駱駝刺提取物對干熱環(huán)境大鼠生存率的影響

董 翔，魏鴻雁，雷 哲，許 琴，宋來陽，王紅偉，劉江偉*

(1.新疆軍區(qū)總醫(yī)院新疆特殊環(huán)境醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830000； 2.新疆維吾爾自治區(qū)中藥民族藥研究所，烏魯木齊 830002； 3.解放軍空軍軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院四大隊(duì)十三隊(duì)，西安 710032)

駱駝刺(Alagi)是一種能夠抵御極端干旱、寒冷和炎熱氣候的豆科植物，廣泛分布于新疆、青海、甘肅、內(nèi)蒙古等西北地區(qū)的平原荒漠和半荒漠地帶，在當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)和防風(fēng)固沙、維持生態(tài)平衡中發(fā)揮著重要的作用。駱駝刺作為歷史悠久的民間醫(yī)藥在《本草綱目》和《維吾爾藥志》中均有記載，如根、樹皮、葉子和花分別用于治療疼痛、呼吸障礙、創(chuàng)傷、發(fā)熱、胃病和性病，全草則治療感冒發(fā)燒，胃腹?jié)駸幔c炎等癥狀[1-2]。近年來研究發(fā)現(xiàn)駱駝刺的藥學(xué)特性可歸因于存在多種生物活性物質(zhì)和具有生物活性物質(zhì)的次生代謝產(chǎn)物，如酚類、黃酮類、生物堿和多糖，以及多種礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)[3]，因此駱駝刺作為一種來源豐富，價(jià)格低廉的天然藥用植物，其藥用價(jià)值尚待進(jìn)一步探討。近年來沙漠干熱環(huán)境區(qū)夏季中暑和熱射病呈逐年上升趨勢，如何有效防治中暑和熱射病的發(fā)生是一個(gè)亟待解決的問題，根據(jù)駱駝刺提取物目前的藥物特性和作用機(jī)制，筆者推測駱駝刺提取物可能在沙漠干熱環(huán)境中暑的防治中具有一定的作用，本研究首次將其提取物用于預(yù)防干熱環(huán)境下中暑的研究，為新藥研究和優(yōu)勢藥材資源的開發(fā)利用提供一定的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

SPF級(jí)Sprague-Dawley雄性大鼠50只，體重200 ～ 220 g，由新疆維吾爾自治區(qū)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究中心提供，[SCXK(新)2016-0001]。在新疆軍區(qū)總醫(yī)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科SPF級(jí)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)[SYXK(新)2016-0003]。本實(shí)驗(yàn)獲新疆軍區(qū)總醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，批準(zhǔn)文號(hào)：20180829，且實(shí)驗(yàn)過程遵循SPF實(shí)驗(yàn)室相關(guān)制度及3R原則。

1.2 主要試劑與儀器

西北特殊環(huán)境人工實(shí)驗(yàn)艙(新疆軍區(qū)總醫(yī)院研制)；駱駝刺提取物(新疆維吾爾自治區(qū)中藥民族藥研究所研制)，1 g樣品相當(dāng)于生藥22.7 g；羧甲基纖維素鈉(天津光復(fù)精細(xì)化工研究所)；電子秤(上海儀器廠)；RM62160C多道生理信號(hào)采集處理系統(tǒng)(成都儀器廠)等。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

所有大鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)5 d，環(huán)境溫度(20 ± 1)℃，濕度：(50 ± 5)%，滅菌水食自由攝取。將50只SD大鼠隨機(jī)分為5組：空白組(NC組)、溶劑組(0.5%羧甲基纖維素鈉溶液灌胃，SC組)、駱駝刺低劑量組(AL組)、駱駝刺中劑量組(AM組)、駱駝刺高劑量組(AH組)，每組10只。駱駝刺提取物溶解于0.5%的羧甲基纖維素鈉溶液中，高、中、低劑量組灌胃劑量分別為1 g/kg、0.33 g/kg、0.10 g/kg，每天1次，連續(xù)7 d。第7天灌胃結(jié)束后2 h將全部大鼠放入西北特殊環(huán)境人工實(shí)驗(yàn)艙中，禁水食，環(huán)境溫度：(41 ± 0.5)℃，相對濕度：(10 ± 1)%。

給藥期間每日稱量大鼠體重；實(shí)驗(yàn)人員在干熱暴露0、50、100、150 min時(shí)間點(diǎn)稱量各組大鼠體重，并操作多道生理信號(hào)采集處理系統(tǒng)記錄核心體溫；實(shí)驗(yàn)艙監(jiān)控視頻觀察記錄大鼠死亡時(shí)間。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 體重、外觀及行為活動(dòng)

