模拟失重对大鼠实验性胃溃疡氧化应激状态的影响

张 雯，唐合兰，李 静，陈 英，杜 斌，韩全利，杨春敏中国人民解放军空军总医院东楼消化科，北京 100142

模拟失重对大鼠实验性胃溃疡氧化应激状态的影响

张 雯，唐合兰，李 静，陈 英，杜 斌，韩全利，杨春敏
中国人民解放军空军总医院东楼消化科，北京 100142

目的探讨模拟失重对乙酸诱导的大鼠实验性胃溃疡氧化应激状态的影响及可能机制。方法32只SD大鼠随机分为4组，即尾部悬吊7 d组、尾部悬吊14 d组和相应的同步对照组。采用乙酸烧灼法制备大鼠慢性胃溃疡模型，造模后第3天悬吊组大鼠采用尾悬吊法建立模拟失重动物模型。游标卡尺检测胃溃疡面积，生化比色法测定大鼠血清中丙二醛(MDA)含量，超氧化物岐化酶(SOD)及谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性。结果与对照7 d组相比，悬吊7 d组大鼠溃疡面积显著增大(t=5.661，P＜0.01);与对照14 d组比较，悬吊14 d组溃疡面积显著增大(t=4.233，P＜0.01)，血清MDA含量及SOD活性显著增高(t=2.641，P＜0.05，t=5.758，P ＜0.01);与悬吊7 d组比较，悬吊14 d组溃疡面积显著减小(t=3.805，P ＜0.01)，血清 MDA 含量及 SOD 活性显著增高。血清GSH-PX活性差异无统计学意义(P＜0.05)。结论模拟失重可加重溃疡氧化应激反应，延迟溃疡愈合。

模拟失重;实验性胃溃疡;氧化应激

随着载人航天事业的迅速发展，对于失重状态下航天员各个组织器官的生理功能变化的研究显得越来越重要，国内外的研究主要集中于骨骼、肌肉、心血管、神经、免疫等［1-5］，在消化系统方面的研究相对较少。胃黏膜在化学物质作用或缺血等情况下可产生大量的自由基［6］，过量的自由基可以引起胃黏膜或黏膜细胞的脂质过氧化损伤，导致溃疡发生，清除自由基不但能防止胃黏膜损伤，还可促进损伤的修复。故推测，失重是否参与消化性溃疡氧化应激反应的过程，加重氧化应激反应或者抑制抗氧化能力?本实验研究模拟失重对大鼠实验性胃溃疡愈合过程中氧化应激反应的影响及调节机制，为将抗氧化防护用于治疗航天员消化性溃疡病提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验动物与分组 清洁级成年健康雄性SD大鼠32只，体质量200～230 g，购自北京维通利华实验动物技术有限公司。随机分为四组:模拟失重7 d组、14 d组和相应的同步对照组，每组8只。大鼠适应性饲养1周后开始实验，每组大鼠均单笼饲养，自由饮食及水，动物室室温维持在23℃ ±2℃，12 h循环光照。

1.2 实验设备及试剂 模拟失重模型专用鼠笼(航天医学工程研究所)，动物手术器械，游标卡尺，SOD测定试剂盒、MDA测定试剂盒、GSH-PX测定试剂盒(南京建成生物工程研究所)，戊巴比妥钠，庆大霉素，100%乙酸。

1.3 实验方法

1.3.1 大鼠慢性胃溃疡模型制备:每组参照 Okabe方法［7］造模，大鼠造模前24 h禁食不禁水，2%戊巴比妥钠2.3 mL/kg腹腔麻醉。腹部剃毛、消毒，于剑突下腹正中线打开腹腔，手术切口长约2 cm，暴露出胃，将内径约5 mm，长约30 mm的硅胶管紧贴在胃前壁浆膜面胃小弯角切迹下方约5 mm处(避开血管)，向管内注入100%的乙酸0.1 mL，1 min后迅速吸去残存的乙酸，用生理盐水冲洗受乙酸侵蚀的胃壁，将大网膜缝在乙酸涂抹处表面，缝合腹壁。

