红细胞结构与功能

第二节　红细胞结构与功能

红细胞膜参与细胞运输、信息传递、血型抗原、免疫反应、免疫调节及出凝血调节等反应，对机体的生长、发育、维持物质代谢动态平衡等方面起着重要的作用。

一、红细胞膜的组成

将红细胞置于适当pH的低渗溶液内，血红蛋白溢出红细胞外，可得到完整的红细胞膜，通常称血影（ghost）。人的红细胞膜由蛋白质、脂类、糖类及无机离子等组成。其中蛋白质占49.3%、脂质42%、糖类8%，红细胞膜的特点是脂质含量高，蛋白质与脂质的比例1 : 1。比值变化与膜的功能密切相关。

（一）膜糖类　红细胞膜上的糖类很多，有葡萄糖、半乳糖、甘露糖、岩藻糖、唾液酸，含量较多的有乙酰半乳糖胺和N-乙酰神经氨酸。膜上的糖都与蛋白质或脂质结合以糖蛋白或糖脂蛋白形势存在，由于糖蛋白的糖链大多数存在于膜外，有受体反应、抗原性、信息传递等多种功能。故有细胞“天线”之称。

（二）膜脂质

1.磷脂与胆固醇　膜脂质主要由磷脂及胆固醇组成。其中磷脂占60%，胆固醇和中性脂肪酸占33%，其余是糖脂类化合物。磷脂主要是磷脂酰胆碱（PC），占28%；磷脂酰乙醇胺（PE），占27%；磷脂酰丝氨酸（PS），占14%；鞘磷脂（SM），占27%；磷脂酰肌醇（PI），磷脂酸和溶血磷脂酰胆碱约占2%～3%。各种磷酸所含的脂肪酸都不同，但脂肪酸含量依饮食及外界环境的改变而异。

红细胞不能合成脂肪酸，主要与血浆中的脂肪酸进行交换更新。磷脂中以PC交换最快1%/小时，SM最慢。红细胞膜含游离胆固醇较多，胆固醇酯较少。胆固醇含量与磷脂比值约为0.8～1.0。胆固醇在膜中可能起调节脂质物理状态的作用。通过磁共振研究，发现胆固醇与磷脂的碳氢链有相互作用。

2.糖脂　糖脂有多种，红细胞膜上的糖脂属鞘糖脂。鞘糖脂是以鞘氨醇为骨架，通过酰胺键与一个脂肪酸相连，其极性头部是单糖或多糖。红细胞膜上的糖脂种类很多，其主要差异是糖的组分及结构不同、糖与糖的连接的复杂性。鞘糖脂有很多功能，如红细胞膜抗原性，细胞表面的黏附、细胞与细胞间的相互作用等均与糖脂有关。

（三）膜蛋白　红细胞膜蛋白质分为外周蛋白和内在蛋白。采用十二烷基磺酸钠聚丙烯酰胺电泳（SDS-PAGE）可将红细胞膜的蛋白质分成7（或8）条主带，按Fairbank分别命SDS-PAGE带命名，名为1，2，3，4，5，6，7，8。当红细胞膜用Triton-100处理约1小时，去除大部分膜磷脂及胆固醇，余下的膜在相差显微镜下观察仍为双凹圆盘形，这时的膜组成有区带1、2、2.1、4.1、4.9及5，这些蛋白被称为“膜骨架蛋白”（cytoskeleton protein）或Triton壳（Triton shell），它们在维持红细胞形态及功能上起着重要的作用。

1.带1和带2蛋白　区带1和2蛋白总称为收缩蛋白（spectrin），位于红细胞膜内侧，是红细胞膜骨架蛋白中最主要的组成部分，收缩蛋白由α和β亚基组成，分子量分别为240KD和220KD。α亚基有22个片段，1～9及12～19片段有高度同源，称重复单位，每个重复单位有106个氨基酸；第 11、12、22片段同源性比较差；第10及22片段有150个氨基酸。如用胰蛋白酶水解，可形成5个区，即aⅠ～aⅤ。许多遗传性溶血病，变异多集中在aⅠ区。β亚基由19个

