黄芪注射液对兔肠系膜上动脉闭塞性休克脂质过氧化损伤的防治及其机制

摘要

目的: 探讨黄芪注射液对肠系膜上动脉闭塞性(superior mesenteric artery occlusion, SMAO)休克脂质过氧化损伤的防治作用及其机制.

方法: 经腹分离兔肠系膜上动脉并夹闭2 h后松夹, 复制SMAO休克动物模型, 并于松夹前、后各15 min分别将黄芪注射液1 mL/kg以2倍的NS配制自耳缘iv, 观察动物血压、血浆及红细胞膜丙二醛(MDA)、红细胞膜微黏度、红细胞超氧化物歧化酶(SOD)、血浆黄嘌呤氧化酶(XOD)、乳酸脱氢酶(LDH)及酸性磷酸酶(ACP)含量的变化; 并进行小肠组织病理学检查.

结果: 与对照组比较, SMAO组血压和红细胞SOD降低(均P<0.01), 红细胞膜微粘度、红细胞膜MDA以及血浆MDA, XOD, LDH和ACP的水平明显升高(均P<0.01), 光镜下小肠病理损害明显. 黄芪注射液治疗后上述各指标均较SMAO组明显改善(80.1±3.6 vs 39.4±5.2, 4.63±0.57 vs 3.44±0.61, 3.35±0.34 vs 4.09±0.38, 0.23±0.02 vs 0.41±0.02, 3.61±0.41 vs 4.32±0.92, 71.4±13.1 vs 92.5±13.9, 50.2±18.2 vs 105.5±37.0, 37.0±11.8 vs 71.7±22.0, 均P<0.01).

结论: SMAO休克伴有氧自由基代谢紊乱, 体内脂质过氧化过程加强. 黄芪注射液通过抗脂质过氧化稳定细胞膜, 改善红细胞膜微黏度, 减轻组织损伤, 延缓SMAO休克的发展.

关键词: 黄芪注射液; 肠系膜上动脉闭塞性休克; 脂质过氧化; 红细胞膜微黏度

Effect of astragalus injection on lipid peroxidiation associated with superior mesenteric artery occlusion shock in rabbits

Yan-Lei Wang, You-Ling Jing, Hong-Jie Li, Yi-Bing Zhang, Guo-Xian Duan, Xiao-Jun Wang, Wei Zhang, Chun-Xiu Zhao

Yan-Lei Wang, You-Ling Jing, Hong-Jie Li, Yi-Bing Zhang, Guo-Xian Duan, Xiao-Jun Wang, Wei Zhang, Chun-Xiu Zhao, Research Unit of Physiology, North China Coal Medical College, Tangshan 063000, Hebei Province, China

Supported by: the Foundation of Hebei Coal Bureau, No. 96141600451.

Correspondence to: You-Ling Jing, Research Unit of physiology, North China Coal Medical College, Tangshan 063000, Hebei Province, China. jingyouling1@163.com

Received: February 22, 2008
Revised: April 15, 2008
Accepted: May 22, 2008
Published online: June 28, 2008

Abstract

AIM: To study preventive and therapeutic effect of astragalus injection on lipid peroxidiation associated with superior mesenteric artery occlusion (SMAO) shock as well as its mechanism.

METHODS: SMAO shock model in rabbits was induced by occlusion of the superior mesenteric artery for 2 h. Astragalus injection (1 mL/kg) dissolved with normal saline was administrated iv. through marginal vein of ear 15 minutes before shock and 15 minutes after shock. Blood pressure, plasma and erythrocyte membrane malondialdehyde (MDA), plasma oxidase (XOD), lactate dehydrogenase (LDH) and acid phosphatase (ACP) in plasma, erythrocyte superoxide dismutase (SOD) and erythrocyte membrane microviscosity were determined. Intestinal histology was examined under light microscopy.

