姜黃素對急性脊髓損傷大鼠炎癥因子的干預作用

陳 穎

(濮陽市中醫(yī)醫(yī)院，河南 濮陽 457000)

姜黃素是從姜科、天南星科植物的根莖中提取的化學成分，是一種含有酚基和醌基的天然藥物，可用于心血管疾病、慢性肝病、腫瘤及自身免疫性疾病的治療。中醫(yī)認為，姜黃素有行氣活血、通經(jīng)止痛的功效，對跌打腫痛、閉經(jīng)等癥有良好治療效果[1]。有報道稱姜黃素能促進海馬神經(jīng)元的分化，改善阿爾茨海默病中認知功能障礙[2]，經(jīng)現(xiàn)代醫(yī)學研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素具有良好的抗炎、抑制氧化應激、抗腫瘤等藥理作用[3]，而炎癥是機體最常見的一種病理變化，可由感染、機械損傷等誘發(fā)炎癥因子的生成或釋放導致，使機體功能障礙或發(fā)生器質性損傷[4]。本實驗采用改良的Allen’s打擊法建立大鼠急性脊髓損傷模型，觀察姜黃素對模型大鼠相關炎癥因子水平的影響，探討姜黃素對大鼠急性脊髓損傷的抗炎作用及機制。

1 實驗材料

1.1 實驗藥品與試劑

姜黃素由Sigma公司提供；腫瘤壞死因子-α(TNF-α)ELISA檢測試劑盒、白介素-1β(IL-1β)ELISA檢測試劑盒、白介素-6(IL-6)ELISA檢測試劑盒、白介素-10(IL-10)ELISA檢測試劑盒，由北京誠林生物科技有限公司提供；髓過氧化物試劑盒(MPO)由南京建成生物工程研究所提供。

1.2 實驗動物

SD大鼠，雌性，SPF級，240～260 g，由河南省實驗動物中心提供，合格證號SCXK(豫)2015-0001。

1.3 實驗儀器

SAF-680T酶標儀，賽默飛世爾科技公司；Allen’s脊髓損傷打擊器；UV1000紫外/可見分光光度計，上海天美科學儀器有限公司；恒溫水浴鍋，上海比朗儀器制造有限公司生產(chǎn)；移液器若干。

2 實驗方法

2.1 動物分組及給藥

將姜黃素溶于0.1%DMSO的PBS溶液中，取SD大鼠80只，隨機分為5組，即假手術組，模型組，姜黃素低劑量組(40 mg/kg)、姜黃素中劑量組(80 mg/kg)、姜黃素高劑量組(120 mg/kg)，于脊髓損傷前一天進行腹腔注射給藥，1次/d，持續(xù)7天，假手術組和模型組給予等體積0.1% DMSO的PBS溶液[5]。

2.2 動物模型的制備

本實驗采用改良的Allen’s打擊法建立大鼠急性脊髓損傷模型。各組大鼠用10%水合氯醛(0.35 mL /100 g)腹腔注射麻醉，俯臥于鼠板上，手術將T9-T10椎板摘除并暴露脊髓，用Allen’s打擊器，重量為10 g的擊打棍于5 cm處自由落體造脊髓急性損傷。造模后出現(xiàn)脊髓組織水腫、出血，硬脊膜呈紫紅色，雙下肢出現(xiàn)遲緩性痙攣、回縮樣撲動，尾巴痙攣性擺動，視為造模成功。

2.3 指標檢測

2.3.1 后肢運動功能評分 術后7天，采用脊髓損傷評分標準(BBB)評分法對大鼠后肢運動功能進行評價，觀察其后肢的關節(jié)活動、步態(tài)等運動功能。評分分為3個部分：第1部分(0～7分)，評價動物后肢各關節(jié)活動情況；第2部分(8～13分)，評價動物后肢協(xié)調(diào)功能及步態(tài)；第3部(14～21分)，評價動物運動時爪子的精細動作，3個部分滿分共21分，評分時采用雙盲法，每次評分由培訓后兩人單獨完成，數(shù)據(jù)取其平均值。

2.3.2 相關生化指標檢測 后肢運動功能評分后，水合氯醛麻醉處死大鼠，取損傷處脊髓組織并精密稱重，加入9倍的冰生理鹽水勻漿制成10%的脊髓勻漿液，3 000 r/min離心10 min，取上清液，檢測IL-1β、IL-6、IL-10、MPO相關指標，具體操作步驟詳見試劑盒內(nèi)說明書。

2.4 統(tǒng)計學處理

3 實驗結果

(1)姜黃素對急性脊髓損傷大鼠后肢運動功能評分的影響。見表1。

表1 姜黃素對急性脊髓損傷大鼠后肢運動功能評分的影響

由表1可知，與假手術組相比，模型組后肢運動功能評分顯著降低(P<0.01)，提示急性脊髓損傷造模成功。與模型組相比，姜黃素各組可有效改善急性脊髓損傷大鼠的后肢運動功能，有良好的改善趨勢。其中，姜黃素高劑量組可顯著改善大鼠后肢運動功能(P<0.01)，姜黃素中劑量、小劑量組可明顯改善大鼠后肢運動功能(P<0.05)。