重复单位组成，如用胰蛋白酶水解，可分4个区，称βI～βIV。二者按首尾相反方向扭合形成二聚体，二聚体再以首尾相联形成四聚体，红细胞膜上多以四聚体形式存在。

2.带2-3间蛋白　在区带2-3之间可见多条小带，分别称2.1…2.5等蛋白。2.1蛋白又称“锚蛋白”（ankyrin），分子量为215KD，一分子2.1蛋白可与一个收缩蛋白四聚体结合。膜骨架通过锚蛋白固定于质膜上。2.1蛋白可分三个部分：N末端为 90KD，有与区带3蛋白结合部位；中间部分是62KD，有收缩蛋白及波形蛋白（vimetin）结合部位；C端为55KD，此区称调节区或可变区。带2.2可能即是它的变异体，其作用可能是维持2.1蛋白稳定的立体构形，2.1蛋白还有一个特点，即它在蛋白翻译后再进行脂肪酸（棕榈酸）酰化。

3.带3蛋白　区带3蛋白是贯穿膜脂双层的内在蛋白，多以二聚体形式存在，分子量约为 93KD。它与水及阴离子（Cl，HCO3）运转有关，所以又称为“阴离子通道”。它是糖蛋白，大约含5%～8%的糖（半乳糖、乙酰氨基葡萄糖、岩藻糖、甘露糖、乙酰氨基半乳糖）。用胰糜蛋白酶水解带3蛋白，可将其分成三部分：膜外侧近血浆面，含有大量糖；跨膜区，肽链多由疏水氨基酸组成，穿过膜14次，靠近膜内侧富含赖氨酸残基，带正电荷，可能即是转运阴离子的部位，HCO3与Cl交换，运转速度极快，每秒可运转10～10个分子；第三段伸入胞浆区，这一段多肽很活跃，有大量酸性氨基酸残基，可与血红蛋白、3-磷酸甘油醛脱氢酶、醛缩酶、区带4.1、4.2及收缩蛋白等许多蛋白结合。带3蛋白其运转特点是双向的，依生理条件而异，以此来维持离子平衡。

4.带4蛋白　区带 4 蛋白位于红细胞膜内侧，在电泳图谱中可分为几条小带，分别称为4.1、4.2…4.5蛋白等。

（1）4.1蛋白：4.1蛋白形态呈球状，有2个亚基，称为4.1a和4.1b。4.1a/4.1b在正常红细胞中有一定的比值。其比值随红细胞的老化而增加。用胰蛋白酶处理，可将蛋白分为四个区：一区为30KD的基本区，富含胱氨酸，糖基化及磷酸化部位均在此，是血型糖蛋白及带3蛋白结合区；二区为16KD；三区为8KD，有收缩蛋白及肌动蛋白结合位点；四区为C末端，是可变区，4.1a、4.1b即在此区有差异，4.1a是24KD，4.1b是22KD，二者只差几十个氨基酸残基。

（2）4.2蛋白：4.2蛋白的分子量约为72KD，在膜内多以寡聚体形式存在，可与带3蛋白、2.1及4.1蛋白结合，以稳定2.1蛋白与带3蛋白的结合。

（3）4.9蛋白（dematin）：有3个亚基：一个52KD，两个48KD。在溶液中以二硫键交联成四聚体，可结合在肌动蛋白微丝表面。4.9蛋白能与带3蛋白结合，极易被依赖cAMP激酶、Ca²⁺ 激活的激酶和蛋白激酶C磷酸化。可能以磷酸化及脱磷酸化调节结构变化。

（4）P蛋白：分子量为55KD，与4.9蛋白接近，因而在 SDS-PAGE中在4.9的位置。P在红细胞膜上不是单独存在，它与4.1蛋白，血型糖蛋白C形成聚体，维持膜的稳定性。4.1蛋白缺失，会导致P的丢失。

5.带5蛋白　区带5蛋白即肌动蛋白（actin），分子量为45KD，结构与肌肉中提取的肌动蛋白极为相似。红细胞肌动蛋白有两种形式：一种是纤维状（faction），由12～14个肌动蛋白聚合而成，长约7nm；另一种为球状（gactin）。肌动蛋白与收缩蛋白结合时呈球状，与质膜相联时为纤维状。在此区内还有一个蛋白称原肌球调节蛋白（tropomodulin），分子量为43KD，它是原肌球蛋白与肌动蛋白结合的产物，可稳定原肌球蛋白与肌动蛋白形成的微丝，可能与细胞分化及细胞形态发生有关，但还有待进一步证实。