1.3.2 大鼠模拟失重模型制备:造模后第3天悬吊组大鼠开始尾部悬吊。参照陈杰等［8］的方法采用尾悬吊法建立模拟失重模型。每只吊笼内1只大鼠，尾部悬于笼顶，使大鼠前肢踏于笼底的塑料棒上，后肢悬空，身体纵轴与水平面成30°，自由采食和饮水。对照组除不悬吊外，其他条件与模拟失重组相同。

1.3.3 标本处理:悬吊7 d和14 d后，各组大鼠禁食24 h，2%戊巴比妥钠2.3 mL/kg腹腔麻醉，立即剖开腹壁，分离腹主动脉，采血约5 mL，静置后离心，3 500 r/min，20 min，分离出血清，置EP管中，于 －80℃冰箱内保存，留待MDA含量、SOD及GSH-PX活性测定。

1.3.4 溃疡面积的测定:悬吊组大鼠分别悬吊7 d和14 d后，禁食24 h，2%戊巴比妥钠2.3 mL/kg腹腔麻醉，剖开腹壁，结扎贲门、幽门，注入2%福尔马林溶液10 mL，取出全胃，拭去表面附着物，置2%福尔马林溶液中。30 min后，沿大弯剪开展平，生理盐水冲去胃内容物。用游标卡尺(精确度0.02 mm)测量通过溃疡中心的最大纵径和横径，分别记为d1、d2。根据公式，溃疡面积S=π×(d1/2)×(d2/2)，π取3.14，计算溃疡面积。

1.3.5 MDA含量、SOD及GSH-PX活性测定:采用生化比色法测定大鼠血清中SOD(羟氨法)、谷胱甘肽过氧化物酶GSH-PX(二硫代二硝基苯甲酸法)、MDA(硫代巴比妥酸法)，操作步骤按测试盒说明书进行。

1.4 统计学处理 数据采用SPSS 13.0统计软件进行分析，计量资料以均数±标准差(± s)表示，组间比较采用t检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 尾部悬吊大鼠GU溃疡面积的变化 与对照7 d组比较，悬吊 7 d组溃疡面积明显增大(6.0 mm2±1.7 mm2vs 2.2 mm2±0.7 mm2，t=5.661，P ＜0.01);与对照14 d组比较，悬吊14 d组溃疡面积明显增大(3.0 mm2± 1.2 mm2vs 1.1 mm2± 0.4 mm2，t=4.233，P ＜0.01);与悬吊 7 d组比较，悬吊 14 d组溃疡面积明显减小(3.0 mm2±1.2 mm2vs 6.0 mm2±1.7 mm2，t=3.805，P ＜0.01)，但仍较对照 7 d 组大。

2.2 尾部悬吊大鼠血清MDA含量的变化 与对照14 d组比较，悬吊14 d组MDA含量显著增高(t=2.641，P ＜0.05);与悬吊 7 d组比较，悬吊 14 d组MDA 含量显著增高(t= －2.353，P ＜0.05，见表1)。

2.3 尾部悬吊大鼠血清SOD活性的变化 与对照14 d组比较，悬吊14 d组 SOD活性显著增高(t=5.758，P ＜0.01);与悬吊7 d组比较，悬吊14 d组 SOD活性显著增高(t= －4.320，P ＜0.01，见表1)。

2.4 尾部悬吊大鼠血清GSH-PX活性的变化 对照7 d组、14 d组分别与悬吊7 d组、14 d组比较，GSHPX活性差异无统计学意义(P＞0.05，见表1)。

表1 各组大鼠血清MDA含量、SOD及GSH-PX活性的比较(± s，n=8)Tab 1 Comparison of MDA level，SOD and GSH-PX activity in serum among rats of each group(± s，n=8)

表1 各组大鼠血清MDA含量、SOD及GSH-PX活性的比较(± s，n=8)Tab 1 Comparison of MDA level，SOD and GSH-PX activity in serum among rats of each group(± s，n=8)

