大鼠肺缺血再灌注損傷中番茄紅素的作用機制分析

劉偉存

1 材料與方法

1.1 實驗動物 選擇華北理工大學實驗動物中心清潔級雄性SD大鼠180只, 質量230～270g, 隨機分為假手術組、模型組、舒血寧注射組、番茄紅素5 mg/kg組、番茄紅素10 mg/kg組、番茄紅素20 mg/kg組,每組30只。

1.2 藥物與試劑 番茄紅素、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)試劑盒、超氧化物歧化酶(SOD)試劑盒、丙二醛(MDA)試劑盒、舒血寧注射液、髓過氧化物酶(MPO)試劑盒、過氧化氫酶(CAT)試劑盒、烏拉坦。

1.3 實驗儀器 UV759紫外-可見分光光度計, HX-300S型動物呼吸機, 24D高速離心機, 光學顯微鏡, FA-25勻漿機,RM-2135型石蠟切片機。

1.4 方法

1.4.1 給藥方法 舒血寧注射組、番茄紅素組在手術30 min前通過尾靜脈注射相應藥物, 模型組和假手術組注射等體積的生理鹽水。稱取適量的番茄紅素,然后將番茄紅素溶解在K-H溶液中, 以此來制備20 mg/ml番茄紅素溶液, 以這個番茄紅素為基礎, 以此稀釋制備10、5mg/ml番茄紅素溶液,最后根據體質計算藥物容積, 使得藥體質量和藥物容積成正比例關系［4］。

1.4.2 模型的制備 除去假手術組之后, 對各組大鼠經腹腔注射烏拉坦麻醉之后, 實施插管, 給動物連接呼吸機,呼吸機設置要求是：呼吸比例是1∶1, 頻率為50次/min, 潮氣量為10 ml/kg。在大鼠的左胸的第4肋和第5肋間進行開胸手術, 對左肺門進行手術, 最后使用無創血管夾閉左肺門,30 min后將夾門松開, 恢復大鼠的血流, 整個過程必須機械通氣, 不然會影響手術結果；假手術組不進行夾閉左肺門手術, 其他操作和手術組一樣。

1.4.3 肺組織細胞凋亡的觀察及凋亡指數的計算 肺組織細胞凋亡的觀察和凋亡指數的計算過程：首先取出肺組織石蠟切片, 根據試劑盒上說明步驟進行HE染色, 然后使用光學顯微鏡對肺組織內細胞凋亡情況進行觀察；最后在每張切片中選取6個視野, 計算出每個視野內肺細胞總數和各個組中大鼠肺組織細胞凋亡指數。

1.5 觀察指標 觀察六組大鼠肺組織細胞凋亡情況, 比較六組大鼠肺組織干濕質量比值、細胞凋亡指數、大鼠血清MDA含量及MPO活性。

1.6 統計學方法 采用SPSS21.0統計學軟件對研究數據進行統計分析。計量資料以均數±標準差(-x±s)表示, 組間比較采用單因素方差分析, 兩兩比較采用LSD進行檢驗。P＜0.05表示差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 六組大鼠肺組織細胞凋亡情況 HE染色進行觀察發現, 紅色的是凋亡細胞, 在假手術大鼠組織中能夠見到很少的凋亡細胞；模型組中大鼠肺組織凋亡情況較為嚴重, 通過番茄紅素進行預處理之后, 細胞凋亡情況有所改善, 其中效果最好的是番茄紅素20 mg/kg進行預處理。

2.2 六組大鼠肺組織干濕質量比值及細胞凋亡指數比較模型組大鼠肺組織細胞凋亡指數明顯高于假手術組, 差異具有統計學意義(P＜0.01)；番茄紅素10、20 mg/kg組大鼠肺組織細胞凋亡指數明顯低于模型組, 差異具有統計學意義(P＜0.05或0.01), 大鼠肺細胞凋亡處理效果最好的是番茄紅素20 mg/kg預處理。模型組大鼠肺組織干濕質量比值明顯高于假手術組, 差異具有統計學意義(P＜0.01), 番茄紅素10、20 mg/kg組大鼠肺組織肺組織干濕質量比值明顯低于模型組,差異具有統計學意義(P＜0.05或0.01)。舒血寧組肺組織干濕質量比值及細胞凋亡指數均低于模型組, 差異具有統計學意義 (P＜0.01)。見表 1。

2.3 六組大鼠血清MDA含量和MPO活性比較 模型組大鼠血清中MDA含量和MPO活性高于假手術組, 差異具有統計學意義(P＜0.01)；番茄紅素10、20 mg/kg組大鼠血清中MDA含量和MPO活性明顯低于模型組, 差異具有統計學意義(P＜0.05或0.01), 番茄紅色劑量為20 mg/kg時發現實驗大鼠的預后效果為最佳。舒血寧組大鼠血清中MDA含量和MPO活性均低于模型組, 差異具有統計學意義(P＜0.05)。見表2。