6.带6蛋白　区带6蛋白位于红细胞膜内侧，分子量为35KD，具有3-磷酸甘油醛脱氢酶活性。

7.带7蛋白　区带7蛋白分子量为29KD，有人认为它似肌钙蛋白，也有人认为它有Ca²⁺-ATP酶活性。与此分子量相近的还有一个蛋白称原肌球蛋白（tropomyosin），在SDS-PAGE中与带7同区，但不是同一个蛋白。它有两个亚基，分子量为29KD及27KD，每个分子原肌球蛋白可与6～7个肌动蛋白单体结合。所以提出原肌球蛋白是束缚肌动蛋白的，以保证它的生理功能。最近报道在红细胞膜上有找到一个蛋白称口蛋白（stomation），分子量为31KD，与区带7相近，称7.2b蛋白，可能与离子通透有关。7.2b它还有两个同型物，SLP-1；SLP-2（stomation like protein-1，2），SLP-1存在于非红系细胞，SLP-2存在成熟红细胞膜上，可与膜内在蛋白及骨架蛋白结合，以调节离子转运。

8.加合素（adducin）　由分子量为100和105KD 的两个亚基组成，电镜下呈不规则盘状，每个红细胞有3万个分子，加合蛋白与收缩蛋白及肌动蛋白复合物结合，在其亚基上有与钙调蛋白的结合点，在Ca²⁺　存在下，可与钙调蛋白形成Ca²⁺　钙调蛋白-加合素复合体，使收缩蛋白与肌动蛋白结合减弱。因此，加合素通过Ca²⁺ 和钙调蛋白影响骨架稳定性，从而影响红细胞的形态。

9.血型糖蛋白（glycophorin）　血型糖蛋白（GP）红细胞膜中含量很多，但用一般蛋白染色方法无法将其显示出来，需用过碘酸－雪夫试剂（PAS）染色才能显示。红细胞膜上有5种糖蛋白，分别称为GPA（或称PAS1）、GPB（PAS2）、GPC（PAS3）、GPD（PAS4）、GPE（PAS5）。最近从遗传染色体部位分析，将5种GP 分成两族：一族是GPA、GPB及GPE；另一族是GPC及GPD。

（四）膜酶　红细胞膜的酶可分为两大类：一类位于膜上，胞浆内不存在，如核苷酸代谢酶类（腺苷酸环化酶等）、糖代谢酶类、ATP酶（Na⁺，K⁺-ATP酶、Ca²⁺，Mg²⁺ -ATP酶）、蛋白激酶及乙酰胆碱酯酶等；另一类在膜与胞浆中均存在，如某些磷酸酶类（酸性磷酸酶、2，3-二磷酸甘油酸磷酸酶等）、葡萄糖代谢酶类（3-磷酸甘油醛脱氢酶、乳酸脱氢酶等）、谷胱甘肽代谢酶类（谷胱甘肽还原酶、谷胱甘肽过氧化物酶）。以上两大类酶类不能截然分开，由于处理红细胞方法不同，可使酶失去本性，发生聚集或解聚，会得到不同的结果。

三、红细胞膜的结构

红细胞膜的结构与其他细胞膜相似，根据流动镶嵌学说的基本论点，红细胞膜以脂质双层构成膜的支架，内外两层脂类分子分布是不对称的，蛋白质镶嵌在脂质双层。红细胞膜的理化性质亦遵循生物膜的一般规律，详见生物膜结构与功能。

（一）细胞膜的不对称性　红细胞膜的不对称性（asymmetry）是指红细胞膜脂双层的内外两层脂类分子分布的不均一及物理性质的不同，以及膜蛋白在膜内外两侧分布也是不对称性。

