黃芪甲苷治療急性呼吸衰竭模型大鼠的效果及作用機制研究

屈高潔 廖玲 胡康

南華大學附屬第三醫院1呼吸內科，2中醫康復科（湖南衡陽421900）

急性呼吸衰竭是由于急性缺氧，以及二氧化碳發生潴留，紅細胞增多，血小板產生凝聚，導致血液的粘稠度增加［1-2］。黃芪甲苷是黃芪中的有效成分，具有抗氧化損傷作用，增強機體免疫力，對呼吸衰竭期出現的異常變化產生抵抗作用，阻止應激反應的發生，改善肺功能［3］。目前臨床中急性呼吸衰竭的發病機制尚未明確，本研究主要探討黃芪甲苷治療急性呼吸衰竭模型大鼠的效果，探討其作用機制。

1 材料與方法

1.1 材料研究動物：選取選取22 只雄性、健康、清潔SD 大鼠，體質量210～260 g，平均體質量（235.5 ± 24.6）g，鼠齡10～12 個月，平均鼠齡（11.5±1.3）個月。由河北醫科大學實驗動物中心提供，所有大鼠在無病原菌的干凈籠子里喂養，所飲用的水和食物均進行過高溫以及高壓的消毒。本研究均經過我院倫理委員會批準。

1.2 方法

1.2.1 急性呼吸衰竭模型建立選取16 只大鼠建立急性呼吸衰竭模型。參考耿維鳳［5］模型建立并適當進行改正，將所有大鼠放在自制的常壓低氧氣高二氧化碳飼養艙內進行飼養（10%O2，8%CO2），每天進行12 h，連續2 周復制急性呼吸衰竭模型。其余6 只大鼠在正常的自然環境下進行飼養2 周。

1.2.2 分組及給藥建模過程中死亡4 只，成功12 只，隨機分為模型組和黃芪甲苷組，各6 只，正常組6 只。黃芪甲苷組大鼠采用黃芪甲苷進行治療，其服用劑量為5 mg∕kg，所以大鼠均采取灌胃的形式，5 mL∕kg，1 次∕d。模型組和正常組大鼠采用等體積的無菌蒸餾水進行灌胃，連續治療5 d。

1.2.3 肺功能相關指標檢測采用小動物肺功能儀，檢測大鼠呼吸頻率、50%用力呼氣流量（50%forced expiratory flow，FEF50）、呼氣峰流速值（peak expiratory flow，PEF）肺功能指標。將大鼠麻醉后間隔30 min，在手術臺上固定，抽取股動脈血，保存在肝素鈉抗凝管中，每管2 mL，-20 ℃環境下保存，待測。

1.2.4 病理形態學觀察所有大鼠處死后，迅速提取大鼠肺組織，在10%的甲醛緩沖液中保持48 h，之后脫水、浸蠟、包埋、切片、脫蠟處理后，采用HE進行染色，在顯微鏡下觀察大鼠病理學特征。

1.2.5 動脈血氣相關指標檢測將采集到的標本，取血清采用全自動血氣分析儀檢測氫離子濃度（pH）、二氧化碳分壓（PaCO2）、氧分壓（PO2）動脈血氣相關指標。

1.2.6 AST、SOD、MDA 水平檢測采用酶聯免疫吸附試驗檢測谷丙轉氨酶（AST）、超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）水平。

1.2.7 Western Blot 檢測ACE2/Ang-（l-7）/Mas 通路蛋白將采集到的標本，采用Western Blot 檢測分析ACE2∕Ang-（l-7）∕Mas 通路蛋白表達量。

表1 3 組大鼠肺功能相關指標比較Tab.1 Comparisons of pulmonary function indexes in three groups of rats ±s

表1 3 組大鼠肺功能相關指標比較Tab.1 Comparisons of pulmonary function indexes in three groups of rats ±s

