大鼠肺缺血再灌注损伤中番茄红素的作用机制分析

刘伟存

1 材料与方法

1.1 实验动物 选择华北理工大学实验动物中心清洁级雄性SD大鼠180只, 质量230～270g, 随机分为假手术组、模型组、舒血宁注射组、番茄红素5 mg/kg组、番茄红素10 mg/kg组、番茄红素20 mg/kg组,每组30只。

1.2 药物与试剂 番茄红素、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)试剂盒、超氧化物歧化酶(SOD)试剂盒、丙二醛(MDA)试剂盒、舒血宁注射液、髓过氧化物酶(MPO)试剂盒、过氧化氢酶(CAT)试剂盒、乌拉坦。

1.3 实验仪器 UV759紫外-可见分光光度计, HX-300S型动物呼吸机, 24D高速离心机, 光学显微镜, FA-25匀浆机,RM-2135型石蜡切片机。

1.4 方法

1.4.1 给药方法 舒血宁注射组、番茄红素组在手术30 min前通过尾静脉注射相应药物, 模型组和假手术组注射等体积的生理盐水。称取适量的番茄红素,然后将番茄红素溶解在K-H溶液中, 以此来制备20 mg/ml番茄红素溶液, 以这个番茄红素为基础, 以此稀释制备10、5mg/ml番茄红素溶液,最后根据体质计算药物容积, 使得药体质量和药物容积成正比例关系［4］。

1.4.2 模型的制备 除去假手术组之后, 对各组大鼠经腹腔注射乌拉坦麻醉之后, 实施插管, 给动物连接呼吸机,呼吸机设置要求是：呼吸比例是1∶1, 频率为50次/min, 潮气量为10 ml/kg。在大鼠的左胸的第4肋和第5肋间进行开胸手术, 对左肺门进行手术, 最后使用无创血管夹闭左肺门,30 min后将夹门松开, 恢复大鼠的血流, 整个过程必须机械通气, 不然会影响手术结果；假手术组不进行夹闭左肺门手术, 其他操作和手术组一样。

1.4.3 肺组织细胞凋亡的观察及凋亡指数的计算 肺组织细胞凋亡的观察和凋亡指数的计算过程：首先取出肺组织石蜡切片, 根据试剂盒上说明步骤进行HE染色, 然后使用光学显微镜对肺组织内细胞凋亡情况进行观察；最后在每张切片中选取6个视野, 计算出每个视野内肺细胞总数和各个组中大鼠肺组织细胞凋亡指数。

1.5 观察指标 观察六组大鼠肺组织细胞凋亡情况, 比较六组大鼠肺组织干湿质量比值、细胞凋亡指数、大鼠血清MDA含量及MPO活性。

1.6 统计学方法 采用SPSS21.0统计学软件对研究数据进行统计分析。计量资料以均数±标准差(-x±s)表示, 组间比较采用单因素方差分析, 两两比较采用LSD进行检验。P＜0.05表示差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 六组大鼠肺组织细胞凋亡情况 HE染色进行观察发现, 红色的是凋亡细胞, 在假手术大鼠组织中能够见到很少的凋亡细胞；模型组中大鼠肺组织凋亡情况较为严重, 通过番茄红素进行预处理之后, 细胞凋亡情况有所改善, 其中效果最好的是番茄红素20 mg/kg进行预处理。

2.2 六组大鼠肺组织干湿质量比值及细胞凋亡指数比较模型组大鼠肺组织细胞凋亡指数明显高于假手术组, 差异具有统计学意义(P＜0.01)；番茄红素10、20 mg/kg组大鼠肺组织细胞凋亡指数明显低于模型组, 差异具有统计学意义(P＜0.05或0.01), 大鼠肺细胞凋亡处理效果最好的是番茄红素20 mg/kg预处理。模型组大鼠肺组织干湿质量比值明显高于假手术组, 差异具有统计学意义(P＜0.01), 番茄红素10、20 mg/kg组大鼠肺组织肺组织干湿质量比值明显低于模型组,差异具有统计学意义(P＜0.05或0.01)。舒血宁组肺组织干湿质量比值及细胞凋亡指数均低于模型组, 差异具有统计学意义 (P＜0.01)。见表 1。

2.3 六组大鼠血清MDA含量和MPO活性比较 模型组大鼠血清中MDA含量和MPO活性高于假手术组, 差异具有统计学意义(P＜0.01)；番茄红素10、20 mg/kg组大鼠血清中MDA含量和MPO活性明显低于模型组, 差异具有统计学意义(P＜0.05或0.01), 番茄红色剂量为20 mg/kg时发现实验大鼠的预后效果为最佳。舒血宁组大鼠血清中MDA含量和MPO活性均低于模型组, 差异具有统计学意义(P＜0.05)。见表2。