1.膜脂质的不对称性　红细胞膜脂质双层中脂类分子呈不对称性分布，其外层脂类富含PC和SM，内层脂类以PS和PE为主，用生物生理方法测定红细胞膜的流动性密度，发现膜脂质双层的外层脂类分子密度大于内层，流动性也大于内层。膜脂的不对称分布与膜的结构与功能密切相关，如果脂质双层的某一层发生变化，都会使红细胞形态发生变化。在体外实验中将溶血磷脂酰胆碱插入到膜脂质双层的外层，结果发现红细胞形态转变成棘状；若是插入到脂质双层和内层，则变为口形红细胞，表明脂质不对称分布是维持红细胞正常形态的基础。PS 是凝血酶原的激活剂，一旦翻转到膜的外层，就能促进血液凝固。镰刀形细胞贫血临床常出现的腰痛或腹痛与小静脉栓塞有关，据认为这是由于PS外翻所致。对镰刀形细胞贫血病人红细胞膜磷脂分析，发现原来全部位于膜内侧的PS有20%外翻到膜的外层，因而促进了血栓的发生。PS 外翻还能使膜抗原性发生变化，促进单核细胞对红细胞的吞噬；使补体被激活，导致红细胞被破坏。近来又发现PS 外翻与细胞老化、凋亡、细胞识别及细胞吞饮有关，引起人们对它外翻原因的重视，现知有三个酶维持细胞膜脂质双层的正常不对称性：①氨基磷脂转移酶（aminophospholipid translocases）在红细胞膜上已证实，它可使PS及PE从脂双层外层转入内层，而对PC无此作用。PE、PS两者同时竞争一个酶，PS外翻速度比PE快5～10倍之多。每翻转一次需要一个ATP，是需能反应，此酶对甘油骨架识别很严格，必须是L－型甘油。除红细胞外，其他细胞也有，如内质网及内皮细胞等。②依赖ATP的翻转酶（ATP－dependent floppae）此酶首先在红细胞膜上发现，对 PE、PS、PC都能作用。它可将脂双层内层的脂质翻到外层，与氨基磷脂转移酶作用正好相反，但速度慢 10 倍。通常依赖这两个酶的作用，维持红细胞膜正常的不对称性。③脂质移行酶（lipid scramblase）此酶首先是在血小板膜上发现，在红细胞膜内也有。依赖钙离子活化，可于几分钟内在脂双层内双相翻转（flip-flop）。生理情况下，膜不对称性是正常的，当细胞内钙离子浓度高时，移行酶活化，脂质翻转快，但钙离子对氨基磷脂酶的活性有抑制，因此翻向外层的PS不能翻回，被留在外层。

2.膜蛋白分布的不对称性　膜蛋白在脂双层两侧的分布不对称性是绝对的，因为有的膜蛋白位于脂质双层的内侧，有的在双层的外侧；有的蛋白虽是跨膜的，但没有一种蛋白位于脂质双层的内侧与外侧是相等的。更重要的是糖蛋白，糖链都位于蛋白一侧。膜蛋白结构上两侧的不对称性保证了膜的方向性功能。

（二）膜流动性　膜的流动性是红细胞膜结构的基本特征，适当的流动性是膜正常功能必需的。

（三）红细胞膜骨架的组装　红细胞膜骨架是由于收缩蛋白、锚蛋白、肌动蛋白、4.1 和 4.9 蛋白、加合素、肌球蛋白和原肌球蛋白等膜骨架蛋白在膜胞浆侧表面相互连接构成一层具有五边或六边形网络状结构，形成基本骨架。

1.收缩蛋白与4.1蛋白及肌动蛋白的相互作用　电镜下观察红细胞膜骨架为一个由多角形组成的网，中心有球状结构.经分析网架为收缩蛋白β亚基，球状物为肌动蛋白、4.1蛋白及收缩蛋白四聚体尾部相互结合形成的三元复合物。如没有4.1蛋白的存在，收缩蛋白不能与肌动蛋白结合。一般认为12～17个肌动蛋白寡聚体与4.9蛋白及原肌球蛋白组成一个基本结构单位，然后再结合到收缩蛋白和4.1蛋白的复合体上。4.9蛋白及原肌球蛋白可能起稳定肌动蛋白寡聚体的作用。

2.血型糖蛋白与4.1蛋白的相互作用4.1蛋白结构中的N端，在生理状态下带正电荷，可与血型糖蛋白A、C及肌醇磷脂（PI）或丝氨酸磷脂（PS）结合。有实验证实，如将血型糖蛋白 A 和 C 嵌入人工脂质体，与放射性同位素标记的4.1蛋白保温，可在此人工脂质体测出放射性核素，说明4.1蛋白可与血型糖蛋白A和C结合。

