姜黃素對糖尿病足潰瘍小鼠氧化應(yīng)激、細(xì)胞炎癥因子和創(chuàng)面血管新生的影響*

梅 希，曾 俊，唐明薇，邱 平

1.成都醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院(成都 610500);2.成都醫(yī)學(xué)院(成都 610500)

糖尿病足潰瘍是糖尿病的嚴(yán)重并發(fā)癥，是糖尿病致殘和致死的重要原因之一[1-2]，其具有難治、容易復(fù)發(fā)以及高截肢率等特點(diǎn)，發(fā)病機(jī)制尚未完全明確[3-4]，臨床上治療非常棘手。因此，尋找一種安全有效地治療糖尿病足潰瘍方法具有重要意義。姜黃素主要是從姜黃屬植物根莖中提取出的酚性結(jié)構(gòu)色素，具有多種藥理作用如抗炎、抗氧化應(yīng)激等作用，且對糖尿病、動脈硬化等具有良好防治作用，越來越受到關(guān)注[5]。近年來研究[6-7]發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞炎癥因子和氧化應(yīng)激與糖尿病足發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。因此，本研究旨在探討姜黃素對糖尿病足潰瘍小鼠氧化應(yīng)激、細(xì)胞炎癥因子和創(chuàng)面血管新生的影響。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動物

SPF級雄性C57小鼠(BKS背景)60只，體重(27.5±8.0)g，來自于成都醫(yī)學(xué)院動物實(shí)驗(yàn)中心[許可證號：SCXK(蘇)2018-0008，合格證號：201908536]，自由攝食、飲水，于室溫條件下飼養(yǎng)5～7 d。

1.2 藥品和試劑

1)藥品：姜黃素(陜西森弗生物技術(shù)有限公司)，鏈脲佐菌素(streptozotocin,STZ)(美國Sigma公司)。2)試劑：丙二醛(malondialdehyde,MDA)試劑盒和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)試劑盒(上海西唐生物科技有限公司)，白介素-1(interleukin-1,IL-1)試劑盒和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)試劑盒(上海信裕生物工程有限公司)。

1.3 方法

1.3.1 實(shí)驗(yàn)分組和模型制備 C57小鼠60只，隨機(jī)分為對照組、模型組和姜黃素組，每組20只。對照組給予正常飼料喂養(yǎng)，模型組和姜黃素組給予小鼠高脂飼料喂養(yǎng)4周，禁食16 h后，腹腔注射STZ 45 mg/kg；對照組給予小鼠普通飼料喂養(yǎng)4周，腹腔注射等體積的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液。糖尿病建模2周后，行股動脈超聲檢測，將出現(xiàn)動脈粥樣硬化改變的小鼠給予小鼠腹腔注射50 mg/kg戊巴比妥鈉麻醉，且于小鼠足背部消毒后用印章作一矩形標(biāo)記3 mm×7 mm，切除其全層皮膚，每日用0.5%碘伏消毒創(chuàng)面。最后模型組造模成功18只，姜黃素組造模成功17只。3組隨機(jī)取15只小鼠進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)研究。造模成功后，姜黃素組給予姜黃素100 mg/kg灌胃，1次/d；對照組和模型組小鼠給予等劑量生理鹽水灌胃，1次/d。

1.3.2 血漿標(biāo)本制備 治療10 d，采集小鼠靜脈血4 mL，以3 000 r/min，離心半徑15 cm，離心12 min，分離血漿標(biāo)本，置于-70 ℃下保存待測。

1.4 觀察指標(biāo)

1)觀察3組小鼠氧化應(yīng)激指標(biāo)變化：取上述血漿標(biāo)本，采用硫代巴比妥酸法測定MDA含量，采用羥胺法測定SOD活性，檢測嚴(yán)格參照試劑盒說明書標(biāo)準(zhǔn)；2)觀察3組小鼠炎癥因子變化：取上述血漿標(biāo)本，采用ELISA法測定IL-1和TNF-α水平；3)觀察3組小鼠新生毛細(xì)血管數(shù)密度變化：治療10 d，取創(chuàng)面肉芽組織，以免疫組織化學(xué)觀察肉芽組織毛細(xì)血管數(shù)表達(dá)；4)觀察3組小鼠創(chuàng)面愈合情況：治療10 d，采用數(shù)碼相機(jī)觀察小鼠潰瘍愈合情況，創(chuàng)面愈合率(%)=(治療前-治療后)創(chuàng)面/治療前創(chuàng)面×100%。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 3組小鼠氧化應(yīng)激指標(biāo)比較