RESULTS: Compared with those in sham operation group, the pressure and erythrocyte SOD were lower in SMAO group (both P < 0.01);the changes of erythrocyte membrane viscosity, MDA, XOD, LDH and ACP were markedly higher in SMAO group than sham group (both P < 0.01); and severe damages of intestinal tissues were observed under light microscopy. The indexes mentioned above in astragalus group were obviously ameliorated in comparison with those in SMAO group (80.1 ± 3.6 vs 39.4 ± 5.2, 4.63 ± 0.57 vs 3.44 ± 0.61, 3.35 ± 0.34 vs 4.09 ± 0.38, 0.23 ± 0.02 vs 0.41 ± 0.02, 3.61 ± 0.41 vs 4.32 ± 0.92, 71.4 ± 13.1 vs 92.5 ± 13.9, 50.2 ± 18.2 vs 105.5 ± 37.0, 37.0 ± 11.8 vs 71.7 ± 22.0, all P < 0.01).

CONCLUSION: Metabolic confusion of oxygen free radicals and increased lipid peroxidation occur in the course of SMAO shock. Astragalus injection, through anti-lipid peroxidation and free radical removal, stabilizes cell membrane, improves erythrocyte membrane microviscosity, alleviates tissue injury, delays SMAO shock development and has preventive and therapeutic effects on SMAO shock.

Key Words: Astragalus injection; Superior mesenteric artery occlusion shock; Lipid peroxidation; Erythrocyte membrane microviscosity

0 引言

休克是临床上常见的一种全身调节紊乱性病理过程, 以机体循环系统功能紊乱, 尤其是微循环功能障碍为主要特征, 并可导致多系统器官功能衰竭(multiple system organ failure, MSOF), 后果十分严重. 休克病因繁多, 发病机制复杂, 有多种体液因子参与, 感染、创伤、烧伤及心肌梗死为休克常见病因. 但近年来资料表明小肠缺血再灌注后直接损害胃肠道屏障功能, 造成胃肠道黏膜通透性增加, 使细菌、内毒素透过肠黏膜发生移位, 导致肠源性内毒素血症也是休克发生的重要病因之一, 且可促使休克向不可逆发展[1-4]. 但小肠缺血再灌注致休克的机制尚未完全阐明, 且临床缺乏有效的防治药物. 黄芪是常用中药, 大量的临床研究证实, 黄芪有益气升阳、抗炎、利尿、强心、促进免疫、保护心脏及肾脏、双向调节血糖和血压及抗缺氧等作用, 还可降低自由基生成和增加自由基的清除[5-8]. 为进一步探讨肠系膜上动脉闭塞性(superior mesenteric artery occlusion, SMAO)休克的发生机制及寻找有效的防治药物, 我们采用SMAO休克模型, 观察黄芪注射液对SMAO休克家兔血浆及红细胞膜丙二醛(MDA)、红细胞膜微黏度、红细胞超氧化物歧化酶(SOD)、血浆黄嘌呤氧化酶(XOD)、乳酸脱氧酶(LDH)及酸性磷酸酶(ACP)含量的影响, 从而为临床治疗提供理论依据和实验依据.

1 材料和方法

1.1 材料

健康杂种家兔28只, 体质量2.5±0.5 kg, 雌雄不拘, 术前禁食12 h, 自由饮水. 乌拉坦1 g/kg耳缘iv麻醉, 行气管插管, 分离左颈动脉, 全身肝素化后颈总动脉插管连接三通和血压测定装置(LMS-2B型二道生理记录仪)并抽取血样. 将动物随机分为3组: (1)肠系膜上动脉闭塞性休克组(SMAO组, n = 10): 按照景友玲 et al[9]方法, 行腹部手术分离出肠系膜上动脉, 夹闭该动脉2 h后松夹, 复制SMAO休克模型. (2)黄芪注射液组(n = 10): 休克模型复制方法同(1)组, 并于松夹前、后各15 min分别将黄芪注射液(正大青春宝药业有限公司, 国药准字号233020179, 批号0611031)1 mL/kg(相当于黄芪原药料2 g/kg)以2倍的NS配制自耳缘iv. (3)对照组(Sham, n = 8): 只分离出肠系膜上动脉, 不行夹闭. SMAO及Sham组均静注与(2)组等量的NS. 各组连续监测夹闭前、后及松夹后血压, 分别于夹闭前及松夹后2 h取血, 如动物在2 h内死亡, 则于血压降至30 mmHg时取血. 各组均于再灌注后2 h随机取3只动物, 各切取回肠起始部组织两小块(2 cm×1 cm), 4℃生理盐水冲洗表面血液后置于40 g/L多聚甲醛溶液中固定, 常规石蜡包埋, HE染色作病理学检查. Sham组除不夹闭肠系膜上动脉外, 其他操作同SMAO组.

