能量代謝儀系統在針灸干預急性酒精性肝損傷中的應用＊

李順月，宋曉晶，王淑友，張 棟

（中國中醫科學院針灸研究所 北京 100070）

能量代謝儀系統在針灸干預急性酒精性肝損傷中的應用＊

李順月，宋曉晶，王淑友，張 棟＊＊

（中國中醫科學院針灸研究所 北京 100070）

目的：探討能量代謝監測儀系統在針灸改善酒精性肝損傷大鼠能量代謝研究的應用價值。方法：將34只大鼠隨機分為正常組、模型組和電針組。模型組和電針組大鼠用50%乙醇給予灌胃，造成急性酒精肝損傷的動物模型。電針組造模后每天給予足三里穴電針30 min治療一次,共治療3天。使用動物能量代謝系統對各組動物同期進行連續96 h的觀察，全程記錄呼吸商（Respiratory Exchange Ratio，RER）、熱量、飲食量和飲水量。結果：急性酒精性肝損傷模型大鼠的RER、飲水飲食量顯著降低，熱量增高；電針干預具有增加RER、飲水飲食量和降低熱量值的趨勢。結論：將能量代謝監測儀系統應用于針灸干預急性酒精性肝損害大鼠能量代謝的研究表明該儀器系統具有一定的實用價值。

能量代謝 呼吸商 熱量 飲食量 急性酒精性肝損傷

能量代謝一般是通過呼吸商、熱量值、飲食和飲水量這些指標之間的關系來體現，新型的動物能量代謝檢測系統可以無創、實時、動態地同步記錄以上各項指標，為相關疾病的診斷和治療效果的評估提供了客觀、便捷的研究手段[1]。肝臟是物質和能量代謝的重要器官，各種肝臟損傷都可能導致能量代謝的異常。大量飲酒會損傷肝臟，影響肝臟代謝，進而影響機體的能量代謝[2]。目前，動物能量代謝監測系統對于酒精性肝損傷能量代謝變化的實驗研究報道較少，在針灸研究中更為少見。因此，為了提高動物能量代謝監測系統在針灸研究中的應用價值，在應用能量代謝監測系統對急性酒精性肝損傷大鼠能量代謝進行評估的基礎上，結合電針對急性酒精性肝損傷能量代謝的干預作用進行評價，以體現動物能量代謝監測系統在針灸研究中的作用。

1 材料與方法

1.1 實驗動物和分組

健康成年SD大鼠34只，清潔級，雌雄各半，體質量200±10 g。健康對照組（對照組）10只，酒精性肝損傷模型組（模型組）和酒精性肝損傷模型+電針組（電針組）各12只，模型組和電針組隨機選取2只進行病理檢測。大鼠由中國中醫科學院動物中心提供[許可證號：SCXK-（軍）2007-004]。所有大鼠均以實驗動物飼養和使用的國際標準對待，整個實驗程序將按照本院動物倫理委員會的原則進行。

1.2 實驗儀器

Oxymax Lab Animal Monitoring System能量代謝監測系統（美國Columbus公司）用于本實驗的觀察，本儀器系統由8通道系統架和8個大鼠標準倉，8通道的熱量計、喂食質量監測模塊、飲水體積模塊和8通道接口、軟件和控制器等構成。

1.3 能量代謝的記錄

3組大鼠隨機放入能量代謝監測系統的觀察箱中，并連續觀察96 h。除造模組（觀察開始后4 h時）和電針組（觀察開始后的18、42、66 h時）過程被暫時移出觀察箱外，其余時間均在箱內生活。飲食在觀察前已添加足量，由能量代謝監測系統的聯機計算機自動記錄和計算出RER、熱量、飲食量和飲水量數值。

1.4 急性酒精肝損傷模型制備和成功與否的判定

在將大鼠放入能量代謝儀、觀察4 h正常基礎代謝后，模型組合電針組動物用濃度50%乙醇按12 mL·kg-1（bw）的計量給予灌胃1次，形成急性酒精性肝損傷。隨機選取模型組和電針組各2只大鼠，于造模24 h后處死，取肝組織做石蠟切片并進行HE染色，見組織中出現肝小葉結構不清，肝索排列紊亂，肝竇變窄，肝細胞核分裂的形態學變化，即為急性肝損害模型成功[3]。