与对照14 d组比较，cP＜0.05，dP＜0.01;与悬吊7 d组比较，eP＜0.05，fP ＜0.01

组别MDA(mmol/L)SOD(U/mL)GSH-PX(U/mL)对照7 d组3.046 ±0.266 66.389 ±1.489 740.670 ±52.913悬吊7 d 组 2.856 ±0.567 66.552 ±2.203 738.022 ±69.990对照14 d组 2.748 ±0.365 65.170 ±1.006 827.977 ±54.859悬吊14 d组 3.693 ±0.818ce 72.633 ±3.526df 795.714 ±88.735

3 讨论

胃黏膜具有丰富的血供，在各种应激反应、胃黏膜缺血或化学物质作用时，可产生大量的氧自由基，导致胃黏膜细胞凋亡率增加，加重胃黏膜损害和促进溃疡形成。此外，在许多种系中，胃肠道黄嘌呤脱氢酶的含量远高于其他任何组织，故一旦有条件，胃肠黏膜将产生大量氧自由基［9-10］。SOD、GSH-PX及MDA是目前公认的较好反映体内自由基损伤的指标。乙酸烧灼法诱导的胃溃疡模型，主要是通过外源性酸直接腐蚀胃壁组织，使胃黏膜局部微循环障碍，胃黏膜组织缺血、缺氧，坏死脱落，造成溃疡形成。

许多研究证明空间飞行会增加机体的氧化应激水平［13-14］。尾吊模拟微重力效应导致了大鼠小脑、大脑皮层和海马组织的氧化应激［15］;大鼠尾悬吊模拟失重使大鼠脑组织脂质过氧化作用产物MDA、4-HNE增加［16］;3周模拟失重可增加大鼠的心肌氧化应激水平，抗氧化能力下降［17］;模拟失重通过增强氧化应激导致神经元起始大鼠PC12细胞衰老［18］。虽然机体受到应激后，产生的自由基大量增加，氧化作用加强，同时清除自由基系统的抗氧化酶系统活性也出现代偿性增大，但随着应激时间的延长，该系统活性呈消耗性降低［19］。研究显示，失重早期机体自身抗氧化能力增强，使机体脂质过氧化相对稳定，随着失重时间的延长，机体产生氧自由基增加，抗氧化能力下降，从而使机体脂质过氧化增强［20］。

本实验研究结果显示，悬吊组大鼠溃疡面积明显大于相应对照组，说明模拟失重使大鼠溃疡愈合延迟。悬吊14 d组与对照14 d组相比，SOD活性显著增高，反映黏膜脂质过氧化的 MDA含量增高，提示模拟失重使机体氧自由基产生增多，细胞膜脂质过氧化增强，机体清除自由基能力出现代偿性升高。与悬吊7 d组相比，悬吊14 d组SOD活性显著增高，MDA含量增高，表明随着模拟失重时间的延长，机体氧化应激加重。悬吊组7 d组、14 d组与对照组相比，GSH-PX活性虽降低但无明显差异，悬吊14 d组与悬吊7 d组相比，GSH-PX活性虽有增强但差异无统计学意义，可能是由于模拟失重初期清除过多过氧化氢和脂质过氧化物，消耗使其活性降低，而对于失重应激没有SOD敏感，未出现明显的代偿性增加。提示本模型中，胃黏膜抗氧化能力代偿性增高主要与SOD活性增高有关，与GSH-PX变化无明显关系。氧化和抗氧化共同作用于溃疡修复的整个过程。溃疡形成后，中性粒细胞、巨噬细胞等炎症细胞的浸润，组织局部大量炎症介质的释放，在溃疡局部产生大量的氧自由基，通过多种机制引起组织和细胞的氧化损伤。模拟失重则加重了溃疡机体的氧化应激反应，使自由基产生增多，虽然抗氧化系统如SOD出现代偿性增加，但并未能完全拮抗增多的氧自由基，氧化代谢产物增多，胃黏膜损害加重。