1.2 方法

血浆MDA含量测定采用硫代巴比妥酸显色法[10]; 红细胞膜MDA含量测定参考刘红 et al[11]方法, 先制备红细胞膜悬液并参考Lowry法进行膜蛋白定量, 取上述制备的红细胞膜悬液0.2 mL, 进行膜MDA含量的测定; 红细胞膜微粘度测定以1, 6二氨基-1, 3, 5已三稀(DPH)为荧光探针, 用荧光偏振法[11]测定; 红细胞SOD活性测定采用邻苯三酚自氧化法[12]; XOD活性的测定, 取血浆0.1 mL, 加入基质液和反应显色剂后水浴15 min, 采用比色法测定XOD活性; LDH的测定采用Nielands法, 用UnicamSP8-100紫外分光光度计测定LDH活性; ACP活性的测定采用磷酸苯二钠法.

统计学处理 结果以mean±SD表示, 应用SPSS11.5统计软件分析, 组间均数比较采用方差分析和q检验, 配对资料采用t检验. P<0.05为显著性检验界限.

2 结果

2.1 小肠组织学改变

Sham对照组小肠病理学检查未见异常, 黏膜上皮结构完整, 排列整齐; SMAO组肉眼观察肠壁明显充血, 有散在出血点, 严重部分呈紫红色, 肠腔内有液体; 光镜下可见肠组织水肿, 部分区域有出血, 其间有较多的炎细胞浸润; 黄芪注射液组小肠损伤程度明显轻于SMAO组, 仅有部分肠组织水肿, 未见明显炎细胞浸润.

2.2 血压和红细胞膜微黏度

血压和红细胞膜微粘度SMAO组松夹后2 h与休克前和Sham比较差异显著(P<0.01). 黄芪注射液组松夹后2 h两项指标与休克前及Sham组比较均无显著性差异; 与SMAO组同时间点相比差异显著(P<0.01, 表1).

表1 兔血压和红细胞膜微黏度的变化 (mean±SD).

分组	n	血压(mmHg)		红细胞膜微黏度
		休克前	休克后(2 h)	休克前	休克后(2 h)
SMAO组	10	90.5±3.9	39.4±5.2b	3.22±0.39	4.09±0.38b
黄芪注射液组	10	89.6±4.4	80.1±3.6d	3.23±0.21	3.35±0.34d
Sham组	8	90.5±4.2	87.6±2.5d	3.22±0.42	3.23±0.36d

^bP<0.01 vs 休克前;

^dP<0.01 vs SMAO组.

2.3 血液生化学变化

SMAO组松夹后2 h, 红细胞膜和血浆MDA以及血浆XOD、LDH和ACP明显高于休克前和Sham组, 红细胞SOD明显低于休克前和Sham组(P<0.01). 黄芪注射液组松夹后2 h各项指标与休克前及Sham组比较均无显著性差异, 与SMAO组同时间点比较差异显著(P<0.01, 表2-4).

表2 兔红细胞膜和血浆中MDA含量的变化 (mean±SD).