注：與正常組相比，*P＜0.05；與模型組相比，#P＜0.05

組別正常組模型組黃芪甲苷組F 值P 值只數6 6 6呼吸頻率（次∕min）95.5±6.3 33.4±7.2*90.1±3.2*#23.849 0.000 FEF50（L∕s）39.42±2.23 27.01±2.95*32.26±2.81*#12.330 0.000 PEF（L∕s）39.44±2.82 29.55±2.58*35.62±1.08*#9.507 0.000

1.3 統計學方法采用SPSS 20.0 統計軟件進行分析，計量資料采用（）進行描述，多組間比較采用F值檢驗，兩組間比較采用實施獨立樣本t檢驗，P＜0.05 為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 3組大鼠肺功能相關指標比較如表1所示，模型組呼吸頻率、FEF50、PEF 低于正常組和黃芪甲苷組（P ＜0.05）；黃芪甲苷組呼吸頻率、FEF50、PEF 低于正常組，差異具有統計學意義（P ＜0.05）。

2.2 3組大鼠心肌細胞組織病理學觀察正常組肺泡結果完整，且肺泡大小均勻一致，肺泡腔內干凈，肺泡間隔保持一致，并無增厚現象；支氣管上皮保持完整，未發現細胞炎性浸潤以及毛細血管充血。模型組肺泡之間間隔增加，肺泡毛細血管壁發現充血，有炎性細胞浸潤，有部分肺泡出現水腫。黃芪甲苷組肺泡腔內干凈，細胞間隔未見增厚，細胞浸潤程度降低，未見肺泡水腫，無毛細血管充血。見圖1。

圖1 3 組大鼠肺組織細胞病理學觀察（HE 染色，×100）Fig.1 Cytopathological observation of lung tissue in three groups of rats（HE staining，×100）

2.3 3組大鼠動脈血氣相關指標相關指標比較模型組PaCO2壓高于正常組和黃芪甲苷組，pH、PO2低于正常組和黃芪甲苷組（P ＜0.05）；黃芪甲苷組pH、PaCO2高于正常組，PO2低于正常組，差異具有統計學意義（P ＜0.05）。見表2。

表2 3 組大鼠動脈血氣相關指標相關指標比較Tab.2 Comparison of related indexes of arterial blood gas in three groups of rats ±s

表2 3 組大鼠動脈血氣相關指標相關指標比較Tab.2 Comparison of related indexes of arterial blood gas in three groups of rats ±s

注：與正常組相比，*P＜0.05；與模型組相比，#P＜0.05

組別正常組模型組黃芪甲苷組F 值P 值只數6 6 6 pH 7.27±0.05 7.10±0.04*7.36±0.06*#9.755 0.000 PaCO2（mmHg）35.88±3.01 56.51±2.96*47.16±2.88*#17.955 0.000 PO2（mmHg）112.34±9.95 65.52±6.02*90.40±5.01*#14.792 0.000

2.4 3組大鼠AST、SOD、MDA 水平比較模型組 AST 水平高于正常組和黃芪甲苷組，SOD、MDA 水平低于正常組和黃芪甲苷組（P ＜0.05）；黃芪甲苷組AST 水平高于正常組，SOD、MDA 水平低于正常組，差異具有統計學意義（P ＜0.05）。見表3。

表3 3 組大鼠AST、SOD、MDA 水平比較Tab.3 Comparison of AST，SOD and MDA levels in three groups of rats ±s

表3 3 組大鼠AST、SOD、MDA 水平比較Tab.3 Comparison of AST，SOD and MDA levels in three groups of rats ±s

注：與正常組相比，*P ＜0.05；與模型組相比，#P ＜0.05

組別正常組模型組黃芪甲苷組F 值P 值只數6 6 6 AST（U∕L）115.51±20.55 245.33±25.52*148.15±9.65*#14.558 0.000 SOD（U∕mL）240.10±10.45 115.31±10.12*225.14±5.09*#31.519 0.000 MDA（nmol∕mL）4.05±0.55 2.33±0.12*3.65±0.65*#11.226 0.000