综上所述，大鼠尾部悬吊模拟失重导致胃黏膜氧化应激水平增加，抗氧化能力降低，这可能是胃溃疡愈合延迟的因素之一。加用抗氧化剂可减少氧自由基的产生，进而减少胃黏膜细胞的凋亡，起到保护胃黏膜的作用［21］。因此，加强胃黏膜对氧自由基及脂质过氧化产物的清除能力，对模拟失重状态下增强胃溃疡愈合起到积极作用。

［1］ Rai B，Kaur J，Catalina M.Bone mineral density，bone mineral content，gingival crevicular fluid(matrix metalloproteinases，cathepsin K，osteocalcin)，and salivary and serum osteocalcin levels in human mandible and alveolar bone under conditions of simulated microgravity［J］.J Oral Sci，2010，52(3):385-390.

［2］ Koriak lu A.Neuromuscular responses of the triceps surae muscle to prolonged passive stretch of the foot extensor muscles under conditions of simulated microgravity［J］.Fiziol Zh，2010，56(5):62-76.

［3］ Limper U，Gauger P，Beck LE.Upright cardiac output measurements in the transition to weightlessness during parabolic flights［J］.Aviat Space Environ Med，2011，82(4):448-454.

［4］ Messerotti Benvenuti S，Bianchin M，Angrilli A.Effects of simulated microgravity on brain plasticity:a startle reflex habituation study［J］.Physiol Behav，2011，104(3):503-506.

［5］ Bai S，Li Y，Wang J，et al.Modeled microgravity suppressed expansion of the MBP-specific T lymphocytes of rats with experimental.autoimmune encephalomyelitis ［J］.Immunol Invest，2011，40(5):535-551.

［6］ Kwiecien S，Brzozowski T，Konturek P，et al.The role of reactive oxygen species in action of nitric oxide-donors on stress-induced gastric mucosal lesions ［J］.J Physiol Pharmacol，2002，53(4 Pt2):761-773.

［7］ Okabe S，Pfeiffer CJ.Chronicity of acetic acid ulcer in the rat stomach［J］.Am J Dig Dis，1972，17(7):619-629.

［8］ Chen J，Ma J，Ding ZP，et al.A Modified tail-suspension model for simulating long-term weightlessness［J］.Chinese Journal of Space Science，1993，13(2):159-162.

陈杰，马进，丁兆平，等.一种模拟长期失重影响的大鼠尾部悬吊模型［J］.空间科学学报，1993，13(2):159-162.

［9］ Singh P，Bhargava VK，Garg SK.Effect of melatonin and beta-carotene on indomethacin induced gastric mucosal injury［J］.Indian J Physiol Pharmacol，2002，46(2):229-234.

［10］ Nagahashi S，Suzuki H，Miyazawa M，et al.Ammonia aggravates stress-induced gastric mucosal oxidative injury through the cancellation of cytoprotective heat shock protein 70［J］.Free Radic Biol Med，2002，33(8):1073-1081.

［11］ Eckberg DL，Halliwill JR，Beightol LA，et al.Human vigil bar reflex mechanisms in space［J］.J Physiol，2010，588(7):1129-1138.

［12］ Ren JL，Lu YP，Pan JS，et al.Protection of gastric mucosa in basic and clinical research progress［J］.World Chin J Digestol，2005，13(21):2521-2529.

任建林，卢雅丕，潘金水，等.胃黏膜保护的基础与临床研究进展［J］.世界华人消化杂志，2005，13(21):2521-2529.

［13］ De Luca C，Deeva I，Mariani S，et al.Monitoring antioxidant defenses and free radical production in space-flight，aviation and railway engine operators，for the prevention and treatment of oxidative stress，immunological impairment，and pre-mature cell aging ［J］.Toxicol Ind Health，2009，25(4-5):259-267.

［14］ Stein TP.Space flight and oxidative stress［J］.Nutrition，2002，18(10):867-871.

［15］ Chen HL，Qu LN，Li QD，et al.Simulated microgravity-induced oxidative stress in different areas of rat brain［J］.Acta Physiologica Sinica，2009，61(2):108-114.