分组	n	血浆MDA(μmol/L)		红细胞膜MDA(μmol/g)
		休克前	休克后(2 h)	休克前	休克后(2 h)
SMAO组	10	2.85±0.40	4.32±0.92b	0.21±0.032	0.41±0.02a
黄芪注射液组	10	3.77±0.35	3.61±0.41d	0.22±0.015	0.23±0.02d
Sham组	8	2.92±0.37	2.85±0.42d	0.21±0.050	0.22±0.01d

^aP<0.05,

^bP<0.01 vs 休克前;

^dP<0.01 vs SMAO组.

表3 兔红细胞SOD和血浆XOD含量的变化 (mean±SD).

分组	n	SOD(mkat/L)		XOD(mkat/L)
		休克前	休克后(2 h)	休克前	休克后(2 h)
SMAO组	10	4.85±0.38	3.44±0.61b	66.4±7.50	92.5±13.9b
黄芪注射液组 10		4.99±0.54	4.63±0.57d	67.1±9.70	71.4±13.1d
Sham组	8	4.93±0.44	4.77±0.63d	65.4±10.4	68.9±6.20d

^bP<0.01 vs 休克前;

^dP<0.01 vs SMAO组.

表4 兔血浆LDH和ACP含量的变化 (mean±SD).

分组	n	LDH(nkat/L)		ACP(nkat/L)
		休克前	休克后(2 h)	休克前	休克后(2 h)
SMAO组	10	37.3±19.8	105.5±37.0b	35.7±8.3	71.7±22.0b
黄芪注射液组	10	38.3±7.2	50.2±18.2d	35.5±14.5	37.0±11.8d
Sham组	8	41.2±17.2	43.3±28.2d	29.5±9.5	28.5±11.3d

^bP<0.01 vs 休克前;

^dP<0.01 vs SMAO组.

3 讨论

胃肠道是人体最大的细菌和毒素"存储器", 被认为是全身炎症反应综合征(system inflammatory response syndrome, SIRS)的启动器官, 也是SIRS和MSOF时最容易受损的器官[13-14]. 肠道缺血再灌注是临床多种疾病伴随的重要病理生理过程, 是肠黏膜通透性增高的常见原因, 一旦肠黏膜屏障功能受到破坏, 肠道细菌和内毒素便发生移位进入血液循环, 并且激活全身单核巨噬细胞系统, 导致严重的系统性炎症反应和能量代谢紊乱. 有关肠黏膜屏障破坏的机制尚未完全清楚. 目前认为, 肠黏膜低灌注、氧自由基损伤及细胞因子作用为肠黏膜三大主要致伤因素.新近研究表明在小肠缺血再灌流损伤发生时除坏死外, 还存在另一种细胞死亡形式一细胞凋亡[15]. 在这些损伤因素中氧自由基损伤最为严重, 因为肠黏膜内富含黄嘌呤氧化酶, 在缺血再灌注时可催化产生大量氧自由基, 氧化生物膜, 引起严重的上皮细胞损伤[16-17].

SMAO休克是一种经典的创伤、感染和应急反应模型, 通过夹闭肠系膜上动脉引起胃肠道黏膜缺血、坏死, 损伤胃肠道黏膜屏障. 大量研究表明[1,18-19], 肠系膜上动脉闭塞性肠道损伤与氧自由基代谢紊乱有关. 我们采用夹闭肠系膜上动脉后松夹再灌注, 结果显示, 小肠出现病理学改变, 血压与休克前和对照组相比明显降低, 表明动物陷入休克状态. 而且血浆及红细胞膜MDA, 血浆XOD含量升高, 红细胞SOD活性降低, 提示SMAO休克过程中, 氧自由基生成增多, 同时SOD被消耗而使其清除减少, 全身脂质过氧化过程加强. 同时结果还显示血浆LDH和ACP含量明显增加, 红细胞膜微黏度增加, 说明SMAO休克时细胞膜或亚细胞器膜功能受损, 这可能与其过氧化损伤有关. 而过氧化损伤的机制可能与肠缺血/再灌注后引起的SIRS、钙超载、无复流现象、白细胞嵌塞及高能磷酸化合物缺乏等有关.