1.5 電針方法

電針組在造模18、42、66 h時進行3次電針治療，用0.18 mm×13 mm華佗牌針灸針直刺雙側“足三里”穴（位于小鼠后肢膝關節外下方當腓骨小頭下約3 mm處）；將針灸針連接電針儀（MBT-1微電腦脈搏同步脈沖治療儀，浙江華音電子有限公司），電針參數選用連續波，輸出電壓5 V，頻率1 Hz，以后肢出現輕微顫動為度，電針時間為30 min。

1.6 統計學方法

應用能量代謝監測系統儀器自帶的CLAX v2.24軟件程序，將RER、熱量值、飲食和飲水量在觀察開始0、造模后2、8、20、32、44、56、68、80、92 h共10個時間點的數值進行提取，應用SPSS 17.0統計軟件分別將三組10個時間點均數值進行方差齊性檢驗，然后進一步做多樣本均數間的多重比較以分析兩組間的差別，當方差性齊（P＞0.05）進行LSD-t檢驗，不齊時（P＜0.05）進行SNK-q檢驗。三組10個時間點的數值進行配對樣本t檢驗，以P＜0.05具有統計學意義，并以均值±標準誤（Mean±SE）做出各組量值各時間點的折線圖。

2 結果

2.1 各組動物RER變化比較

經方差齊性檢驗，P=0.44，方差齊，進一步LSD-t檢驗后，模型組與對照組有顯著性差異（P=0.023），電針組與對照組有顯著性差異（P=0.049）。

經配對樣本t檢驗后，模型組與對照組在造模2 h（P=0.000）和8 h（P=0.002）時的顯著性比80 h（P=0.03）和92 h（P=0.03）時有所增加；電針組與對照組在造模2 h（P=0.00）和44 h（P=0.008）時的顯著性比8 h（P=0.03）和20 h（P=0.04）時有所增加。

在96 h的觀察過程中，模型組和電針組動物呼吸商與對照組比較一直處于較低水平；在造模2 h時模型組和電針組動物RER達到最低，分別為模型組0.79±0.04，電針組0.81±0.07，而對照組0.95±0.03；在造模80、92 h時，模型組仍處于較低水平，而電針組則明顯高于模型組但仍低于對照組；本結果說明，急性酒精性肝損傷動物的RER降低，電針治療3次后具有提高RER作用的趨勢（圖1）。

2.2 各組動物熱量變化比較

經方差齊性檢驗，P=0.60，方差齊，進一步LSD-t檢驗后各組間均沒有顯著性差異。

經配對樣本t檢驗后，電針組在造模8 h時為1.77±0.58，模型組在32 h時為2.09±0.68，與對照組比較均具有統計學差異（P＜0.05）。

在96 h的觀察過程中，與對照組比較，模型組和電針組動物熱量值在造模后至造模44 h均較高。在造模44 h后，三組的熱量值接近。本項觀察結果說明，酒精性肝損傷在造模2天內，熱量明顯增加；電針組較模型組稍低，但對增加熱量的降低作用不明顯（圖2）。

2.3 各組動物飲食量變化比較

經方差齊性檢驗，P=0.82，方差齊，進一步LSD-t檢驗后各組間均沒有顯著性差異。

經配對樣本t檢驗后，模型組與對照組在造模8 h（P=0.004）比2 h（P=0.030）、32 h（P=0.040）和80 h（P=0.040）的顯著性有所增加；電針組與對照組在造模8 h（P=0.012）和56 h（P=0.046）時出現統計學差異。

在96 h的觀察過程中，對照組動物進食量出現明顯的晝夜節律性變化，模型組和電針組動物則是在造模20 h前明顯減少，造模32 h后模型組和電針組也恢復晝夜節律，并有代償和波動性增減；與對照組比較，在造模后56 h時，模型組和電針組進食量增加，造模80 h時，模型組動物進食量又減少較多，電針組則與對照組接近。觀察結果說明，酒精性肝損傷動物造模1天內進食量明顯減少，電針在造模2天后具有一定增加進食量的作用（圖3）。

