丙酮酸鈉溶液灌胃治療糖尿病大鼠深Ⅱ°燒傷效果及其機制

弭倩，孟祥熙，田雨沫，何澤，孫奎

1 承德醫學院附屬醫院燒傷整形科，河北承德067000；2 保定市第二醫院醫療美容科

深Ⅱ°燒傷是指真皮深層的熱損傷，局部表現為水皰，創面基底紅白相間，有細小網狀栓塞血管網。創面愈合過程中伴隨著創面的炎癥反應、壞死組織溶解、細胞增殖和組織重塑，及早閉合創面對患者預后非常重要。如果燒傷患者有糖尿病史，則容易出現繼發感染、傷口延遲愈合等問題。丙酮酸鈉參與三大營養物質代謝、糖酵解代謝和線粒體氧化，進而參與全身各組織器官的代謝［1］。丙酮酸已被證實能夠增強耐缺氧能力，糾正2型糖尿病糖代謝紊亂和酸堿失衡，抗氧化應激，保護線粒體，抑制細胞凋亡［2］，減輕炎癥反應［3］。丙酮酸不僅對多種致病性損傷的糖代謝有保護作用［2，4-6］，對病變細胞的氧化還原狀態也有保護作用。丙酮酸鈉在糖尿病合并燒傷創面治療中的應用報道較少，因此，2022年10月—2023年6月，本研究建立了糖尿病深Ⅱ°燒傷大鼠模型，觀察丙酮酸鈉溶液對創面的治療作用，并探討其可能機制?，F報告如下。

1 材料與方法

1.1 實驗動物與主要材料 雄性SPF級SD大鼠50只，體質量220 ～ 250 g，購自北京華阜康生物科技股份有限公司，許可證號SCXK（京）2019-0008。購入后適應性喂養1周以上，室溫22 ～ 25 ℃，自由飲食。本研究經承德醫學院附屬醫院動物倫理委員會批準。丙酮酸鈉購自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，10%水合氯醛購自吉泰科技生物有限公司，鏈脲佐菌素（STZ）購自吉泰科技生物有限公司。煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+/NADH）、丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）、白細胞介素6（IL-6）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）試劑盒購自上海碧云天生物技術有限公司。血糖儀，電子秤，恒溫箱，酶標儀。

1.2 糖尿病大鼠深Ⅱ°燒傷模型制備及分組給藥將50只大鼠隨機分為對照組、模型組及實驗1、2、3組。模型組和各實驗組制作糖尿病大鼠深Ⅱ°燒傷模型。實驗前大鼠禁食12 h、禁飲4 h，動物稱重后給予STZ 60 mg/kg腹腔注射，喂食5%葡萄糖溶液，自由飲食，72 h后采集大鼠尾靜脈血測量血糖，血糖≥11.1 mmol/L表示糖尿病大鼠造模成功［7］。將制備好的糖尿病大鼠禁食8 h、禁飲4 h，使用10%水合氯醛3 mL/kg腹腔麻醉［8］，麻醉滿意后，剪除大鼠背部毛發，充分暴露出背部皮膚。將直徑4 cm鐵棒置于90 ℃熱水中靜置15 min，取出后使用毛巾吸干表面水分，貼緊大鼠背部10 s，建立深Ⅱ°燒傷模型［9］，燒傷深度經病理組織切片檢驗證實。分別將2.5、7.5、10.0 g丙酮酸鈉溶解于100 mL雙蒸水中，制作濃度為2.5%、5%、10%的丙酮酸鈉溶液。實驗1、2、3組分別給予2.5%、5%、10%的丙酮酸鈉溶液灌胃，每次5 mL，每天1次，連續21 d；對照組和模型組給予等量生理鹽水灌胃，每天1次，連續21 d。造模成功后各組大鼠的存活情況：對照組9只，模型組8只，實驗1組8只，實驗2組8只，實驗3組9只。

1.3 創面愈合情況觀察 分別于給藥1、3、7、14、21 d對大鼠背部創面拍照，觀察大體愈合情況。采用Image pro plus軟件分析創面面積并計算創面愈合率。創面愈合率=（初始創面面積-當前測量面積）/初始創面面積×100%。

