姜黃素對沙漠干熱環境大鼠生存率影響的實驗

李佳佳,劉江偉,姚 剛,許 琴,許永華,馬 娜,董 翔,趙紅艷,是文輝,李建瑛

（1.新疆農業大學動物醫學學院，烏魯木齊 830052；

2.蘭州軍區烏魯木齊總醫院新疆特殊環境醫學重點實驗室，烏魯木齊 830000）

姜黃素對沙漠干熱環境大鼠生存率影響的實驗

李佳佳1,2,劉江偉2,姚 剛1,許 琴2,許永華2,馬 娜2,董 翔2,趙紅艷2,是文輝2,李建瑛2

（1.新疆農業大學動物醫學學院，烏魯木齊 830052；

2.蘭州軍區烏魯木齊總醫院新疆特殊環境醫學重點實驗室，烏魯木齊 830000）

目的 探討姜黃素對沙漠干熱環境下大鼠生存率的影響。方法 選擇SPF級6～8周齡雄性SD大鼠40只，隨機分為對照組、姜黃素低劑量預處理組、姜黃素中劑量預處理組、姜黃素高劑量預處理組、溶劑組。對照組，正常飼喂；低劑量組、中劑量組、高劑量組、溶劑組分別等體積灌胃連續7 d。置于西北地區特殊環境人工實驗艙，設定沙漠干熱環境氣候模式（溫度41℃，濕度10％，紫外線輻射度40W/m2）。觀察各組大鼠機體的生命體征并每半小時監測核心體溫變化，記錄死亡時間。結果 五組大鼠從被置于沙漠干熱環境開始，0～30min，姜黃素三個劑量組的核心體溫與對照組、溶劑組比較無顯著差異（P＞0.05）。從60 min開始，60 min、90 min、120 min、150 min、180 min、210 min、240 min7個時間點，低劑量組、中劑量組、高劑量組的核心體溫低于對照組、溶劑組，差異有顯著性（P＜0.05）。從0～240 min各時間點低劑量組、中劑量組、高劑量組組間比較均無顯著性差異（P＞0.05）。對照組、姜黃素低、中、高劑量治療組及溶劑組五組大鼠平均生存時間分別為（222.95±28.23）min、（231.35± 40.96）min、（255.00±30.39）min、（263.80±56.71）min、（223.00±27.23）min。中、高劑量姜黃素預處理組大鼠的生存時間均明顯長于低濃度預處理組、對照組和溶劑組（P＜0.05），其中高劑量組效果顯著（P＜0.01）。結論 姜黃素預處理能夠提高沙漠干熱環境大鼠的生存時間，提示姜黃素可能在提高沙漠干熱環境大鼠耐熱性方面發揮重要作用，姜黃素可能在沙漠干熱環境中暑的防治方面具有潛在的臨床應用價值。

姜黃素；沙漠；干熱環境；大鼠；生存率

姜黃素（curcumin，CUR）是姜黃中提取的一種植物多酚，也是姜黃發揮藥理作用最重要的活性成分，有抗炎、抗氧化、清除氧自由基、抗人類免疫缺陷病毒、保護肝臟和腎臟、抗纖維化以及防腫瘤抗腫瘤等作用［1-2]。現代科學已經證明，姜黃素在抗炎、抗腫瘤、抗氧化等方面都有著很好的應用前景［3-4]。目前研究認為，中暑由高溫觸發，并由內毒素驅使的一種全身的炎癥反應，從而引起一系列的出血、凝血、壞死和多器官衰竭［4]。Yan YE等［6]認為中暑和膿毒癥有許多相似之處，內毒素血癥和細胞因子可能包含于其發病機制中，采取抗炎藥、分子伴侶素、抗氧化劑、Hsp調控因子等措施可能有益于中暑患者的治療。因此我們推測姜黃素可能在沙漠干熱環境大鼠中暑的防治方面具有一定作用。本實驗在課題組以往工作基礎上［7]，通過觀察姜黃素預處理對沙漠干熱環境大鼠生存時間的影響，探討姜黃素在沙漠干熱環境中暑大鼠防治中的應用價值。

1 材料和方法

1.1 實驗動物及實驗環境

選擇6～8周齡雄性SPF級SD大鼠40只，體重220～260 g，由新疆維吾爾自治區實驗動物研究中心提供，實驗動物生產合格證號【SCXK（新）2011-0001】。大鼠自購入后適應實驗室環境一周，飼養環境保持溫度（22±1）℃，相對濕度（50±5）％，大鼠無菌飼料喂養，自由攝食和飲水（均經高溫滅菌處理）。實驗取材等相關工作在中國人民解放軍蘭州軍區烏魯木齊總醫院實驗動物科屏障動物實驗設施進行【SYXK（新）2011-0003】。并按照實驗動物使用的3R原則給予人道的關懷。