表1 六組大鼠肺組織干濕質量比值及細胞凋亡指數比較(±s)

表1 六組大鼠肺組織干濕質量比值及細胞凋亡指數比較(±s)

注：與假手術組比較, aP＜0.05, bP＜0.01；與模型組比較, cP＜0.05, dP＜0.01

組別 劑量 (mg/kg) 只數 干濕質量比值 細胞凋亡指數(%)假手術組 - 30 5.13±0.34 2.18±0.97舒血寧組 4 30 5.96±0.48d 22.15±1.93d模型組 - 30 6.47±0.62a 31.26±2.25b番茄紅素組 5 30 6.25±0.57 27.49±2.18 10 30 5.98±0.51c 21.38±1.85c 20 30 5.76±0.39d 15.54±1.61d

表2 六組大鼠血清MDA含量和MPO活性比較(±s)

表2 六組大鼠血清MDA含量和MPO活性比較(±s)

注：與假手術組比較, aP＜0.01；與模型組比較, bP＜0.05, cP＜0.01

組別 劑量(mg/kg) 只數 MDA(nmol/L) MPO(U/L)假手術組 - 30 2.59±0.32 3.48±0.72舒血寧組 4 30 5.97±0.64b 5.68±1.47b模型組 - 30 8.38±0.68a 9.35±2.16a番茄紅素組 5 30 7.46±0.72 7.73±1.94 10 30 5.74±0.63b 5.57±1.78b 20 30 4.28±0.59c 4.36±1.59c

3 討論

隨著體外循環手術、肺移植手術和單側肺循環阻斷手術技術的應用, 肺缺血再灌注損傷在臨床中越來越容易見到,這也是導致早期肺組織發生障礙的主要原因。隨著研究的深入, 發現造成肺缺血再灌注損傷的主要發生機理是人體內氧自由基過剩從而引發了氧化應激損傷和人體肺組織細胞凋亡［5-9］。有學者使用藥物干預肺缺血再灌注大鼠模型,發現該藥物能夠抑制自由基繼續氧化, 從而保護了大鼠肺缺血再灌注損傷［10］。

番茄紅素屬于胡蘿卜素, 具有增強體質、抗腫瘤和抗氧化的作用, 本次實驗選用夾閉左肺門30 min后松夾的方式制備肺缺血再灌注損傷大鼠模型來進行分析研究, 研究分析之后發現番茄紅素10、20 mg/kg處理后能夠抑制肺組織細胞,降低人體細胞的凋亡率, 且當番茄紅素20 mg/kg時預處理效果最好, 這就表明番茄紅素對肺缺血再灌注大鼠具有良好的保護作用。

綜上所述, 番茄紅素對于肺缺血再灌注大鼠具有一定的保護作用, 該作用機制主要是因為番茄紅素能夠改善機體抗氧化酶活性, 抑制肺組織氧化。

［1］ 魏延, 沈新南, 麥嘉儀, 等.番茄紅素對腦缺血再灌注大鼠活性氧及缺氧損傷的影響.中華預防醫學雜志, 2010, 44(1):34-38.

［2］ 張建武, 閡冬幽, 周云, 等.番茄紅素對H2O2致乳鼠心肌細胞氧化應激損傷的保護作用.中國實驗方劑學雜志, 2014, 20(12):160-164.

［3］ 岳榮川.番茄紅素保護線粒體DNA減輕心肌缺血再灌注損傷的作用及機制研究.第三軍醫大學, 2015.

［4］ 李雪, 趙明智, 張安易, 等.番茄紅素對大鼠肺缺血再灌注損傷的保護作用研究.現代藥物與臨床, 2015, 30(6):637-641.

［5］ 史欣, 劉書花, 焦清海, 等.番茄紅素對大鼠肝臟局部缺血再灌注損傷的保護作用.中藥藥理與臨床, 2015(3):64-66.

［6］ 春玉虎, 黨宏偉, 閆業軍.番茄紅素對大鼠心臟缺血再灌注的保護作用及其機制研究.現代藥物與臨床, 2014, 29(9):974-979.

［7］ 王超臣.番茄紅素對大鼠肝臟缺血再灌注損傷過程中凋亡和自噬的作用.揚州大學, 2016.

［8］ 譚楊波, 李通 , 甘嘉亮.番茄紅素對大鼠腸缺血再灌注損傷的保護作用.第三軍醫大學學報, 2016, 38(23):2512-2515.

［9］ 武向麗.番茄紅素對大鼠肝臟缺血再灌注損傷的保護作用.中國生化藥物雜志, 2015, 35(2):17-20.

［10］ 賀建東, 韓沖芳, 董玥穎, 等.七氟烷預處理聯合后處理對大鼠心肌缺血再灌注時HO-1表達的影響.當代醫學, 2013,12(8):189-191.