黄芪传统作用为补益脾肺、益气升阳, 具有免疫调节、抗炎、镇痛等多方面作用. 但近年来研究表明其药理作用日益广泛, 黄芪能提高机体抗脂质过氧化及清除自由基作用, 可增强机体抗氧化能力, 改善微循环, 降低红细胞膜微粘度, 改善血液流变学, 对各种生物膜有稳定作用[5-6,20]. 我们采用SMAO休克模型, 观察黄芪注射液对SMAO休克的防治作用. 结果提示, 黄芪注射液能提高全身动脉血压, 保护肠黏膜屏障的完整, 稳定细胞膜及亚细胞器膜, 抑制胃肠道缺血再灌注后导致的全身炎症反应综合征和脂质过氧化过程的加剧, 进而保护和提高SOD活性, 减少XOD, LDH和ACP的生成及释放, 抑制MDA生成, 提高机体抗氧化能力, 从而避免了肠缺血/再灌注后SMAO休克的进行性加剧, 这可能是黄芪注射液抗SMAO休克作用的重要机制之一.

评论

背景资料

肠缺血再灌注是临床多种疾病伴随的重要病理生理过程, 但肠缺血再灌注诱发休克的机制迄今尚未完全阐明, 且临床缺乏有效的防治药物.

同行评议者

李勇, 副教授, 上海中医药大学附属市中医医院消化科; 邢光明, 教授, 大连医科大学附属二院普通外科.

研发前沿

目前有关肠缺血再灌注致休克的机制研究热点主要集中在肠道细菌移位和肠道炎症反应在休克发展中的作用.

创新盘点

本文从氧自由基代谢紊乱方面入手研究肠缺血再灌注肠黏膜屏障损伤的机制, 并探讨黄芪对肠系膜上动脉闭塞性休克的防治作用.

应用要点

本研究探讨黄芪对肠系膜上动脉闭塞性休克的防治作用, 为临床治疗提供实验依据.

同行评价

本文思路较清晰, 实验设计尚合理, 为黄芪在临床防治肠系膜上动脉闭塞性的应用提供了一定的实验依据.

备注

编辑:潘伯荣 电编:吴鹏朕

参考文献

1.	Nosál'ová V, Navarová J, Mihalová D, Sotníková R. Mesenteric ischemia/reperfusion-induced intestinal and vascular damage: effect of stobadine. Methods Find Exp Clin Pharmacol. 2007;29:39-45.  [PubMed]  [DOI]

2.	Stallion A, Kou TD, Latifi SQ, Miller KA, Dahms BB, Dudgeon DL, Levine AD. Ischemia/reperfusion: a clinically relevant model of intestinal injury yielding systemic inflammation. J Pediatr Surg. 2005;40:470-477.  [PubMed]  [DOI]

3.	Lauterbach M, Horstick G, Plum N, Weilemann LS, Münzel T, Kempski O. Shunting of the microcirculation after mesenteric ischemia and reperfusion is a function of ischemia time and increases mortality. Microcirculation. 2006;13:411-422.  [PubMed]  [DOI]

4.	Kozar RA, Holcomb JB, Hassoun HT, Macaitis J, DeSoignie R, Moore FA. Superior mesenteric artery occlusion models shock-induced gut ischemia-reperfusion. J Surg Res. 2004;116:145-150.  [PubMed]  [DOI]

5.	罗 建刚, 甘 小亮, 黑 子清, 陈 立新, 黎 尚荣. 黄芪对失血性休克再灌注肠黏膜肥大细胞活性及肠黏膜炎症反应的影响. 中国中药杂志. 2007;32:1436-144.  [PubMed]  [DOI]

6.	谭 坤, 尹 明浩. 黄芪及其制剂的药理作用和临床应用研究现状. 延边大学医学学报. 2007;30:146-148.  [PubMed]  [DOI]