3.收缩蛋白与2.1蛋白及带3蛋白相互作用　2.1蛋白结构中的 90KD 区可结合带3蛋白，72KD区可与收缩蛋白结合。带3蛋白是跨膜蛋白。所以2.1蛋白起着锚的作用，把收缩蛋白锚固在细胞的质膜上。带3蛋白伸向胞浆部分与2.1蛋白结合，亲和力很强。如果带3蛋白抗体处理红细胞，同样也可抑制与2.1蛋白的结合。

4.肌动蛋白与凝溶胶蛋白（gelsolin）之间的相互作用　凝溶胶蛋白是存在于胞浆内的一种蛋白，分子量为95KD。用胰糜蛋白酶处理可得到两个片段，N端分子量为45KD，C端分子量是47KD，后者可与肌动蛋白及Ca²⁺结合。凝溶胶蛋白与肌动蛋白的作用是复杂的，可能有两种作用：①凝溶胶蛋白促肌动蛋白的纤维（F-肌动蛋白）断裂成肌动蛋白单体（G-肌动蛋白）；②凝溶胶蛋白结合到肌动蛋白的生长端，抑制肌动蛋白形成纤维状；综合以上两种作用，可看到凝溶蛋白的作用主要是抑制肌动蛋白成为长纤维状，使它不能形成网，易从凝胶相转变为溶胶相。

5.肌醇磷脂对骨架蛋白的调节作用　肌醇磷脂有多种：4，1-磷酸磷脂酰肌醇（PIP）；4，5，2-磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）；磷脂酰肌醇（PI）。虽然它们的红细胞膜上含有很少（占总磷脂的 2%～5%），但在信息传递中起着重要的作用。膜内的肌醇磷脂分布在脂双层的内侧，红细胞膜上有各种肌醇磷脂的激酶，可使PIP、IP、PIP2 相互转化，又有磷酸酶可脱磷酸化，形成一个循环。依生理情况进行反应。PIP2的主要作用是促进血型糖蛋白与4.1蛋白的结合。

6.骨架蛋白的磷酸化　骨架蛋白的网根据生理情况有时松散，有时紧密。现知主要由磷酸化与脱磷酸化调节。如将完整的红细胞与 P 保温，检测骨架蛋白的磷酸化的情况，结果发现除肌动蛋白之外，其他的蛋白都可磷酸化，磷酸化时，骨架趋于松散，脱磷酸化时网比较紧密，现将骨加蛋白磷酸化的情况列于下表（表

三、红细胞膜的功能

红细胞膜在红细胞生活过程中起重要作用，除维持红细胞的正常形态外，红细胞与外界环境发生的一切联系和反应（如物质运输、免疫、信息传递和药物的作用等）都必须通过红细胞膜。

（一）物质运输　细胞内外物质交换须通过膜，红细胞内外无机离子、糖等浓度差别很大，许多物质的运输都有各自的机制。1.阳离子运转　红细胞膜内外阳离子浓度差别很大，如胞外钙离子浓度是胞内的1000倍，它们的运输方式主要是依赖各种ATP酶：红细胞膜上有Na⁺-K⁺ -ATP酶可把细胞内的Na ⁺ 泵出细胞外，同时又把细胞外的 K⁺ 泵入细胞内，所以又称其为 Na⁺/K⁺ 泵，红细胞内 K⁺含量相当血浆K⁺的30倍。Ca²⁺ -Mg 2+ATP 酶是需 ATP转运 Ca²⁺的酶，其作用是将 Ca²⁺ 运出细胞外，使细胞内 Ca²⁺ 浓度维持恒定，所以也称为Ca²⁺泵。红细胞膜中Ca²⁺泵的活性是Na⁺+/K⁺泵3-8倍，红细胞依赖这些ATP酶的作用以维持细胞内外渗透压的平衡，使红细胞不致破溶。

2.阴离子转运　红细胞阴离子运转主要是带3蛋白。其运转过程不需能量，但与细胞代谢有关，它主要介导HCO₃与Cl 进行1 : 1交换，以维持体内酸碱平衡。

3.水的运输　膜脂是疏水的，水分子很难通过，所以它和离子一样需要有水的通道。水通道已克隆成功，称AQP（aqaproin）-CHIP。后来发现有7种AQP。红细胞上的称AQP1，从氨基酸的序列看属于MIP（maior intrinsic protein）家族的氨基酸序列的特点是有多个Asp-Pro-Ala 序列。红细胞依赖水通道维持细胞内外的平衡，保护红细胞不被破溶。