如圖1所示，連續(xù)給藥期間，各組大鼠體重增加趨勢平緩，每日體重變化無顯著性差異(P> 0.05)，給藥結(jié)束后無一例大鼠死亡，觀察體態(tài)外觀及行為活動(dòng)均未見明顯異常。

圖1 給藥期間大鼠體重的變化Figure 1 Changes of weight in rats during the Alhagi extract administration

2.2 核心體溫及體重的變化

如圖2A所示，各組大鼠隨干熱暴露時(shí)間的延長核心體溫不斷上升，0 min時(shí)間點(diǎn)各組核心體溫?zé)o顯著性差異(P> 0.05)；50 min時(shí)間點(diǎn)AM、AH組核心體溫較NC、SC組顯著降低(P< 0.05)，其它各組間比較無顯著性差異(P> 0.05)；100 min時(shí)間點(diǎn)AL組核心體溫較NC、SC組顯著降低(P< 0.05)，AM組核心體溫較其它四組均顯著降低(P< 0.05)，AH組核心體溫較NC、SC、AL組顯著降低(P< 0.05)；150 min時(shí)間點(diǎn)AM、AH組核心體溫均較NC、SC組顯著降低(P< 0.05)。體重減少率=(干熱暴露前體重-干熱暴露后不同時(shí)間點(diǎn)體重)/干熱暴露前體重，如圖2B所示，在50 min、100 min和150 min時(shí)間點(diǎn)各組間體重減少率無顯著性差異(P> 0.05)。

2.3 生存時(shí)間

如圖3A所示，NC組在210 min出現(xiàn)第一例中暑死亡的大鼠，隨后各組大鼠隨干熱暴露時(shí)間的延長死亡數(shù)量不斷增加，Log-rank檢驗(yàn)比較各組數(shù)據(jù)顯示，AM、AH組生存率較NC、SC、AL組均顯著升高(P< 0.05)。如圖3B所示，暴露在干熱環(huán)境中AM、AH組大鼠生存時(shí)間較NC、SC、AL組均顯著延長(P< 0.05)。

注：與NC組比較，*P < 0.05；與SC組比較，#P < 0.05；與AL組比較，+P < 0.05；與AH組比較，◇P < 0.05。圖2 核心體溫和體重減少率的變化Note. Compared with the NC group, *P < 0.05. Compared with the SC group, #P < 0.05. Compared with the AL group, +P < 0.05. Compared with the AH group, ◇P < 0.05.Figure 2 Changes of core temperature and weight reduction rate in the rats

注：與NC組比較，*P < 0.05；與SC組比較，#P < 0.05；與AL組比較，+P < 0.05。圖3 各組生存曲線和生存時(shí)間Note. Compared with the NC group, *P < 0.05. Compared with the SC group, #P < 0.05. Compared with the AL group, +P < 0.05.Figure 3 Survival curve and survival time of the rats in each group

3 討論

中暑是以體溫超過40℃為特征的危機(jī)生命的重癥疾病，可導(dǎo)致多器官功能障礙和中樞神經(jīng)系統(tǒng)紊亂，并易出現(xiàn)畸形和高死亡率的疾病。據(jù)報(bào)道隨著全球熱浪強(qiáng)度、頻率和持續(xù)時(shí)間的增強(qiáng)到2050年預(yù)計(jì)中暑死亡的相關(guān)人數(shù)將上升約2.5倍，因此采用有效可行的預(yù)防措施是降低中暑發(fā)病及改善預(yù)后的重要途徑[4]。中暑的病理生理變化主要包括熱調(diào)節(jié)功能紊亂、蛋白表達(dá)異常、腸屏障和凝血功能障礙等，但核心溫度上升才是判斷機(jī)體發(fā)生熱損傷的決定性因素[5]。本實(shí)驗(yàn)采用駱駝刺提取物預(yù)處理暴露于干熱環(huán)境的大鼠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)各組大鼠隨干熱暴露時(shí)間的延長核心體溫同樣呈現(xiàn)上升趨勢，但在50、100、150 min駱駝刺中、高劑量組核心體溫均較空白組和溶劑組顯著降低，而駱駝刺中、高劑量組之間核心體溫?zé)o差異性，表明駱駝刺提取物抑制了干熱環(huán)境下大鼠核心體溫的上升，0.33 g/kg的灌胃劑量可能對熱損傷大鼠的保護(hù)作用最佳。