7.	朱 华野, 朴 龙. 黄芪提取物抗炎、镇痛、耐缺氧及抗疲劳作用的研究. 时珍国医国药. 2007;18:1156-1157.  [PubMed]  [DOI]

8.	陈 立新, 朱 海燕, 朱 陵群, 谢 连娣, 林 钦, 张 颖. 黄芪多糖对人心脏微血管内皮细胞增殖及再灌注后内皮细胞与中性粒 细胞黏附的影响. 中国组织工程研究与临床康复. 2007;11:5382-5386.  [PubMed]  [DOI]

9.	景 友玲, 赵 春秀, 段 国贤, 王 艳蕾, 胡 永奇, 张 连元. 硫酸锌对肠系膜上动脉闭塞性休克后肺损伤的治疗作用. 中国 应用生理学杂志. 2006;22:90-93.  [PubMed]  [DOI]

10.	王 艳蕾, 张 凤宇, 景 友玲, 赵 景霞, 赵 春秀, 段 国贤. 大鼠重症急性胰腺炎内毒素血症、细胞因子和一氧化氮的变化及 善宁的治疗作用. 世界华人消化杂志. 2006;14:1520-1523.  [PubMed]  [DOI]

11.	刘 红, 张 海岚, 张 硕森, 景 有伶, 李 宏杰, 崔 和勤. 肠系膜动脉闭塞休克红细胞膜脂质过氧化及膜粘度关系及硫酸锌的 防治作用. 天津医科大学学报. 1998;4:222-224.  [PubMed]  [DOI]

12.	赵 云斌, 刘 敏, 余 忠谊. 邻苯三酚自氧化法测定血中超氧化物歧化酶的活性. 中国卫生检验杂志. 2001;11:387-388.  [PubMed]  [DOI]

13.	Liboni KC, Li N, Scumpia PO, Neu J. Glutamine modulates LPS-induced IL-8 production through IkappaB/NF-kappaB in human fetal and adult intestinal epithelium. J Nutr. 2005;135:245-251.  [PubMed]  [DOI]

14.	Hassoun HT, Kone BC, Mercer DW, Moody FG, Weisbrodt NW, Moore FA. Post-injury multiple organ failure: the role of the gut. Shock. 2001;15:1-10.  [PubMed]  [DOI]

15.	赵 京禹, 郝 建华, 李 平, 郭 徽. 肠缺血灌流时异丙酚对肠上皮细胞凋亡的影响. 世界华人消化杂志. 2007;15:2786-2789.  [PubMed]  [DOI]

16.	Solaroglu I, Okutan O, Kaptanoglu E, Beskonakli E, Kilinc K. Increased xanthine oxidase activity after traumatic brain injury in rats. J Clin Neurosci. 2005;12:273-275.  [PubMed]  [DOI]

17.	Lu BY, Chang JY. Assay of disulfide oxidase and isomerase based on the model of hirudin folding. Anal Biochem. 2005;339:94-103.  [PubMed]  [DOI]

18.	Gonzalez EA, Kozar RA, Suliburk JW, Weisbrodt NW, Mercer DW, Moore FA. Conventional dose hypertonic saline provides optimal gut protection and limits remote organ injury after gut ischemia reperfusion. J Trauma. 2006;61:66-73; discussion 73-74.  [PubMed]  [DOI]

19.	Chen CF, Wang D, Lin HI, Shen CY, Yang NP. Translocation of pancreatic juice after ischemia and reperfusion of the intestines and the effects of gabexate mesilate (FOY) in rats. Transplant Proc. 2007;39:861-863.  [PubMed]  [DOI]

20.	段 国贤, 景 有伶, 赵 春秀, 胡 泊, 李 宏杰, 胡 永奇, 张 连元. 黄芪和硫酸锌对肠缺血-再灌注致肺损伤的的防治作用. 天津医药. 2005;33:36-38.  [PubMed]  [DOI]