(2)姜黃素對急性脊髓損傷大鼠脊髓勻漿液TNF-α、IL-1β水平的影響。見表2。

表2 姜黃素對急性脊髓損傷大鼠脊髓勻漿液TNF-α、IL-1β水平的影響

由表2可知，與假手術組相比，模型組大鼠脊髓勻漿液中TNF-α、IL-1β水平顯著升高(P<0.01)，與急性脊髓損傷模型指標趨勢相一致，提示模型造模成功。與模型組相比，姜黃素各劑量組可明顯降低大鼠脊髓勻漿液中TNF-α、IL-1β水平，其中姜黃素高劑量組可顯著降低脊髓勻漿中TNF-α水平(P<0.01)，明顯降低脊髓勻漿IL-1β水平(P<0.05)；姜黃素中劑量組、小劑量組可明顯降低脊髓勻漿中TNF-α和IL-1β水平(P<0.05)。

(3)姜黃素對急性脊髓損傷大鼠脊髓勻漿液IL-6、IL-10水平的影響。見表3。

表3 姜黃素對急性脊髓損傷大鼠脊髓勻漿液IL-6、IL-10水平的影響

由表3可知，與假手術組相比，模型組大鼠脊髓勻漿液中IL-6、IL-10水平顯著升高(P<0.01)，與急性脊髓損傷模型指標趨勢相一致，提示造模成功。與模型組相比，姜黃素各劑量組可有效改善脊髓勻漿液中IL-6、IL-10水平，其中姜黃素大劑量可明顯降低勻漿液中IL-6水平(P<0.05)，顯著降低勻漿液中IL-10水平(P<0.01)；姜黃素中劑量組、小劑量組可明顯降低脊髓勻漿液中IL-6、IL-10水平(P<0.05)。

(4)姜黃素對急性脊髓損傷大鼠脊髓勻漿液MPO水平的影響。見表4。

表4 姜黃素對急性脊髓損傷大鼠脊髓勻漿液MPO水平的影響

由表4可知，與假手術組相比，模型組大鼠脊髓勻漿液中MPO水平顯著升高(P<0.01)，與急性脊髓損傷模型指標趨勢相一致，提示急性脊髓損傷造模成功。與模型組相比，姜黃素各劑量組可有效改善勻漿液中MPO水平，其中姜黃素高劑量組可顯著降低脊髓勻漿液中MPO水平(P<0.01)，姜黃素中劑量組、小劑量組可明顯降低脊髓勻漿液中MPO水平(P<0.05)。

4 結論

脊髓損傷(Spinal cord injury，SCI)作為一種嚴重的外科疾病，已對人們生命健康造成嚴重威脅，一旦發(fā)生，可能會對患者造成永久性損害，給家庭、社會造成沉重負擔[6]。SCI的發(fā)生過程中，會伴隨相關炎癥因子的生成和釋放，引發(fā)炎癥級聯(lián)反應，其中相關炎性細胞及黏附分子表達會升高，在脊髓組織中浸潤、聚集，進一步加重缺血損傷區(qū)的損傷。有研究表明，損傷局部過量的炎性因子是引起脊髓漸進性潰變壞死的重要因素，且所引發(fā)的炎癥級聯(lián)反應會破壞神經(jīng)元，影響損傷脊髓功能恢復，進一步加重損傷[7]。

脊髓發(fā)生損傷，其血脊髓屏障被破壞，血脊髓屏障通透性增加，以致大量的白細胞可以通過功能紊亂的血脊髓屏障進入脊髓實質而發(fā)生炎癥反應[8-9]。TNF-α是機體重要的炎癥介質和致病因子，是炎癥發(fā)生過程中重要的啟動因子，誘導如IL-1β、IL-6等多種炎癥介質的釋放，還可誘導EAA、C反應蛋白等出現(xiàn)神經(jīng)毒性作用[10]。IL-1β和IL-6是具有廣泛生物學效應的細胞因子，脊髓損傷早期，神經(jīng)元和神經(jīng)膠質細胞分泌產(chǎn)生的IL-1β、IL-6能調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)細胞生長和功能，參與中樞神經(jīng)內(nèi)的炎癥反應和免疫反應，可能是導致?lián)p傷區(qū)域炎癥反應放大，造成損傷后繼發(fā)免疫損傷的重要因素[11]。IL-10通過減少抑制促炎因子的釋放，減輕炎癥反應，是目前公認的炎癥和免疫抑制因子。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，MPO也是自由基生成的另一來源[12]，因此也可以對炎性反應的損傷進行評估。本研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素可有效抑制機體TNF-α的合成和釋放，而作為炎癥過程中重要的啟動因子，TNF-α的抑制使機體中IL-1β、IL-6等多種炎癥因子的釋放減少，從而減輕因脊髓損傷所致的炎癥反應對機體的損害。

姜黃素具有良好的抗炎作用，其抗炎活性可比擬如吲哚美辛和保泰松等甾體藥物和非甾體類藥物，其抗炎作用主要通過抑制環(huán)氧酶(COX)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)及轉錄因子如核轉錄因子κB(NF-κB)等發(fā)揮效應[13-14]。

由本實驗可知，姜黃素可明顯改善急性脊髓損傷大鼠后肢運動功能，使功能評分不同程度升高，可有效降低急性脊髓損傷大鼠脊髓勻漿液中TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10相關炎癥因子水平，還可不同程度降低勻漿液中MPO水平，提示姜黃素可降低急性脊髓損傷大鼠脊髓組織中炎性介質，并能提高急性脊髓損傷大鼠后肢運動功能，從而發(fā)揮保護作用。