前期研究[6]發(fā)現(xiàn)3 g/(kg·d)駱駝刺提取物灌胃SD大鼠連續(xù)3個(gè)月，對雄性大鼠體重和進(jìn)食量均有影響，在本實(shí)驗(yàn)中采用1 g/(kg·d)為駱駝刺提取物灌胃SD大鼠的最高劑量，結(jié)果表明連續(xù)灌胃一周各劑量組間大鼠體重持續(xù)上升、體態(tài)外觀及行為活動(dòng)均未見明顯異常，與前期研究結(jié)果[6]1 g/(kg·d)駱駝刺提取物為SD大鼠的無明顯毒性反應(yīng)劑量的結(jié)果相一致。

黃酮類化合物是廣泛存在于植物中的天然活性物質(zhì)，其多酚類結(jié)構(gòu)具有抗氧化、抗炎、抗誘變、抗癌及調(diào)節(jié)關(guān)鍵細(xì)胞酶功能的能力[7]。駱駝刺中存在有大量的黃酮類化合物，是駱駝刺代謝過程中產(chǎn)生的次生成分[8]。本實(shí)驗(yàn)首次將駱駝刺提取物用于預(yù)防干熱環(huán)境下中暑的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)駱駝刺中、高劑量組大鼠的生存時(shí)間顯著高于空白組、溶劑組和駱駝刺低劑量組?，F(xiàn)有證據(jù)表明中暑通常是由暴露于高溫環(huán)境或劇烈運(yùn)動(dòng)造成的熱應(yīng)激所引起，而激活熱應(yīng)激的關(guān)鍵介質(zhì)是促炎細(xì)胞因子級(jí)聯(lián)反應(yīng)和氧化應(yīng)激反應(yīng)[9]。Mohammad等[10]發(fā)現(xiàn)提取駱駝刺中的原花青素通過靜脈注射可降低心肌梗死動(dòng)物模型的心肌和血清中磷酸肌酸水平及脂質(zhì)過氧化作用。另有研究發(fā)現(xiàn)從駱駝刺莖枝中提取分離的粗多糖在體外抗氧化活性實(shí)驗(yàn)中，具有一定的還原力，也可清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基和羥自由基[11]。許多疾病如癌癥、關(guān)節(jié)炎、中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷、胃炎和肝炎等都是由自由基誘發(fā)的氧化應(yīng)激反應(yīng)所引起的[3]。新疆傳統(tǒng)維藥異常黑膽質(zhì)成熟劑是由駱駝刺等十多位中藥組成的復(fù)方藥，已證明其抗腫瘤活性與提高機(jī)體免疫力有關(guān)[12]。馬曉玲等[13-14]發(fā)現(xiàn)駱駝刺乙醇提取物對人胃癌(BGC-823)、人結(jié)腸癌(HT-29)等多種癌細(xì)胞株的體外抑瘤作用明顯，對結(jié)腸癌(CT26)實(shí)體瘤模型也有一定敏感性，且駱駝刺乙醇提取物中的紫鉚素、原兒茶醛、tortoside A、4-乙烯基-3-甲氧基苯酚成分具有較強(qiáng)的抑制人宮頸癌Hela細(xì)胞增殖的作用。Zhou等[15]在LPS誘導(dǎo)的N9細(xì)胞體外實(shí)驗(yàn)中評價(jià)了駱駝刺提取物和純化組分的抗神經(jīng)炎癥作用，結(jié)果顯示其多種有效成分都具有顯著的神經(jīng)炎癥抑制活性，其中丁香苷和1,3,3,4-四甲基環(huán)戊烯可能是開發(fā)抗神經(jīng)退行性疾病良好的化合物。因此，基于駱駝刺的抗氧化、抗炎癥等藥理學(xué)特性，研究人員認(rèn)為駱駝刺提取物可能通過抑制熱應(yīng)激引起的炎癥和氧化應(yīng)激反應(yīng)，對大鼠各重要臟器具有保護(hù)作用機(jī)制尚待進(jìn)一步研究。

本研究在國內(nèi)外首次發(fā)現(xiàn)，中、高濃度組駱駝刺提取物在相同的干熱環(huán)境暴露時(shí)間點(diǎn)可以明顯延緩核心體溫的上升，同時(shí)可以延長干熱環(huán)境大鼠的生存時(shí)間，因此，筆者推測，駱駝刺提取物可能通過體溫調(diào)節(jié)作用來提高干熱環(huán)境大鼠的耐熱性和生存時(shí)間，其機(jī)制可能是下一步研究的重要方向。