姜黄素防治细菌脓毒症思考

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【摘要】目的探讨姜黄素对大肠埃希菌引起的细菌脓毒症小鼠的保护作用。方法昆明种小鼠90只随机分为对照组、模型组和姜黄素组,每组30只。姜黄素组腹腔注射姜黄素固体分散剂,每天1次,连续3d。第4天,模型组和姜黄素组尾静脉注射041184大肠埃希菌标准菌悬液建立细菌脓毒症模型。8h后,每组处死小鼠20只检测血清天门冬氨酸氨基转移酶(AST)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)、肿瘤坏死因子α(TNFα)和一氧化氮(NO)含量,观察肝、肾、肺和肠等脏器病理改变,余下小鼠观察24h生存率。结果姜黄素组血清AST、ALT、TNFα和NO含量明显低于模型组(P<0.05),病理检查见脏器损害亦明显减轻;24h存活率90%,明显高于模型组(50%)。结论姜黄素可减少细菌脓毒症小鼠TNFα、NO和氧自由基的产生,减轻其脏器病理损害。

【关键词】姜黄素休克脓毒大肠杆菌疾病模型动物

ABSTRACT:ObjectiveToinvestigatetheeffectsofcurcumin(Cur)onbacterialsepsisinducedbyEscherichiacoli(E.coli)inmice.MethodsSixtymiceweredividedinto3groupsatrandom:acontrolgroup,aninfectedgroupandacurcumingroup.Curgroup:intraabdominalinjectionofcurcuminsoliddispersant(200mg/kg)wasgivenforthreedays.Theinfectedgroup:078E.coli(51010cfu/L,10mL/kg)wasadministratedbyintravenousinjectiontocreatethebacterialsepsismicemodel.8hoursaftertheinjection,thelevelofAST,ALT,andTNFαandNOofeachgroupwasmeasuredandmiceweresacrifiedtoobservethepathologicalchangeofliver,ridney,lungandintestines.ResultsCurcumincanremarkablyreducetheleveloftheASTandALTintheserumofthebacterialsepsismiceinducedbyE.coli(P<0.05)aswellasthatofTNFα(P<0.05)andNO(P<0.05).Meanwhile,itcansignificantlydecreasethepathologicalchangeofliver.ConclusionCurcumincanplayanimportantroletoprotectthemicefrombacterialsepsisbywaysofcytotoxiceffectsofNO,TNFαandoxygenfreeradicals.

KEYWORDS:curcumin;shock,septic;Escherichiacoli;diseasemodels,animal

福建医科大学学报2008年7月第42卷第4期侯君艺等：姜黄素防治细菌脓毒症小鼠的实验研究脓毒症是由严重细菌感染引起的全身炎症反应综合征的晚期失代偿表现,是严重烧伤、创伤和感染的常见并发症，进一步发展可导致脓毒症性休克、多器官功能障碍综合症(multipleorgandysfuctionsyndrome,MODS)。1980年以来,对于细菌脓毒症和MODS发生的分子机制的研究,特别是对脂多糖(LPS)信号转导通路的深入研究,引发一系列阻断内毒素信号通路和对抗各种单一介质的治疗制剂的产生。但迄今尚没有一种制剂能够显著降低脓毒症性体克的临床死亡率[1]。姜黄素为姜黄的主要活性成分,具抗氧化、抗炎等药理作用,能减少各种炎症介质的合成和分泌[2]。笔者采用大肠埃希菌制备小鼠细菌脓毒症模型,探讨姜黄素预防给药对细菌脓毒症的保护作用。

1材料与方法

1.1材料

1.1.1动物

清洁级雄性ICR小鼠90只,体质量(25±2)g,福建医科大学实验动物中心提供[动物合格证号:SCXK(闽)200400023]。90只小鼠随机分为对照组、模型组和姜黄素组,每组30只。

1.1.2试剂与仪器

姜黄素(上海试剂三厂,批号:051105),自制为固体分散体制剂。041184大肠埃希菌标准株(福建医科大学病原微生物研究所)。门冬氨酸氨基转移酶(AST)和丙氨酸氨基转移酶(ALT)试剂盒(中生北控生物技术股份有限公司)。NO试剂盒(南京建成生物研究所,批号20070510)。小鼠TNFαELISA试剂盒(深圳晶美生物公司,批号20070610)。全自动生化分析仪(意大利EosGravo公司);酶标仪(550型,美国BioRad公司);自动组织脱水机(TP1020,德国莱卡公司);生物组织自动包埋机(TB718E,湖北泰维医疗科技有限责任公司);石蜡切片机(RM2235,德国莱卡公司)。

1.2方法

1.2.1给药

姜黄素组腹腔注射姜黄素200mg/kg,每天1次,连续3d；对照组和模型组给予等量生理盐水。第4天,模型组和姜黄素组无菌操作尾静脉注射大肠埃希菌041184标准菌株悬液5×1010cfu/L,10mL/kg,制备细菌脓毒症模型[3]。

