姜黃素防治細菌膿毒癥思考

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【摘要】目的探討姜黃素對大腸埃希菌引起的細菌膿毒癥小鼠的保護作用。方法昆明種小鼠90只隨機分為對照組、模型組和姜黃素組,每組30只。姜黃素組腹腔注射姜黃素固體分散劑,每天1次,連續3d。第4天,模型組和姜黃素組尾靜脈注射041184大腸埃希菌標準菌懸液建立細菌膿毒癥模型。8h后,每組處死小鼠20只檢測血清天門冬氨酸氨基轉移酶(AST)、丙氨酸氨基轉移酶(ALT)、腫瘤壞死因子α(TNFα)和一氧化氮(NO)含量,觀察肝、腎、肺和腸等臟器病理改變,余下小鼠觀察24h生存率。結果姜黃素組血清AST、ALT、TNFα和NO含量明顯低于模型組(P<0.05),病理檢查見臟器損害亦明顯減輕;24h存活率90%,明顯高于模型組(50%)。結論姜黃素可減少細菌膿毒癥小鼠TNFα、NO和氧自由基的產生,減輕其臟器病理損害。

【關鍵詞】姜黃素休克膿毒大腸桿菌疾病模型動物

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

福建醫科大學學報2008年7月第42卷第4期侯君藝等：姜黃素防治細菌膿毒癥小鼠的實驗研究膿毒癥是由嚴重細菌感染引起的全身炎癥反應綜合征的晚期失代償表現,是嚴重燒傷、創傷和感染的常見并發癥，進一步發展可導致膿毒癥性休克、多器官功能障礙綜合癥(multipleorgandysfuctionsyndrome,MODS)。1980年以來,對于細菌膿毒癥和MODS發生的分子機制的研究,特別是對脂多糖(LPS)信號轉導通路的深入研究,引發一系列阻斷內毒素信號通路和對抗各種單一介質的治療制劑的產生。但迄今尚沒有一種制劑能夠顯著降低膿毒癥性體克的臨床死亡率[1]。姜黃素為姜黃的主要活性成分,具抗氧化、抗炎等藥理作用,能減少各種炎癥介質的合成和分泌[2]。筆者采用大腸埃希菌制備小鼠細菌膿毒癥模型,探討姜黃素預防給藥對細菌膿毒癥的保護作用。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1動物

清潔級雄性ICR小鼠90只,體質量(25±2)g,福建醫科大學實驗動物中心提供[動物合格證號:SCXK(閩)200400023]。90只小鼠隨機分為對照組、模型組和姜黃素組,每組30只。

1.1.2試劑與儀器

姜黃素(上海試劑三廠,批號:051105),自制為固體分散體制劑。041184大腸埃希菌標準株(福建醫科大學病原微生物研究所)。門冬氨酸氨基轉移酶(AST)和丙氨酸氨基轉移酶(ALT)試劑盒(中生北控生物技術股份有限公司)。NO試劑盒(南京建成生物研究所,批號20070510)。小鼠TNFαELISA試劑盒(深圳晶美生物公司,批號20070610)。全自動生化分析儀(意大利EosGravo公司);酶標儀(550型,美國BioRad公司);自動組織脫水機(TP1020,德國萊卡公司);生物組織自動包埋機(TB718E,湖北泰維醫療科技有限責任公司);石蠟切片機(RM2235,德國萊卡公司)。

1.2方法

1.2.1給藥

姜黃素組腹腔注射姜黃素200mg/kg,每天1次,連續3d；對照組和模型組給予等量生理鹽水。第4天,模型組和姜黃素組無菌操作尾靜脈注射大腸埃希菌041184標準菌株懸液5×1010cfu/L,10mL/kg,制備細菌膿毒癥模型[3]。

1.2.2檢測指標

1.2.2.1血清NO及TNFα測定

尾靜脈注射后8h,每組處死20只,收集血清檢測NO及TNFα含量,NO用硝酸酶還原法測定,TNFα用雙抗體夾心ELISA法檢測。

1.2.2.2血清ALT、AST測定

采用多功能生化分析儀(意大利EosGravo公司)測定。

1.2.2.3病理組織學檢查

切取肝、腎、肺、腸等臟器組織,10%甲醛固定,HE染色,觀察病理損害程度。

1.2.2.4生存率測定

密切觀察注射細菌后3d內小鼠的一般情況,記錄死亡時間。根據公式計算生存率：

生存率(%)=（72h存活的小鼠數/各組小鼠數）×100

1.3統計學處理

數據用x±s表示,組間及組內均數差異的顯著性比較采用t檢驗。

2結果

2.1血清TNFα、NO及ALT、AST

模型組和姜黃素組血清TNFα、NO及ALT、AST含量明顯高于對照組(P<0.05),與模型組比較,姜黃素組血清TNFα、NO及ALT、AST含量明顯降低(P<0.05,表1)。表1姜黃素對血清TNFα、NO及ALT、AST的影響（略）

2.2主要臟器病理學

對照組的肝臟結構正常，未見炎癥細胞浸潤，模型組肝臟損害明顯,肝組織大量壞死,伴有大量炎癥細胞浸潤(圖1B),其他臟器病理改變較輕;姜黃素組肝組織結構尚清楚,變性壞死程度明顯減輕,亦可見炎癥細胞浸潤(圖1C),其他臟器未見明顯病理損害。

3討論

3.1細菌性膿毒血癥模型的建立

細菌性膿毒血癥模型復制方法可分為細菌攻擊模型和局部感染模型兩大類[4]。通過注射細菌建立模型的方法不但可以使動物感染,又可以誘發動物內毒素中毒,能更好的模擬疾病的臨床病理生理變化。本實驗經尾靜脈注射大腸埃希菌后,小鼠血清炎癥因子TNFα和NO持續升高,肝功能指標ALT、AST急劇升高,病理檢查可見多臟器損害,說明已成功制備細菌性膿毒血癥模型。

3.2姜黃素藥理作用

與細菌性膿毒血癥發病有關的體液性炎性介質眾多,各種炎性介質相互影響,構成了復雜的網絡系統。TNFα是細菌性膿毒血癥時一個早期的促炎因子,可以激活NFκB,可促使其他炎癥介質大量過度釋放,如誘導合成型一氧化氮合酶(iNOS)大量表達,合成反應極強的自由基NO,直接或間接介導內毒素對組織器官的損傷[5]。在姜黃素的相關藥理研究中,已有報道顯示姜黃素可以通過抑制LPS誘導產生抑制κB激酶l、抑制κB激酶2活性,從而抑制NFκB的核內轉移,減少TNFa的生成[6]。Marion等也發現姜黃素體能夠抑制由LPS誘導的小鼠肝臟和腹腔巨噬細胞iNOS的基因表達,抑制巨噬細胞釋放NO[7]。本實驗結果顯示,姜黃素預防給藥可顯著降低細菌性膿毒血癥小鼠血清TNFα和NO含量,這可能是姜黃素抗細菌性膿毒血癥的重要機制。此外,大量研究證明,姜黃素具抗氧化、抗炎、清除自由基,并對肝臟具有保護作用[8]。本實驗結果顯示,姜黃素預防給藥可明顯降低細菌性膿毒血癥小鼠血清的ALT、AST的含量,減輕肝臟病理損害,明顯的提高細菌性膿毒血癥小鼠72h生存率。

【參考文獻】

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

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[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.