1.4 血糖及體質量檢測 分別于給藥1、3、7、14、21 d測量大鼠空腹尾靜脈血糖水平及體質量。

1.5 創面組織中NAD+/NADH、MDA、SOD、IL-6、TNF-α檢測 分別于給藥1、3、7、14、21 d切取各組大鼠創面皮膚組織，取20 mg，加入PBS（pH 7.4），3 000 r/min離心20 min，仔細收集上清液，采用ELISA法檢測NAD+/NADH、MDA、SOD、IL-6、TNF-α，按試劑盒說明書操作。

1.6 統計學方法 采用SPSS26.0統計軟件。計量資料以表示，多組比較采用單因素方差分析，組內兩兩比較采用LSD-t檢驗。重復測量數據采用重復測量的方差分析。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 各組創面愈合情況比較 模型組給藥14、21 d創面愈合率低于對照組，各實驗組給藥14、21 d創面愈合率高于對照組，且實驗3組高于實驗1、2組（P均＜0.05）。見表1、OSID碼圖1。

表1 各組給藥不同時間創面愈合率、血糖、體質量及創面組織中NAD+/NADH、MDA、SOD、IL-6、TNF-α水平比較（）

表1 各組給藥不同時間創面愈合率、血糖、體質量及創面組織中NAD+/NADH、MDA、SOD、IL-6、TNF-α水平比較（）

注：與對照組相比，aP＜0.05；與模型組組相比，bP＜0.05；與實驗1組相比，cP＜0.05；與實驗2組相比，dP＜0.05。

組別創面愈和率（%）血糖（mmol/L）體質量（g）NAD+/NADH MDA（nmol/mg prot）SOD（U/mL）IL-6（pg/mL）TNF-α（mol/mL）對照組1 d 3 d 7 d 14 d 21 d模型組1 d 3 d 7 d 14 d 21 d實驗1組1 d 3 d 7 d 14 d 21 d實驗2組1 d 3 d 7 d 14 d 21 d實驗3組1 d 3 d 7 d 14 d 21 d 4.49 ± 0.57 12.71 ± 0.52 56.17 ± 1.48 97.08 ± 0.92 8.43 ± 1.04 7.74 ± 0.82 6.62 ± 0.99 4.69 ± 0.31 4.81 ± 0.38 237.00 ± 2.40 241.00 ± 2.40 249.11 ± 2.20 259.00 ± 2.33 271.00 ± 2.65 1.41 ± 0.13 3.38 ± 0.31 2.28 ± 0.39 2.00 ± 0.20 1.57 ± 0.27 28.12 ± 1.35 48.41 ± 1.01 47.01 ± 1.46 27.47 ± 1.12 19.61 ± 1.91 315.44 ± 11.15 302.56 ± 9.10 319.67 ± 12.41 346.89 ± 9.98 365.22 ± 12.05 30.65 ± 1.72 34.43 ± 1.69 33.64 ± 1.65 30.46 ± 2.29 26.96 ± 1.30 47.18 ± 1.09 49.77 ± 1.92 52.26 ± 1.14 45.34 ± 1.24 41.24 ± 1.95 4.46 ± 0.98 12.37 ± 0.67 48.68 ± 0.83a 87.79 ± 1.44a 17.96 ± 6.12a 16.10 ± 4.15a 15.40 ± 2.96a 14.18 ± 2.09a 13.09 ± 1.47a 237.00 ± 2.03 233.00 ± 1.64a 232.00 ± 1.51a 241.00 ± 2.39a 251.00 ± 2.72a 1.33 ± 0.16 1.98 ± 0.16a 1.90 ± 0.33a 1.62 ± 0.16a 1.47 ± 0.24a 33.47 ± 1.93a 54.09 ± 1.17a 50.65 ± 1.45a 32.18 ± 1.67a 24.35 ± 1.24a 272.00 ± 12.34a 257.75 ± 14.67a 262.88 ± 9.05a 299.88 ± 14.19a 309.63 ± 22.17a 34.47 ± 1.64a 38.11 ± 1.60a 36.96 ± 2.98a 34.94 ± 2.17a 30.67 ± 1.51a 51.81 ± 1.68a 