1.2 儀器與試劑

西北地區特殊環境人工實驗艙（蘭州軍區烏魯木齊總醫院研制），多功能生理信號儀420（成都儀器廠），電子稱（上海儀器廠），分析天平（上海儀器廠）。

姜黃素（TCI-C0434），羧甲基纖維素鈉（源葉生物）。

1.3 溶液配制、實驗分組與處理

將40只健康雄性大鼠隨機分為5組：

對照組：正常飼喂，不做預處理；

姜黃素低劑量預處理組（以下簡稱為低劑量組）：用姜黃素5 mg/100 g+0.5％羧甲基纖維素鈉溶液，配成混懸液搖勻待用。按照1 mL/100g·d灌胃，連續灌胃7 d，1次/d；

姜黃素中劑量預處理組（以下簡稱為中劑量組）：用姜黃素10 mg/100 g+0.5％羧甲基纖維素鈉溶液，配成混懸液搖勻待用。按照1 mL/100g·d灌胃，連續灌胃7 d，1次/d；

姜黃素高劑量預處理組（以下簡稱為高劑量組）：用姜黃素20 mg/100 g+0.5％羧甲基纖維素鈉溶液，配成混懸液搖勻待用。按照1 mL/100g·d灌胃，連續灌胃7 d，1次/d；

羧甲基纖維素鈉溶劑組（以下簡稱為溶劑組）：用5g羧甲基纖維素鈉+蒸餾水定容到1000 mL配成0.5％的羧甲基纖維素鈉溶液，超聲放置后過夜待用。等體積灌胃，連續灌胃7 d，1次/d。

1.4 模型建立

大鼠進艙前，禁食12 h，可隨意飲水。將沙漠干熱環境確定為41℃，濕度10％，紫外線輻射度40 W/m2，大鼠進艙后禁食禁水，不麻醉，可在籠內自由活動。詳細記錄大鼠的核心體溫，體重，呼吸頻率。

1.4.1 生命體征觀察核心體溫由多功能生理信號儀每半個小時監測，實驗操作人員分別在0 min，30 min，60 min，90 min，120 min，150 min，180 min，210 min，240 min，270 min記錄數值的變化。大鼠在艙內沙漠干熱環境下的形態及呼吸的改變，實驗操作人員通過高清攝像頭可以直接觀察并記錄。

1.4.2 統計學方法計量資料以均數±標準差（ˉx± s）表示，應用spss17.0統計軟件進行統計分析，先進行t檢驗，然后各組采用方差分析兩兩比較進行顯著性分析，生存率比較采用Kaplan-Meier法，做出生存曲線，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般觀察

試驗期間，對照組動物未見異常，姜黃素低、中、高劑量組和溶劑組動物試驗前期未見中毒、死亡等異常表現。

2.2 大鼠形態及呼吸改變

鼠呼吸頻率組間比較無統計學差異（P＞0.05）。沙漠干熱艙內所有各組大鼠的體毛從干熱環境暴露開始至結束，始終保持干燥狀態，這一點與以往濕熱環境中暑方面的研究截然不同，濕熱環境下大鼠中暑模型中的大鼠體毛明顯呈潮濕狀態。大鼠出現鼻腔流出泡沫狀液體，口腔流涎，張口呼吸，尿失禁等。對照組、姜黃素低、中、高劑量治療組、溶劑組五組大鼠呼吸頻率無明顯改變，從實驗開始至結束，基本維持在75±10次/min左右，其改變總體來說，180～210 min階段，呼吸頻率稍加快，可升高至112±5次/min左右，胸腔起伏程度也較大，然后，至210～240 min階段，頻率進一步加快，可升高至135±10次/min左右，胸腔起伏程度較210～240 min階段有所減小，至270 min，呼吸頻率開始減慢，可降低至60±5次/min左右，主要表現為呼氣時相延長明顯，胸腔起伏程度也減小。

2.3 核心體溫（Tc﹞改變

如圖所示，五組大鼠從被置于沙漠干熱環境艙開始，0～30 min，姜黃素三個劑量組的核心體溫與其他兩組比較無顯著性差異（P＞0.05）。從60 min開始，60 min、90 min、120 min、150 min、180 min、210 min、240 min 7個時間點，低劑量組、中劑量組、高劑量組的核心體溫低于對照組、溶劑組，差異有顯著性（P＜0.05）。從0～240 min各時間點低劑量組、中劑量組、高劑量組組間比較均無顯著性差異（P＞0.05）。

