蜡酯与胆固醇酯二元混合物的热致相变及其在泪液脂质层稳定性中的调控机制

本研究针对泪液脂质层中蜡酯(WE)与胆固醇酯(CE)的高相变温度(Tm)可能引发眼表结晶的问题，通过差示扫描量热法(DSC)系统分析了五种代表性脂质的二元混合物热力学行为。研究发现WE与CE的混合可显著降低单组分的Tm（如胆固醇硬脂酸酯从81°C降至35°C以下），减少相变焓变(ΔH)7.5-19%，并形成非共晶的微域结构。该成果发表于《Biochemistry and Biophysics Reports》，为理解泪膜脂质层在生理温度下的动态稳定性提供了分子机制层面的解释，对干眼症治疗策略开发具有指导意义。

　　

泪液脂质层的稳定性对维持眼表健康至关重要，其中蜡酯(WE)和胆固醇酯(CE)占泪膜脂质的80%。然而，这些长链脂质的相变温度(T_m)普遍高于眼表生理温度35°C——例如胆固醇山嵛酸酯(CE 22:0)的T_m达86°C，胆固醇硬脂酸酯(CE 18:0)为81°C。这引发了一个关键矛盾：为何实际泪膜的相变温度仅30°C？虽然前人推测支链异构体和脂质互作可能降低T_m，但缺乏直接的热力学证据。

为揭示这一机制，国外研究团队通过差示扫描量热法(DSC)系统研究了五种典型脂质的二元混合物：山嵛酸油酸酯(WE 18:1/22:0)、硬脂酸山嵛酯(WE 22:0/18:0)、油酸油酸酯(WE 18:1/18:1)、胆固醇硬脂酸酯(CE 18:0)和胆固醇山嵛酸酯(CE 22:0)。研究采用温度扫描(10-90°C/h)和等温模式，通过液体曲线构建和焓变计算，首次定量揭示了WE与CE的协同效应。

关键技术包括：1) 高灵敏度微热量DSC检测相变；2) 模拟泪液电解质环境验证水合效应；3) 摩尔分数梯度设计(0.1-0.9)分析组分依赖性；4) 多循环扫描消除热历史效应。

研究结果方面：

1. 热力学特性验证：所有脂质在干态与模拟泪液中的T_m无差异，证实其疏水聚集特性。
2. 液体曲线分析：二元混合导致单组分T_m降低（如胆固醇硬脂酸酯在50%山嵛酸油酸酯中T_m下降12°C），但未发现共晶点。
3. 相变焓变：混合物的ΔH比单组分总和低7.5-19%，表明分子排列有序度降低。
4. 峰形变化：半峰宽增加2-3倍，显示相变协同性减弱。

讨论指出，WE与CE通过三种机制协同稳定泪膜：1) 空间位阻破坏胆固醇酯的近晶相(Smectic)有序排列；2) 形成非均质微域而非均相混合；3) 高T_m组分在低浓度时被"掩蔽"。这解释了为何泪膜中少量高熔点CE(如1% CE 18:0)不会引发结晶。研究创新性地提出"动态微域"模型，即不同比例的WE/CE组合形成具有局部T_m差异的纳米区域，整体表现为宽相变峰。

该研究为理解复杂脂质混合物的相行为提供了范式，其结论可延伸至其他生物界面系统。临床意义上，阐明泪膜在亚稳态下的维持机制，为开发模拟天然脂质互作的人工泪液指明方向。特别是发现WE/CE≈53:47（近似生理比例）时ΔH降幅最大(18.4%)，提示该比例可能是进化优化的稳定点。未来研究可结合原子力显微镜(AFM)直接观察微域形态，并考察支链异构体的增效作用。