水平失控，可能與壞血病病理相關。

 

(4) 低氧對細胞的影響（圖2D）

 

 

數據：循環白細胞（粒細胞、單核細胞、淋巴細胞）線粒體熒光強度（TMRM）顯著低于常氧培養細胞（HEK293T, Hep-G2）。

 

意義：白細胞通過 減少線粒體豐度 適應血漿低氧，避免氧應激損傷。

 

5. 結論

 

1.血漿是生理性低氧環境（pO?≈8.4 mmHg），由抗壞血酸驅動的氧還原反應維持。

2.抗壞血酸是核心調節因子：其濃度與氧消耗能力直接相關，缺乏時血漿氧水平失控。

3.低氧保護氧化敏感物質：如泛醇（還原型輔酶Q??），避免其氧化失活。

4.血細胞適應機制：白細胞低線粒體豐度是對血漿低氧的進化適應。

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電極的核心價值

(1) 技術應用場景

 

 

直接原位監測：

 

采用 針式微電極 直接插入采血管，實時測量血漿pO?（圖1B-C），避免樣本轉移導致的氧污染。

 

動態氧消耗分析：

 

在封閉系統（Oroboros儀）中實時記錄血漿氧還原速率（圖1D-E）。

 

(2) 關鍵數據貢獻

 

 

精準量化血漿pO?：

 

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

 

驗證抗壞血酸功能：

 

動態顯示抗壞血酸補充后血漿氧消耗速率恢復（圖1F）。

 

活體模型驗證：

 

在豚鼠模型中直接測量抗壞血酸缺乏導致的pO?升高（圖1K）。

 

(3) 研究意義

 

 

突破技術局限：

 

傳統方法（血氣分析儀）需樣本轉移，導致氧污染；Unisense電極實現 無損原位檢測。

 

機制解析：

 

明確抗壞血酸依賴的氧還原是主動耗氧過程，而非被動溶解平衡。

 

轉化醫學價值：

 

為優化輸血前血液保存（如抗壞血酸添加）提供技術支撐，減少血制品氧化損傷。

 

總結

 

本研究首次揭示 抗壞血酸通過還原O?主動維持血漿低氧，丹麥Unisense電極通過 精準原位監測pO?動態，為這一機制提供了不可替代的實驗證據。該發現不僅更新了對血漿氧環境的認知，還為壞血病病理、血制品保存及白細胞生理學研究提供了新視角。