2.5 3組大鼠ACE2/Ang-（l-7）/Mas 通路蛋白水平比較模型組ACE2、Ang-（l-7）、Mas 水平低于正常組和黃芪甲苷組（P ＜0.05）；黃芪甲苷組ACE2、Ang-（l-7）、Mas 水平低于正常組，差異具有統計學意義（P ＜0.05）。見表4。

3 討論

黃芪單體主要包含黃芪甲苷和黃芪多糖，現代藥理研究表明，黃芪單體能提高機體免疫功能，具有保肝、抗菌、降壓、降血糖和抗應激功效［4］。本研究中，黃芪甲苷組呼吸頻率、FEF50、PEF、pH、PO2升高，PaCO2降低，說明黃芪甲苷可以促進大鼠肺功能改善，對呼吸衰竭有抑制作用。病理學觀察中黃芪甲苷組肺組織細胞浸潤和細胞間隔擴張程度降低。說明黃芪甲苷可以改善大鼠病理癥狀，降低細胞間的炎性反應，保護肺組織細胞不受損傷。研究顯示，呼吸衰竭的主要原因是肺泡水腫，炎性細胞浸潤，肺組織纖維增生，導致肺細胞間隔增厚，心肺功能下降［5-6］。

表4 3 組大鼠ACE2∕Ang-（l-7）∕Mas 通路蛋白水平比較Tab.4 Comparison of ACE2∕Ang-（l-7）∕Mas pathway protein levels in three groups of rats ±s

表4 3 組大鼠ACE2∕Ang-（l-7）∕Mas 通路蛋白水平比較Tab.4 Comparison of ACE2∕Ang-（l-7）∕Mas pathway protein levels in three groups of rats ±s

注：與正常組相比，*P＜0.05；與模型組相比，#P＜0.05

組別正常組模型組黃芪甲苷組F 值P 值只數6 6 6 ACE2 1.15±0.15 0.33±0.02*0.95±0.05*#19.910 0.000 Ang-（l-7）1.10±0.13 0.31±0.02*0.84±0.06*#22.068 0.000 Mas 1.16±0.11 0.43±0.06*0.94±0.08*#21.406 0.000

本研究中，黃芪甲苷組AST 水平降低，SOD、MDA 水平升高，說明黃芪甲苷可以有效的改善大鼠AST、SOD、MDA 水平。SOD 通過減少超氧陰離子毒性作用，對酶起到保護作用，同時促進機體中的O2-轉化成H2O2，防止O2-對機體產生傷害［7］。SOD 有助于維持內環境的穩定，抑制化學趨向性因子激活，避免炎癥發生，有助于糖皮質激素糖皮質激素抗炎活性增強［8］。腎素-血管緊張素系統（RAS）在多種呼吸系統疾病發病中起到重要作用［9］。ACE2∕Ang-（l-7）∕Mas 受體軸在RAS 的中發揮著關鍵性的作用［10］。ACE2 通過分解AngII 促進Ang-（l-7）生成，再由Mas 受體介導，發揮作用，ACE2∕Ang-（l-7）∕Mas 受體軸通過負向調節，有助于降低血壓，起到松弛平滑肌的作用，抑制纖維化形成［11］。黃芪甲苷組ACE2∕Ang-（l-7）∕Mas 通路蛋白水平升高，說明黃芪甲苷可以激活ACE2∕Ang-（l-7）∕Mas 通路，改善其相關蛋白水平。本文研究，黃芪甲苷通過激活ACE2∕Ang-（l-7）∕Mas 通路，促進ACE2、Ang-（l-7）、Mas 水平升高，起到調節肺功能的作用，從而有效的抑制呼吸衰竭。ZHANG等［12］研究指出，ACE2∕Ang-（l-7）通路可以改善急性肺損傷模型中ER 應激誘導的細胞凋亡。本文研究ACE2∕Ang-（l-7）∕Mas 通 路在急性呼吸衰竭模型中同樣也發揮著重要作用，與其研究結果保持一致。

綜上所述，黃芪甲苷通過調控ACE2∕Ang-（l-7）∕Mas 通路蛋白，改善大鼠AST、SOD、MDA 水平，起到保護大鼠肺功能的作用。