4.葡萄糖运转　红细胞葡萄糖的运转也有葡萄糖运转体（glucose transporter）称GLUT，这是一个家族，共有5种（GLUT1～5）。GLUT结构特点是它的C端及N端都伸向胞浆面，跨膜部分穿膜12次。红细胞存在GLUT1，其运转方式与阴离子通道相似，通过变构将葡萄糖从胞外运到胞内。

（二）免疫功能　1953年已有报道红细胞能黏附抗原－抗体－补体免疫复合物（immunecomplex，IC），促进吞噬细胞将其清除。1981年提出“红细胞免疫系统”这一概念，认为红细胞对防止 IC 在组织沉积，并将其清除。从此，红细胞免疫研究迅速发展，大量研究证明红细胞不仅参与机体的免疫反应，还参与免疫调控，红细胞的一些免疫功能是其他免疫细胞无法代替的。

1.清除免疫复合物（IC）的作用　红细胞膜上有补体C3b受体（I型补体受体，CR1），CR1 和补体的作用是红细胞具有免疫作用的重要因素。CR1是一种单链糖蛋白，存在于多种细胞上，平均每个红细胞表面CR1位点数为 950，中性粒细胞57000，淋巴细胞210000，单核细胞480000。由于红细胞数量众多，因此血循环中95%的CR1位于红细胞膜上。红细胞清除IC的机会比白细胞大500～1000倍。IC在周围组织中的沉积是导致许多免疫性疾病的主要因素；红细胞与IC的结合，减少IC对组织细胞的损伤；如果IC过多地黏附在吞噬细胞等免疫细胞上将削弱其免疫功能。红细胞竟争性的黏附IC，可消除IC对吞噬细胞、淋巴细胞等免疫细胞的抑制作用，间接提高它们的免疫功能。

2.对淋巴细胞的调控作用　红细胞能将IC 结合的补体降解为 C3dg，C3dg可与红细胞膜上的 CR2（Ⅱ型补体受体）结合，诱导B 细胞由静止期转向有丝分裂期，促使其增值分化，并产生抗体。此外，红细胞膜上的LEA-3（淋巴细胞功能抗原3）与T淋巴细胞CD2作用，从而激活T淋巴细胞免疫功能。另外，红细胞还能直接增强NK细胞抗肿瘤作用。

3.对吞噬细胞的作用　许多实验证明，红细胞有明显促进吞噬细胞吞噬功能，这可能是由于红细胞膜是 CR1、CR3和吞噬细胞上的 CR1、FCR、CR3、CR4等共同作用造成的。此外，吞噬细胞在吞噬过程中释放大量氧自由基，可对吞噬细胞造成损伤，红细胞上的超氧化物歧化酶（SOD）能够及时清除氧自由基，从而促进吞噬细胞的吞噬功能。

4.对补体活性调节　补体包括二十多种蛋白组分，当抗原抗体反应激活补体之后，经“瀑布式反应”最终形成补体的复合物，使细胞破溶，如果在红细胞膜上，即造成溶血。在补体一系列反应中有激活剂参与，也有抑制补体活化的分子参与，以调节补体的作用。红细胞膜上有三种抑制补体的分子：C3转化酶衰变加速因子（decay accelerating factor，DAF，CD55）；反应性溶血的膜抑制剂（membrane inhibitor reactive lysis， MIRL，CD59）；补体8结合蛋白（binging protein C8）。这些因子在结构上都有一个共同点，虽然都是膜蛋白，但他们是含糖肌醇磷脂的蛋白，以磷脂的两个脂肪酸插入膜，蛋白质在膜外，由于它们以肌醇磷脂插入膜，所以又称糖肌醇磷脂锚固蛋白（glycosyl-phosphatidylinositol anchored protein）之称。

（三）抗原性

1.血型抗原　红细胞膜上的抗原性物质是由遗传基因决定的，其化学组成为糖蛋白或糖脂。在红细胞系统种，已发现400多种抗原物质，分属于20多个血型系统。近年对血型的研究很多，发现许多膜蛋白质都带有某种血型抗原。