與對照組比較，模型組和姜黃素組血漿MDA水平升高，而SOD活性下降(P<0.05)；姜黃素組血漿MDA水平低于模型組，而SOD活性高于模型組(P<0.05)(表1)。

表1 3組小鼠氧化應(yīng)激指標(biāo)比較

2.2 3組小鼠細(xì)胞炎癥因子變化比較

與對照組比較，模型組和姜黃素組血漿IL-1和TNF-α水平升高(P<0.05)；姜黃素組血漿IL-1和TNF-α水平低于模型組(P<0.05)(表2)。

表2 3組小鼠細(xì)胞炎癥因子變化比較

2.3 3組小鼠新生毛細(xì)血管數(shù)密度比較

與對照組比較，模型組和姜黃素組新生毛細(xì)血管數(shù)密度降低(P<0.05)；姜黃素組新生毛細(xì)血管數(shù)密度高于模型組(P<0.05)(表3)。

表3 3組小鼠新生毛細(xì)血管數(shù)密度比較

2.4 3組小鼠創(chuàng)面愈合率比較

與對照組比較，模型組和姜黃素組創(chuàng)面愈合率降低(P<0.05)；姜黃素組創(chuàng)面愈合率高于模型組(P<0.05)(表4)。

表4 3組小鼠創(chuàng)面愈合率比較

3 討論

流行病學(xué)調(diào)查顯示，1.25%糖尿病患者有發(fā)生糖尿病足潰瘍風(fēng)險(xiǎn)，其中2.85%足部糖尿病潰瘍可能導(dǎo)致截肢[8]。糖尿病足潰瘍主要是由外周血管疾病和外周神經(jīng)的缺血而發(fā)生[9-10]。姜黃素主要是從姜黃屬植物根莖中提取出的酚類色素，現(xiàn)代藥理研究[11-14]表明，姜黃素可通過疏水性作用通過血漿白蛋白結(jié)合運(yùn)輸，容易滲透細(xì)胞質(zhì)，富集于膜性結(jié)構(gòu)如核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和質(zhì)膜，從而發(fā)揮抗微生物、降血脂、抗炎、抗腫瘤和抗氧化等藥理作用。本研究結(jié)果顯示，姜黃素組新生毛細(xì)血管數(shù)密度高于模型組，提示姜黃素可促進(jìn)創(chuàng)面血管新生；姜黃素組創(chuàng)面愈合率高于模型組，提示姜黃素可促進(jìn)創(chuàng)面愈合。

IL-1是典型的一種炎癥細(xì)胞因子，體內(nèi)各種有核細(xì)胞被激活后均可產(chǎn)生，不僅具有內(nèi)源性免疫防御作用，而且參與組織破壞和纖維化[15]。研究[16]報(bào)道，高血糖可激發(fā)IL-1 mRNA自身正反饋機(jī)制產(chǎn)生大量IL-1，而其中大量IL-1可誘導(dǎo)胰島β細(xì)胞凋亡引起高血糖，形成惡性循環(huán)，加重糖尿病病情。糖尿病足潰瘍面上IL-1明顯增加抑制了成纖維細(xì)胞的增殖，導(dǎo)致潰瘍難以愈合。TNF-α是具有多種生物學(xué)效應(yīng)的一種細(xì)胞因子，不僅可增強(qiáng)中性粒細(xì)胞吞噬能力，同時(shí)還能夠抑制腫瘤細(xì)胞的產(chǎn)生[17]。本結(jié)果研究顯示，姜黃素組血漿IL-1和TNF-α水平低于模型組，提示姜黃素具有明顯抗炎作用。

大量研究[18-19]表明，機(jī)體患糖尿病時(shí)會存在明顯的氧化應(yīng)激反應(yīng)。氧化應(yīng)激主要是指機(jī)體受各種有害因素刺激，體內(nèi)產(chǎn)生自由基，從而產(chǎn)生大量氧化中間產(chǎn)物，造成機(jī)體組織和細(xì)胞損傷的病理狀態(tài)。氧化應(yīng)激存在于糖尿病及其并發(fā)癥包括糖尿病足潰瘍的發(fā)生發(fā)展中，造成細(xì)胞損傷，活性氧的增加，引起足細(xì)胞損傷[20]。由此可見，氧化應(yīng)激與糖尿病足潰瘍發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。本研究結(jié)果顯示，姜黃素組血漿MDA水平低于模型組，而姜黃素組SOD活性高于模型組，提示姜黃素具有抗氧化應(yīng)激作用。

綜上所述，姜黃素對糖尿病足潰瘍小鼠可促進(jìn)創(chuàng)面血管新生和創(chuàng)面愈合，減輕炎癥反應(yīng)，且具有抗氧化應(yīng)激作用。