1.2.2检测指标

1.2.2.1血清NO及TNFα测定

尾静脉注射后8h,每组处死20只,收集血清检测NO及TNFα含量,NO用硝酸酶还原法测定,TNFα用双抗体夹心ELISA法检测。

1.2.2.2血清ALT、AST测定

采用多功能生化分析仪(意大利EosGravo公司)测定。

1.2.2.3病理组织学检查

切取肝、肾、肺、肠等脏器组织,10%甲醛固定,HE染色,观察病理损害程度。

1.2.2.4生存率测定

密切观察注射细菌后3d内小鼠的一般情况,记录死亡时间。根据公式计算生存率：

生存率(%)=（72h存活的小鼠数/各组小鼠数）×100

1.3统计学处理

数据用x±s表示,组间及组内均数差异的显著性比较采用t检验。

2结果

2.1血清TNFα、NO及ALT、AST

模型组和姜黄素组血清TNFα、NO及ALT、AST含量明显高于对照组(P<0.05),与模型组比较,姜黄素组血清TNFα、NO及ALT、AST含量明显降低(P<0.05,表1)。表1姜黄素对血清TNFα、NO及ALT、AST的影响（略）

2.2主要脏器病理学

对照组的肝脏结构正常，未见炎症细胞浸润，模型组肝脏损害明显,肝组织大量坏死,伴有大量炎症细胞浸润(图1B),其他脏器病理改变较轻;姜黄素组肝组织结构尚清楚,变性坏死程度明显减轻,亦可见炎症细胞浸润(图1C),其他脏器未见明显病理损害。

3讨论

3.1细菌性脓毒血症模型的建立

细菌性脓毒血症模型复制方法可分为细菌攻击模型和局部感染模型两大类[4]。通过注射细菌建立模型的方法不但可以使动物感染,又可以诱发动物内毒素中毒,能更好的模拟疾病的临床病理生理变化。本实验经尾静脉注射大肠埃希菌后,小鼠血清炎症因子TNFα和NO持续升高,肝功能指标ALT、AST急剧升高,病理检查可见多脏器损害,说明已成功制备细菌性脓毒血症模型。

3.2姜黄素药理作用

与细菌性脓毒血症发病有关的体液性炎性介质众多,各种炎性介质相互影响,构成了复杂的网络系统。TNFα是细菌性脓毒血症时一个早期的促炎因子,可以激活NFκB,可促使其他炎症介质大量过度释放,如诱导合成型一氧化氮合酶(iNOS)大量表达,合成反应极强的自由基NO,直接或间接介导内毒素对组织器官的损伤[5]。在姜黄素的相关药理研究中,已有报道显示姜黄素可以通过抑制LPS诱导产生抑制κB激酶l、抑制κB激酶2活性,从而抑制NFκB的核内转移,减少TNFa的生成[6]。Marion等也发现姜黄素体能够抑制由LPS诱导的小鼠肝脏和腹腔巨噬细胞iNOS的基因表达,抑制巨噬细胞释放NO[7]。本实验结果显示,姜黄素预防给药可显著降低细菌性脓毒血症小鼠血清TNFα和NO含量,这可能是姜黄素抗细菌性脓毒血症的重要机制。此外,大量研究证明,姜黄素具抗氧化、抗炎、清除自由基,并对肝脏具有保护作用[8]。本实验结果显示,姜黄素预防给药可明显降低细菌性脓毒血症小鼠血清的ALT、AST的含量,减轻肝脏病理损害,明显的提高细菌性脓毒血症小鼠72h生存率。

【参考文献】

[1]KarimaR,MatsumotoS,HigashiH,etal.Themolecularpathogenesisofendotoxicshockandorganfailure[J].MolMedToday,1999,5(3):123132.

[2]YadavVS,SinqhDP,SinqhVK,etal.Immunomodulatoryeffectsofcurcumin[J].ImmunopharmacolImmunotoxicol,2005,27(3):485497.

[3]DavidM,RonaldS.Efficacyofnovelrifamycinderivativesagainstrifamycinsensitiveandresistantstaphylococcusaureusisolatesinmurinemodelsofinfection[J].AntimicrobAgentsChemother,2006,28(2):36583664.

[4]ParkerSJ,WatkinsPE.ExperimentalmodelsofGramnegativesepsis[J].BrJSurg,2001,88(1):2230.

[5]BucovaM.Roleofcytokinesinthedevelopmentoflocalandsystemicinflammationandsepticshock[J].VnitrLek,2002,48(8):755762.

[6]BiswasSK,McClureD,JimenezLA,etal.CurcumininducesglutathionebiosynthesisandinhibitsNFkappaBactivationandinterleukin8releaseinalveolarepithelialcells:mechanismoffreeradicalscavengingactivity[J].AntioxideRedoxSignal,2005,7(5):3241.

[7]ChanMM,HuangHI,FentonMR,etal.Invivoinhibitionofnitricoxidesynthasegeneexpressionbycurcumin,acancerpreventivenaturalproductwithantiinflammatoryproperties[J].BiochemPharmacol,1998,55(7):19551962.

[8]ParkEJ,JeonCH,KoG,etal.Protectiveeffectofcurcumininratliverinjuryinducedbycarbontetrachloride[J].JPharmPharmacol,2000,52(4):437440.