55.18 ± 1.57a 57.92 ± 2.27a 52.40 ± 1.77a 48.61 ± 1.65a 4.46 ± 0.67 12.42 ± 0.43 52.39 ± 1.18ab 93.22 ± 1.09ab 16.50 ± 6.49ab 15.51 ± 4.88ab 13.53 ± 2.79ab 12.89 ± 1.70ab 12.46 ± 1.46ab 237.00 ± 1.69 235.00 ± 0.99a 237.00 ± 2.92ab 246.00 ± 2.43ab 256.00 ± 3.80ab 1.35 ± 0.10 2.14 ± 0.21ab 1.93 ± 0.21a 1.81 ± 0.12ab 1.48 ± 0.22a 32.18 ± 1.45ab 52.44 ± 1.31ab 49.35 ± 0.86ab 31.79 ± 0.61a 23.90 ± 1.19a 276.63 ± 17.93 266.13 ± 12.97a 282.25 ± 15.04ab 302.63 ± 10.65a 312.00 ± 12.74a 33.87 ± 2.15a 37.21 ± 2.02ab 35.90 ± 1.34ab 33.53 ± 1.66ab 29.20 ± 1.79ab 50.75 ± 1.39ab 53.84 ± 1.76ab 56.30 ± 2.10ab 51.36 ± 1.86ab 47.49 ± 2.18ab 4.46 ± 0.47 12.47 ± 0.88 53.56 ± 1.19abc 94.48 ± 1.23abc 15.03 ± 3.54ab 14.27 ± 1.19abc 13.52 ± 1.26ab 12.58 ± 2.06ab 12.08 ± 1.50ab 237.00 ± 1.25 239.00 ± 1.60abc 242.00 ± 1.91abc 250.00 ± 1.77abc 260.00 ± 2.30ab 1.38 ± 0.11 2.22 ± 0.22abc 1.97 ± 0.22ab 1.83 ± 0.21ab 1.49 ± 0.21a 31.93 ± 0.64ab 51.88 ± 0.75ab 48.70 ± 0.77abc 30.13 ± 1.57abc 22.95 ± 0.74abc 282.89 ± 11.68ab 285.63 ± 14.48b 303.88 ± 12.51abc 330.50 ± 11.44abc 344.25 ± 12.04abc 33.16 ± 1.67ab 35.95 ± 1.28abc 35.86 ± 1.40ab 32.83 ± 1.64abc 28.24 ± 1.36abc 49.80 ± 1.83ab 52.06 ± 1.60ab 54.57 ± 1.42abc 49.44 ± 1.78ab 45.76 ± 3.50abc 48.13 ± 2.83abcd 51.25 ± 2.66abc 53.15 ± 2.55abcd 47.48 ± 2.82abcd 43.64 ± 2.87abcd 4.47 ± 0.63 12.67 ± 0.51 55.02 ± 1.87abcd 95.95 ± 1.25abcd 13.97 ± 2.20abcd 13.11 ± 2.33abcd 12.11 ± 1.93abcd 11.60 ± 1.86ab 10.81 ± 1.58abcd 237.00 ± 1.27 240.00 ± 1.64bc 245.00 ± 1.54abcd 254.00 ± 2.47abcd 264.00 ± 3.02abcd 1.40 ± 0.26 2.92 ± 0.31abcd 2.04 ± 0.20abcd 1.98 ± 0.15bcd 1.50 ± 0.13a 31.42 ± 1.77ab 50.11 ± 1.54abcd 48.30 ± 1.34abc 29.53 ± 1.51abc 21.83 ± 1.42abcd 296.38 ± 9.16abcd 290.56 ± 11.58bc 308.44 ± 10.67bc 335.11 ± 11.07abc 352.67 ± 10.64bc 32.60 ± 1.46abc 35.38 ± 1.38abc 34.39 ± 0.88abcd 31.87 ± 2.26abcd 27.11 ± 1.70bcd