表1 六组大鼠肺组织干湿质量比值及细胞凋亡指数比较(±s)

表1 六组大鼠肺组织干湿质量比值及细胞凋亡指数比较(±s)

注：与假手术组比较, aP＜0.05, bP＜0.01；与模型组比较, cP＜0.05, dP＜0.01

组别 剂量 (mg/kg) 只数 干湿质量比值 细胞凋亡指数(%)假手术组 - 30 5.13±0.34 2.18±0.97舒血宁组 4 30 5.96±0.48d 22.15±1.93d模型组 - 30 6.47±0.62a 31.26±2.25b番茄红素组 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 六组大鼠血清MDA含量和MPO活性比较(±s)

表2 六组大鼠血清MDA含量和MPO活性比较(±s)

注：与假手术组比较, aP＜0.01；与模型组比较, bP＜0.05, cP＜0.01

组别 剂量(mg/kg) 只数 MDA(nmol/L) MPO(U/L)假手术组 - 30 2.59±0.32 3.48±0.72舒血宁组 4 30 5.97±0.64b 5.68±1.47b模型组 - 30 8.38±0.68a 9.35±2.16a番茄红素组 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 讨论

随着体外循环手术、肺移植手术和单侧肺循环阻断手术技术的应用, 肺缺血再灌注损伤在临床中越来越容易见到,这也是导致早期肺组织发生障碍的主要原因。随着研究的深入, 发现造成肺缺血再灌注损伤的主要发生机理是人体内氧自由基过剩从而引发了氧化应激损伤和人体肺组织细胞凋亡［5-9］。有学者使用药物干预肺缺血再灌注大鼠模型,发现该药物能够抑制自由基继续氧化, 从而保护了大鼠肺缺血再灌注损伤［10］。

番茄红素属于胡萝卜素, 具有增强体质、抗肿瘤和抗氧化的作用, 本次实验选用夹闭左肺门30 min后松夹的方式制备肺缺血再灌注损伤大鼠模型来进行分析研究, 研究分析之后发现番茄红素10、20 mg/kg处理后能够抑制肺组织细胞,降低人体细胞的凋亡率, 且当番茄红素20 mg/kg时预处理效果最好, 这就表明番茄红素对肺缺血再灌注大鼠具有良好的保护作用。

综上所述, 番茄红素对于肺缺血再灌注大鼠具有一定的保护作用, 该作用机制主要是因为番茄红素能够改善机体抗氧化酶活性, 抑制肺组织氧化。

［1］ 魏延, 沈新南, 麦嘉仪, 等.番茄红素对脑缺血再灌注大鼠活性氧及缺氧损伤的影响.中华预防医学杂志, 2010, 44(1):34-38.

［2］ 张建武, 阂冬幽, 周云, 等.番茄红素对H2O2致乳鼠心肌细胞氧化应激损伤的保护作用.中国实验方剂学杂志, 2014, 20(12):160-164.

［3］ 岳荣川.番茄红素保护线粒体DNA减轻心肌缺血再灌注损伤的作用及机制研究.第三军医大学, 2015.

［4］ 李雪, 赵明智, 张安易, 等.番茄红素对大鼠肺缺血再灌注损伤的保护作用研究.现代药物与临床, 2015, 30(6):637-641.

［5］ 史欣, 刘书花, 焦清海, 等.番茄红素对大鼠肝脏局部缺血再灌注损伤的保护作用.中药药理与临床, 2015(3):64-66.

［6］ 春玉虎, 党宏伟, 闫业军.番茄红素对大鼠心脏缺血再灌注的保护作用及其机制研究.现代药物与临床, 2014, 29(9):974-979.

［7］ 王超臣.番茄红素对大鼠肝脏缺血再灌注损伤过程中凋亡和自噬的作用.扬州大学, 2016.

［8］ 谭杨波, 李通 , 甘嘉亮.番茄红素对大鼠肠缺血再灌注损伤的保护作用.第三军医大学学报, 2016, 38(23):2512-2515.

［9］ 武向丽.番茄红素对大鼠肝脏缺血再灌注损伤的保护作用.中国生化药物杂志, 2015, 35(2):17-20.

［10］ 贺建东, 韩冲芳, 董玥颖, 等.七氟烷预处理联合后处理对大鼠心肌缺血再灌注时HO-1表达的影响.当代医学, 2013,12(8):189-191.