2.老化抗原　已知衰老或有病变红细胞的清除主要在其通过脾脏时被吞噬细胞吞噬，吞噬细胞是如何识别这些细胞，目前尚不完全清楚。近年的研究认为这些异常红细胞膜表面出现了称之为“老化抗原”（senescent cell antigen，SCA）的新抗原，SCA可被血浆自身抗体（autoantibody）识别并结合，吞噬细胞有 IgG Fc段受体，可识别结合在异常红细胞上的IgG，从而将这些异常红细胞吞噬。新　抗原产生的机制，目前研究结果表明主要与膜两种组分的变化有关，第一是唾液酸的减少，唾液酸位于糖蛋白糖链的末端基团，暴露在红细胞膜表面，老化等异常红细胞唾液酸减少导致α－D-半乳糖残基的暴露，人体血浆中存在α-半乳糖基抗体，能与半乳糖基结合而附在膜上，从而被吞噬细胞识别。如果兔的吞噬细胞与各种糖保温，观察糖对吞噬作用的影响，结果发现只有乙酰半乳糖及半乳糖

对吞噬细胞的吞噬有抑制，其他糖都无影响。目前已发现α半乳糖基抗体能与老化红细胞，镰刀形红细胞贫血和地中海贫血等异常红细胞结合。第二是带3蛋白的改变，通过免疫印渍研究发现自身抗体主要与红细胞膜带3蛋白结合，证明SCA是带3蛋白。有人认为SCA是带3蛋白的降解产物，分子量为62KD。有人认为SCA是带3 蛋白的聚集体，变性Hb可诱导带3蛋白发生聚集，构型发生改变，使自身抗体IgG能与之结合。

（四）变形性　红细胞的变形性与红细胞的功能及寿命密切相关，红细胞具有变形性有利于其自身通过微循环。红细胞直径约为 8μm，但某些微血管如脾窦的毛细血管直径只有 2～3μm，正常的红细胞通过时形态发生改变，从盘状变为细长条状，因而得以通过。如果膜变形性差，红细胞无法通过微循环。因此从这一点出发，红细胞的变形性有助于机体对异常红细胞的清除。因为衰老或有病的红细胞变形能力均下降，在通过微血管时受挤压而破溶，或是受阻于狭小脾窦裂隙，从而被脾窦吞噬细胞吞噬清除。红细胞保存期愈长，红细胞变形性降低愈明显。表明变形性下降是老化细胞破坏的一个重要因素。

膜变形性也有利于防止未成熟红细胞进入血液循环，红细胞由骨髓进入血液循环必须经过骨髓血窦裂隙。成熟红细胞无核，变形性好，易通过，未成熟有核红细胞变性差，不易通过。此外，红细胞变形性还可以影响血粘度，如果变形性好，可降低血黏度，从而血流通畅。

影响红细胞变形性主要有以下几个因素：①膜骨架蛋白组分和功能状态，骨架过于僵硬则不易变形，骨架松散则易于碎裂；②膜脂质流动性大有利于变形；③细胞表面积与细胞体积比值：正常红细胞呈双凹盘状，有较大比值；变形性良好。如果比值减小，细胞趋于口形或球形；变形性降低。④Hb 的质和量：细胞内的Hb浓度增高，或有变性Hb附着在膜上，均能使变形性降低。⑤膜的离子通透性：一般离子通过膜的速度很慢，相比之下极性弱的易透过，极性强的不易透过，例如，钾离子半交换期超过 30 小时，氯离子只需 0.2 秒。在某些病理情况下红细胞的通透性发生改变，使Na+、K+ 通透性增加。如果Na+进入细胞量远大于K+的外漏，细胞内则积水，细胞肿胀；相反，若 K+的漏出多于 Na+的内流，细胞会脱水，体积减小，细胞内黏度显著增高，以上两种情况都会导致红细胞变形性降低。