2.4 各組動物飲水量變化比較

經方差齊性檢驗，P=0.23，方差齊，進一步LSD-t檢驗后各組間均沒有顯著性差異。

經配對樣本t檢驗后，模型組與對照組在造 模 8 h時（P=0.020）出現統計學差異；電針組與對照組在造模8 h時（P=0.010） 比 2 h時（P=0.045）的顯著性有所增加；電針組與模型組在造模44 h時出現統計學差異（P=0.007）。

在96 h的觀察過程中，對照組動物飲水量出現明顯的晝夜節律性變化；模型組和電針組動物則是在造模20 h前明顯減少，造模20 h后模型組和電針組也恢復晝夜節律，并與對照組接近。觀察結果說明，酒精性肝損傷造模1天內飲水量明顯減少，電針在飲水量的調節作用不顯著（圖4）。

圖1 各組呼吸商比較

圖2 各組熱量比較

圖3 各組飲食量比較

3 討論

機體依靠呼吸功能從外界攝取氧，以供各種營養物質氧化分解的需要，同時也將代謝終生物CO2呼出體外。因此，一定時間內機體的CO2產量與耗氧量的比值稱為RER，RER能夠反映機體糖、蛋白、脂肪3大營養底物氧化分解情況，是反映機體的能量代謝情況一項重要指標[4]。隨著醫學的發展，智能能量測定系統可以實現對機體的氧耗量和CO2產生量、熱量值以及飲食、飲水等生命代謝指標進行即刻、動態、精確測量[5]。目前，能量代謝檢測系統主要用于糖尿病[6]、肥胖癥[7]、內分泌[8]等代謝性疾病代謝機理研究，并用于食物、藥物、活動等干預對代謝及代謝疾病的影響研究分析[9-11]，但在針灸干預研究中的應用研究報道較少。本研究首次應用動物能量代謝檢測系統觀察急性酒精性肝損傷動物的能量代謝變化以及針刺對其的影響作用。

圖4 各組飲水量比較

在本研究中所使用的動物能量代謝監測系統是通過檢測動物所在籠內吸入和呼出氣體前后的氧氣和CO2濃度變化，監測動物的氧氣消耗和CO2產生，儀器系統通過公式計算此過程中的能量消耗；該儀器系統配置了飲食和飲水模塊，食物稱量采用了賽多利斯天平，質量控制精度0.01 g；飲水檢采用了精密的電子泵技術，確保動物每次飲水量固定在20 μL，避免飲水外漏導致測量誤差，同步檢測動物飲水和飲水消耗，綜合分析該過程中的能量代謝情況。該儀器系統可無人職守自動運行72 h或更長時間，通過軟件程序化控制記錄各項指標，具有無創、精確、實時、動態、便捷的優勢。

本研究應用該儀器對急性酒精性肝損傷的能量代謝改變進行了觀察，急性大量酒精灌胃后，模型大鼠的RER主要呈現下降趨勢，說明酒精性損傷后耗氧量明顯增加，并持續到觀察結束，這是該損傷的一個病理特征。熱量消耗在整個觀察過程的前半時段呈升高趨勢，在48 h后逐漸下降并接近正常組，表明大量乙醇攝入后的分解代謝并產生熱能直接相關。飲水飲食量在觀察的4天內具有明顯的晝夜節律，這是動物生活習性造成。同時，在造模初期，由于大量攝入乙醇，模型動物的飲食量、飲水量顯著下降。應用形態學方法對酒精性肝損傷所做的肝臟HE染色顯示，大量乙醇灌胃后，大鼠肝臟的肝小葉結構不清，肝索排列紊亂，肝竇變窄，有些肝細胞已經腫脹、變形，說明急性酒精性肝損傷模型造模成功[3]。此前，用激光散斑血流成像方法觀察到急性酒精灌胃后小鼠肝臟血流灌注量顯著減少[18]。以上結果表明酒精造成了動物肝臟組織的病理性改變，引起了肝臟功能損傷。肝臟功能損傷后，肝臟的正常代謝功能必然低下，進而影響全身的代謝機能。Piche等[12]觀察到慢性丙型肝炎患者呈現高能量代謝狀態。Greco等[13]發現58%肝硬化患者能量代謝基本正常，而僅有12%為低能量代謝狀態。更多研究者則認為肝硬化患者呈高能量代謝狀態[14]。因此，本研究中觀察到模型動物出現代謝增加狀態可能與急性酒精攝入引起的肝損傷有關。大量酒精攝入同時也會引起機體其他系統的應激反應，因此動物的日常飲食量、飲水量也出現了變化。這一結果也與肝臟疾病會出現能量代謝異常的臨床表現符合。