陈海龙，曲丽娜，李启德，等.模拟微重力效应下大鼠不同部位脑组织的氧化应激［J］.生理学报，2009，61(2):108-114.

［16］ Chowdhury P，Soulsby M.Lipid peroxidation in rat brain is increased by simulated weightlessness and decreased by a soy-protein diet［J］.Ann Clin Lab Sci，2002，32(2):188-191.

［17］ Zhang WH，Qi P，He WW，et al.The effect of simulated weightlessness on myocardial oxidative stress in rats［J］.Chin J Health Care Med，2010，12(5):373-375.

张文辉，亓鹏，何薇薇，等.模拟失重对大鼠心肌氧化应激水平的影响［J］.中华保健医学杂志，2010，12(5):373-375.

［18］ Wang J，Zhang J，Bai S，et al.Simulated microgravity promotes cellular senescence via oxidant stress in rat PC12 cells［J］.Neurochem Int，2009，55(7):710-716.

［19］ Yu SY，Feng Y，Li M.Effects of iron supplementation on oxidative stress status in the liver of psychological stress rats［J］.Bulletin of the Academy of Military Medical Sciences，2010，34(5):462-464.

于思雨，冯艳，李敏.膳食补铁对心理应激大鼠肝脏氧化应激状态的影响［J］.军事医学科学院院刊，2010，34(5):462-464.

［20］ Peng YK，Zhang JX，Wang CM，et al.Effects of simulated weightlessness on serum malondialdehyde content in rats［J］.Space Medicine＆ Medical Engineering，1996，9(1):54-56.

彭远开，张静雪，王承氓，等.模拟失重对大鼠血清丙二醛含量的影响［J］.航天医学与医学工程，1996，9(1):54-56.

［21］ Li J，Tu BQ，Liu JJ，et al.Protective effects of antioxidants on gastric mucosa［J］.Chin J Gastroenterol，2002，7(3):140-141.

李健，屠柏强，刘进进，等.抗氧化剂对胃粘膜的保护作用［J］.胃肠病学，2002，7(3):140-141.

Effect of simulated weightlessness on oxidative stress status of experimental gastric ulcer in rats

ZHANG Wen，TANG Helan，LI Jing，CHEN Ying，DU Bin，HAN Quanli，YANG Chunmin
Department of Gastroenterology，East Building，General Hospital of Air Force，PLA，Beijing 100142，China

ObjectiveTo investigate the effect of simulated weightlessness on oxidative stress status of acetic acidinduced experimental gastric ulcer in rats and to explore potential mechanisms.MethodsThirty-two SD rats were randomly and equally divided into four groups:7 d tail suspension group，7 d control group，14 d suspension group and 14 d tail control group.Gastric ulcer was induced in rats by acetic acid.Tail suspension was used to simulate the weightlessness condition 3 days after ulcer induction.The gastric ulcer area was measured with a vernier caliper.Malondialdehyde(MDA)level，superoxidatase(SOD)and glutathione peroxidase(GSH-Px)activity in serum were determined by biochemical assay，respectively.ResultsCompared with the 7 d control group，the ulcer area significantly increased(t=5.661，P ＜0.01)in the 7 d suspension group.Compared with the 14 d control group，the ulcer area，MDA level and SOD activity significantly increased(t=4.233，P ＜0.01;t=2.641，P ＜0.05;t=5.758，P ＜0.01)in the 14 d suspension group.Compared with the 7 d suspension group，the ulcer area significantly decreased(t=3.559，P ＜0.01)，MDA level and SOD activity significantly increased in the 14 d suspension group.The difference of GSH-PX activity in serum was insignificant on statistics.ConclusionSimulated weightlessness may augment the oxidative stress in rats ulcer.

Simulated weightlessness;Experimental gastric ulcer;Oxidative stress

R573.1

A

1006-5709(2012)03－0268－03

2011-11-01

全军十一五科技攻关项目(08G045)

杨春敏，E-mail:chunmyang@sina.com

其他论著