圖1 各組間不同時間點核心體溫變化（單位：℃）Note：#：Compared with the control group，P＜0.05；*：Compared with the solvent group，P ＜0.05.Fig.1 Each core body temperature change between differernt time points（Unit：℃）

2.4 大鼠生存時間

采用 Kaplan-Meier法比較對照組、姜黃素低、中、高劑量治療組和溶劑組的生存率，然后進行Logrank檢驗，結果兩組有統計學意義（P＜0.05）。生存曲線是最直觀的反映大鼠生存情況的線圖，我們發現，平緩的生存曲線表示高生存率和較長的生存時間。對照組和溶劑組曲線基本重合，對照組與溶劑組無顯著性差異（P＞0.05）；低劑量組與對照組、溶劑組無顯著性差異（P＞0.05）；中劑量組生存時間長于對照組、溶劑組和低劑量組，與對照組、溶劑組比較有顯著性差異（P＜0.05）；高濃度組生存時間明顯長于其他四組，與對照組、溶劑組比較有極顯著差異（P＜0.01）。詳見生存曲線圖（圖2）。

圖2 生存曲線

圖3 各組大鼠平均生存時間Note：#：Compared with the control group，P＜0.05；##：Compared with the control group，P＜0.05；*：Compared with the solvent group，P＜0.01；**：Compared with the solvent group，P＜0.05.Fig.3 Each group average survival time in rats

3 討論

沙漠干熱環境具有氣溫高、干燥、太陽輻射強等特點，沙漠干熱環境中暑往往病情更加嚴重。目前沙漠干熱環境對機體影響的研究在國內外較少，我們先前的研究首先在國內外成功建立了沙漠干熱環境下豬的腹部腸管火器傷動物模型［8]。研究中發現，將長白仔豬在干熱環境中放置3 h后致傷腹部腸管，建立沙漠干熱環境下的腹部腸管火器傷動物模型后繼續置于沙漠干熱環境中，所有長白仔豬均在2 h內死亡，而轉移到常溫環境的豬能夠存活24 h以上，提示沙漠干熱環境對機體有嚴重的影響，如何提高機體在沙漠干熱環境下的耐熱性，減少沙漠干熱環境下機體的損害，是目前亟待解決的問題。

體溫調節是集體產熱過程和散熱過程間的平衡不斷地被打破，經過自主調節達到新的平衡過程。當暴露于高熱的環境中時，機體在體溫調節中樞的調控下，通過呼吸系統、心血管系統、皮膚血管和汗腺協同作用，增加散熱和減少熱吸收，維持著產熱和散熱的動態平衡［9]。障礙導致的熱細胞毒性及內毒素導致的級聯炎性反應，可能是中暑/熱應激的核心病理機制。

本研究首次應用姜黃素進行了沙漠干熱環境耐熱性研究的初步探討。本實驗參考前期我們課題組周仁鷗等在麻醉、有創狀態下建立的的大鼠中暑模型［7]，嘗試在機體無創非麻醉狀態下探討姜黃素對機體生存時間的影響，所以除外麻醉和創傷因素的影響，我們發現五組大鼠核心體溫到達42.5℃以上時，大鼠生存維持時間在30～70 min內；然而，當大鼠核心體溫到達43℃以后，大鼠生存維持時間在20～45 min內，迅速死亡。通過每半個小時時間點對核心體溫的監測，發現給予灌胃的姜黃素低、中、高劑量組不同程度的起到了體溫保護控制，從60 min開始，一直到270 min實驗結束，低、中、高劑量組核心體溫上升速率較對照組和溶劑組相對緩慢。而在給藥過程中，用于溶解姜黃素的溶劑羧甲基纖維素鈉并沒有影響大鼠干熱環境下的生存率。從生存率曲線上看，中、高劑量的姜黃素預處理組的生存時間明顯長于其他實驗組，高劑量組的效果最為明顯。本研究同時首次在沙漠干熱環境模擬艙內建立了一種非麻醉、無創狀態下的中暑模型，較我們前期建立的沙漠干熱環境麻醉有創狀態下的中暑模型相比，更能真實模擬沙漠干熱環境對機體的影響，為我們進一步研究沙漠干熱環境的救治研究奠定了基礎。

姜黃素具有來源廣泛、預防和治療潛能效果好、價格低廉、安全性高、無毒和不良反應小等優點，從而在臨床上具有廣闊的應用前景。本研究結果發現：姜黃素三種劑量治療組均能提高沙漠干熱環境大鼠的生存時間，其中高劑量組效果顯著，提示姜黃素可能在沙漠干熱環境大鼠耐熱性方面發揮重要作用，姜黃素可能在沙漠干熱環境中暑的防治方面具有潛在的臨床應用價值。因此，我們可以推測姜黃素可提高沙漠干熱環境大鼠的耐熱性，其可能機制是姜黃素通過抗炎癥及抗氧化作用而發揮了對重要臟器的保護，其機制尚待進一步研究。

［1] 涂永元，徐先祥，邱飛.姜黃素前藥的研究進展［J].有機化學，2012，32（5）：852-859.