四、血红蛋白的结构与功能

（一）血红素是氧结合的铺基　血红蛋白（hemoglobin，Hb）是一种了解得最清楚的红细胞中的运输蛋白，它的主要功能是吸收肺部大量的氧，并将其输送到身体的各个组织。Hb 的珠蛋白肽链（或肌红蛋白，Mb）的主要结构特征之一，就是形成一容纳血红素的疏水性口袋。血红素的存在赋予Hb或Mb结合氧的能力，并使两者显示特殊的颜色。很多蛋白质分子的生物学功能，与其紧密结合的特异的非蛋白基团密切相关，这种基团叫做辅基，例如血红素就是Hb和Mb的铺基。血红素是铁原子的原卟啉 IX 的复合物。铁原子位于血红素的中心，它通过配位键和卟啉环的四个氮原子相结合。在卟啉环平面的两侧，这个铁原子还可以形成第五个和第六个配位键，使其能够结合氧分子。血红素中的铁原子有+2 和+3 两种氧化态，与其相对应的血红蛋白分别称作（亚铁）血红蛋白和高铁血红蛋白。Hb和Mb的血红素口袋的疏水性产生于非极性氨基酸侧链，这个口袋特别适合疏水性和卟啉环，并有利于+2价铁离子可逆地结合氧分子，而不易氧化成+3价铁离子。

（二）红蛋白分子由四个亚基组成　脊椎动物的Hb由四个亚基组成。每个Hb四聚体分子都有两种类型的亚基，每种亚基有两个，每个亚基含有一个血红素，亚基之间通过非共键相结合。例如，HbA是成人血红蛋白的基本成分，由两条α链和两条β链组成（α2β2）。成人次要血红蛋白 HbA2（占总 Hb的 2%）由两条α链和两条δ链组成（α2δ2）。胎儿HbF的组成为α2γ2，而胚胎Hb为ξ2ε2。

（三）血红素的可逆氧合作用　血红素存在于Hb分子的每个亚基的裂缝中，它的极性侧链处于Hb分子的表面，而其余部分均在Hb 分子内部被非极性氨基酸残基所包围，只的两个 His 除外。血红素的铁原子和其中一个His即（F8）直接结合，这个His占据了铁原子的第5个配位键的位置，称作近侧His。而氧结合位点则位于血红素平面的另一侧，占据铁原子的第 6 个配位键的位置。第2 个 His 残基（E7）称作远端 His，它靠近血红素，但并不与之结合。在生理条件下，Hb 有三种构象形式：脱氧 Hb、氧合 Hb 和铁 Hb。这三种 Hb的主要区别，就在于血红素的第 6 个配位键。在脱氧 Hb 中，这一位置空缺；在氧合Hb中，它被氧分子占据；而在高铁Hb，这个配位键结合的是水分子。

（四）Hb对一氧化碳的亲和作用　一氧化碳（CO）分子很容易和Hb结合，从而抑制体内的氧输送。游离的血红素在水溶液中对CO的亲和力是O₂的25000倍。然而，Hb（或 Mb）对CO的亲和力仅仅比O₂高200倍。显然，Hb的蛋白部分大大削弱了血红素对CO的亲和力。X射线晶体衍射和红外线光谱研究显示，在游离的铁卟啉和CO结合形成的紧密的复合物中，Fe、C和O三个原子排列成一直线。而在Hb和CO形成复合物中，CO的轴和 Fe-C键之间不是一条直线，而是弯曲成一定角度。这是远端His（E7）的空间障碍作用的结果。在氧合Hb中，O₂的轴也和Fe-O键成一定角度。这种弯曲的化学键，造成血红素和CO之间的相互作用大为减弱。Hb（或Mb）对CO的亲和力下降，在生理上具有重要意义。在细胞内，血红素降解可产生内源性CO，这些CO将抑制大约1%的Hb（或Mb）的氧结合位点。不会危及细胞生存。但是，如果Hb（或Mb）对CO的亲和力像游离的卟啉那样高，这些内源性CO将足以产生剧毒。因而，Hb（或Mb）分子的蛋白部分创造了特殊的微环境，使其辅基具有独特的性质。一般来说，辅基的功能都会受到与之结合的多肽链环境的调节。例如，血红素也是细胞色素c分子的辅基，但其功能与在Hb中完全不同。细胞色素c是所有嗜氧生物细胞线粒体呼吸链中的蛋白腩，它是可逆的电子载体，而不是氧载体。此外，血红素在酶促反应中还有另一种功能，即催化将过氧化氢转变成水和氧。