我們觀察到急性酒精性肝損傷動物的RER降低，電針治療介入后，增加了RER，電針治療3次后具有提RER商作用的趨勢。觀察時段的后期，大鼠熱量值逐步下降，電針對增加熱量的降低作用不明顯。造模1天內進食量明顯減少，造模2天后和電針干預后，飲食量逐步恢復，可能與電針的干預作用有關，但還可能是乙醇在體內代謝基本完成造成。在臨床治療中，針灸療法對于多種肝臟疾病的調治效果顯著。有研究表明針刺具有調節肝功能，促進肝臟病變恢復的功用[15-17]。在我們以往的研究中觀察到，針灸對肝臟血流灌注有一定的調節作用[18]，對急性酒精性損傷大鼠的肝臟功能也有一定的保護作用[4]。在本研究中我們也觀察到電針能對急性酒精性損傷大鼠的能量代謝有一定調整作用，這可能與電針作用促進肝臟功能恢復有關，電針對酒精性肝損傷能量代謝影響的研究還有更多的工作有待進行。

4 結論

本研究首次應用動物能量代謝系統觀察到急性酒精性肝損傷后大鼠的能量代謝增高；電針刺激在促進急性酒精性肝損傷大鼠的RER和飲食量增加、熱量下降方面具有一定作用。

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Application of the Animal Energy Metabolism Monitoring System (AEMMS) in Acute Alcoholic Liver Injury with the Treatment of Acupuncture

Li Shunyue, Song Xiaojing, Wang Shuyou, Zhang Dong
(Institute of Acupuncture and Moxibustion, China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100070, China)

This study aimed to explore the value of animal energy metabolism monitoring system (AEMMS) to evaluate the energy metabolism of acute alcohol liver injury in rat with the treatment of acupuncture. Tirty rats were randomly divided into the control group, the model group and the EA group. The model group and the EA group were gavaged with 50% ethanol for the establishment of the animal model of acute alcoholic liver injury. EA was given by needling Zusanli (ST-36) 30 min after intragastic administration every day in the EA group. The treatment of acupuncture continued 3 days. In addition, the RER, heat, feeding and drinking were continuouslyrecorded for 96 h in each group at the same time by AEMMS. As a result, the RER, feeding and drinking indices significantly decreased in rats with ALI with an increase in the heat index. There was an up-going tendency of the RER, feeding and drinking indices, and a declined tendency of the heat index in the model rats after EA treatment. It was concluded that AEMMS presented a practical value in the study of the energy metabolism of rats with ALI with the treatment of acupuncture.

Energy metabolism, respiratory exchange ratio, heat, feeding, acute alcoholic liver injury

10.11842/wst.2016.12.023

R245

A

（責任編輯：朱黎婷，責任譯審：朱黎婷）

2016-03-28

修回日期：2016-12-13

＊ 國家自然科學基金委面上項目（81273834）：多模式成像技術對針灸肝臟血管調節作用的顯示及其機理研究，負責人：張棟；中國中醫科學院自主選題項目（Zz08005）：針灸對酒精性肝損傷小鼠的血管調控作用的機理研究，負責人：李順月。

＊＊ 通訊作者：張棟，研究員，主要研究方向：針灸機理與經絡研究。