［2] 王涵東，梁維邦.姜黃素的研究進展［J].江蘇醫藥，2014，40（10）：1193-1194.

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［7] Zhou RO，Liu JW，Zhang D，et al.Establishment of a rat heatstroke model of dry-heat environment of desert and a preliminary discuss of ratˊs organ damage［J].American Journal of Emergency Medicine，2014，32（6）：573-579.

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［9] 張雪玲，劉兵，鄔堂春.沙漠干熱環境徒手應激行軍機體生理變化特點［J].中國公共衛生，2002，18（8）：960.

The experimental research of the effects of curcum in on survival rate of the rats in dry heat environment of desert

LIJia-jia1，2，LIU Jiang-wei2，YAO Gang1，XU Qin2，XU Yong-hua2，MA Na2，DONG Xiang2，SHIWen-hui2，LIJian-ying2
（1.Xinjiang Agricultural University，Urumqi830052，China；2.Urumqi The Key Laboratory of Special Environmental Medicine of Xinjiang，General Hospital of Lanzhou Military region，Urumqi830000，China）

Objective To study the effects of curcumin on the survival rate of the rats in the dry heatenvironment of desert.M ethods The 40 selected 6～8 week-old male SPF grade SD rats were randomly divided into control group，low-dose curcumin pretreated group，middle-dose curcumin pretreated group，high-dose curcumin pretreated group and solvent group.The control group were fed as normal，the three curvumin pretreated group were gavaged with different doseof curcumin for7 consecutive days，the solventgroup were gavaged equal volume of solvent for7 consecutive days.Then all the rats were put into the dry heatenvironment（temperature of41℃，humidity 10％，ultraviolet radiation 40W/m2）in The Simulated Climate Cabin for Special Environmentof Northwestof China，The vital signs of the ratswere observed，The core body temperature of the rats weremonitored for every half an hour，the dead time were recorded.Results The core body temperature of the five groups had no significant different at the first half hour after the started in the dry heat desert environment（P ＞0.05）.However，after 60 min from the beginning，the core body temperature of the three curcumin pretreated group were significantly lower than the control group and the solventgroup at the7 time pointof60min，90min，120 min，150 min，180 min，210 min，240 min.The core body temperature had no significant different in the three curcumin pretreated group ateach time point from the beginning to 240min（P＞0.05）.The survival time for the control group，low-dose curcumin pretreated group，middle-dose curcumin pretreated group，high-dose curcumin pretreated group and solvent group were（222.95±28.23）min，（231.35±40.96）min，（255.00±30.39）min，（263.80±56.71）min，（223.00±27.23）min，respectively.The survival time of themiddle-dose curcumin pretreated group and high-dose curcumin pretreated group were significantly longer than the low-dose curcumin pretreated group，control group and the solvent group（P ＜0.05），and the high-dose curcumin pretreated group had themost obvious effects on the survival time compared with the other two curcumin pretreated group（P＜0.01）.Conclusion Curcumin could increase the survival time of rats in the dry heatenvironmentof the desert，which indicated that the curcuminmay exert its heat tolerance effects in dry heatenvironment，curcuminmay have potential clinical value in the prevention and treatment for the heatstrok in dry heat environment of desert.

Curcumin；Desert；Dry heat environment；Rats；Survival rate

R-332

A

1671-7856（2015﹞10-0024-05

10.3969.j.issn.1671.7856.2015.010.006

軍隊臨床高新技術重大項目（2010gxjs016）；自治區自然科學基金項目（2015211C231）。

李佳佳（1985-），女，碩士研究生，研究方向：實驗動物學。E-mail：55159301@qq.com。

劉江偉（1970-），男，博士后，教授，研究方向：特殊環境醫學研究。E-mail：ljw273@sohu.com；姚剛（1959-），男，博士，教授，研究方向：動物生長與畜產品質量安全研究。E-mail：yaogang516@163.com。

﹞2015-08-31

研究報告