2.2 各組血糖、體質量比較 見表1。

2.3 各組創面組織NAD+/NADH水平比較 見表1。

2.4 各組創面組織MDA、SOD水平比較 見表1。

2.5 各組創面組織IL-6、TNF-α水平比較 見表1。

3 討論

糖尿病患者長期處于高血糖狀態，造成全身各個臟器持續性損害，使機體代謝紊亂，大小血管、神經損傷［10］，若患者被燒傷則可引起創面持久不退的慢性炎癥反應，因此控制血糖、減輕炎癥反應是促進創面愈合的重要環節。

丙酮酸鈉具有調節血糖的功能，并能促進胰島素分泌。研究發現，丙酮酸鹽能夠糾正2型糖尿病患者體內血糖負反饋調節受損，使血糖維持在一定范圍內［11］。當機體受到創傷時，胰島素抵抗造成血糖濃度升高，高血糖會引起炎癥加重，因此將血糖濃度穩定在適當范圍內對創面愈合至關重要［12］。本研究中使用丙酮酸鈉灌胃的實驗組給藥后血糖水平低于模型組，表明丙酮酸鈉能夠控制糖尿病燒傷大鼠的血糖水平。

丙酮酸可以促進機體能量代謝。在生理條件下，體內NAD+/NADH處于一種動態平衡，當機體受到創傷后NAD+/NADH失衡，NADH升高會引起線粒體電子傳遞鏈上供電體過量，導致線粒體復合物I過載，造成線粒體復合物I損傷，同時還可能使線粒體電子傳遞鏈產生更多的氧自由基，導致氧化應激［15］。有研究表明，丙酮酸可以在乳酸脫氫酶的作用下還原成乳酸，促進NAD+產生［12］，提高胞質內NAD+/NADH比值，重新激活糖酵解［14］和三羧酸循環產生ATP，促進機體能量代謝，從而促進創面愈合。本研究中，實驗組與模型組相比NAD+/NADH增高，且實驗3組增高最明顯，表明丙酮酸鈉能改善糖尿病燒傷大鼠創面組織代謝水平。

丙酮酸鈉具有抗氧化、抗炎作用［1，15］，能夠對組織器官損傷起到保護作用［12］。在生理條件下，體內氧自由基的產生與代謝趨于平衡。當機體受到損傷時，易產生氧化應激，而SOD是體內重要的抗氧化酶，也是消除氧自由基的主要物質［16］。MDA是活性氧氧化脂質反應的終產物，在一定程度上反映活性氧的代謝情況［17］，其濃度可以反映細胞損傷程度［18］。有文獻報道丙酮酸鈉能夠降低氧自由基含量［8］，可能通過促進SOD產生、降低MDA水平來減輕機體損傷。糖尿病患者在燒傷后會出現不同程度的全身炎癥反應，炎癥反應可導致胰島β細胞凋亡，造成機體胰島素缺乏，使血糖升高，導致創面難以愈合。IL-6、TNF-α水平可以反映組織損傷程度，有研究顯示，丙酮酸能夠抑制IL-1、IL-6、TNF-α的產生，可用于亞臨床急性炎癥的治療［1］，能夠減少炎癥細胞浸潤，減輕臟器損傷［8］，從而抑制炎癥反應，促進創面愈合。本研究結果顯示，與模型組相比，實驗組IL-6、TNF-α、MDA水平降低，SOD水平增高，且實驗3組效果最明顯，表明丙酮酸鈉能抑制糖尿病燒傷大鼠創面組織過氧化損傷及炎癥反應，作用呈劑量依賴性。

綜上所述，本研究證實了丙酮酸鈉能促進糖尿病深Ⅱ°燒傷大鼠創面愈合，控制血糖，維持體質量，抑制創面炎癥反應及過氧化損傷，促進創面愈合，為丙酮酸鈉治療糖尿病燒傷創面提供一定依據。但本實驗結論是從動物研究中獲得，實際臨床應用效果有待進一步考證。