胰島素對嚴重燒傷早期大鼠心肌氧化應激的影響*

王 偉, 蔣紅梅, 李偉人△, 孔豫蘇, 魯加祥, 李嘉琥, 喻 翔

(貴陽醫學院 1附屬醫院燒傷整形科， 2醫學檢驗系， 貴州 貴陽 550004)

胰島素對嚴重燒傷早期大鼠心肌氧化應激的影響*

王 偉1, 蔣紅梅2, 李偉人1△, 孔豫蘇1, 魯加祥1, 李嘉琥1, 喻 翔1

(貴陽醫學院1附屬醫院燒傷整形科，2醫學檢驗系， 貴州 貴陽 550004)

目的探討胰島素對嚴重燒傷早期大鼠心肌氧化應激的影響。方法24只SPF級SD大鼠，隨機分為3組，分別是對照組(假燙傷組)、燙傷組和燙傷+胰島素組。后2組大鼠背部造成30%燒傷總面積(TBSA)的Ⅲ度燙傷，傷后立即腹腔注射生理鹽水(40 mL/kg)。燙傷+胰島素組大鼠復蘇補液后皮下注射胰島素(1 U/kg)，燙傷組同法注射等量生理鹽水。于傷后24 h采集腹主動脈血和心臟組織標本。采用分光光度法測定血糖(BG)、乳酸脫氫酶(LDH)和肌酸激酶(CK)活性及心臟組織中氧化、抗氧化指標，包括丙二醛(MDA)含量、黃嘌呤氧化酶(XO)、髓過氧化物酶(MPO)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)和谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)活性。結果(1) 燙傷組BG含量與對照組比較顯著升高(P<0.05)，燙傷+胰島素組BG水平較燙傷組顯著降低(P<0.05),與對照組比較顯著升高(P<0.05)。(2) 燙傷組LDH和CK活性與對照組比較顯著升高(P<0.05)，燙傷+胰島素組LDH和CK活性與燙傷組比較顯著降低(P<0.05)。(3) 燙傷組心肌MDA含量、XO與MPO活性與對照組比較顯著升高(P<0.05)，SOD、CAT和GPx活性與對照組比較顯著降低(P<0.05)；燙傷+胰島素組心肌MDA含量、XO與MPO活性較燙傷組顯著降低(P<0.05)，SOD、CAT和GPx活性較燙傷組顯著升高(P<0.05)。結論胰島素干預減輕燒傷后早期大鼠心肌的氧化應激，使升高的心肌酶活性下降，呈現心肌保護效應。

燒傷； 胰島素； 心肌； 氧化性應激

嚴重燒傷后活性氧(reactive oxygen species,ROS)產生失衡導致氧化應激增加，這可能是引起燒傷后早期心肌損害、心功能異常的重要原因之一[1]。胰島素具有保護心血管、抗炎、抗凋亡效應，這些效應與胰島素的氧化還原調節作用密切相關[2]。最近一項關于危重病患者中強化血糖控制對存活率影響(normoglycemia in intensive care evaluation-survival using glucose algorithm regulation,NICE-SUGAR)的國際多中心、前瞻性、隨機對照研究表明，胰島素強化治療可能導致危重病患者的死亡率增加，這一觀察結果可能與血糖控制水平、胰島素用量、低血糖反應增加或其它因素有關[3]。有研究顯示，胰島素調節體內炎癥細胞因子水平的作用呈現劑量依賴性，較小劑量胰島素(1 U/kg)干預也具有調節血清促炎/抗炎癥細胞因子水平，減輕燒傷早期炎癥反應的作用，并且能夠提高燒傷膿毒癥大鼠的存活率，延長存活時間[4-5]，但是對燒傷早期心肌氧化應激的影響并不清楚。本實驗旨在研究較小劑量胰島素是否具有減輕燒傷后早期心肌氧化應激，保護心肌的作用。

材 料 和 方 法

1主要儀器和試劑

超低溫冰箱(-80 ℃,HARRIS)，冷凍離心機(Sigma 3K15)，微量可調加樣器(Eppendorf), 721型分光光度儀(山東高密彩虹分析儀器有限公司)等。精蛋白生物合成胰島素(諾和諾德公司)，一種作用時間超過24 h的胰島素。葡萄糖(blood glucose,BG)、乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase,LDH)、肌酸激酶(creatine kinase,CK)及氧化與抗氧化指標測定試劑盒，包括丙二醛(malondialdehyde,MDA)、黃嘌呤氧化酶(xanthine oxidase,XO)、髓過氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、過氧化氫酶(catalase,CAT)和谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase,GPx)，均購自南京建成生物工程研究所。

2方法

2.1動物模型制備及分組 SPF級成年SD大鼠由第三軍醫大學大坪醫院野戰外科研究所醫學實驗動物中心提供[許可證號SCXK(渝)2007-0005]，共24只，均為雄性，體重200～250 g。清潔環境飼養、萬級屏障系統。實驗前適應性馴養1周。隨機分為3組，分別為對照組(假燙傷組)、燙傷組和燙傷+胰島素組，每組各8只。參考文獻[6]制作燒傷總面積(total burn surface area,TBSA) 30%、Ⅲ度燙傷大鼠模型。大鼠背部脫毛后，腹腔注射2.5%戊巴比妥鈉(35 mg/kg)麻醉。燙傷組和燙傷+胰島素組大鼠置于(95±0.5)℃熱水中15 s，制作燙傷大鼠模型，傷后立即腹腔注射生理鹽水(40 mL/kg)。對照組37 ℃水中15 s模擬燙傷。燙傷+胰島素組復蘇補液后在右后肢腹側面皮下注射胰島素(1 U/kg)，燙傷組同法注射等量生理鹽水。各組大鼠分籠飼養，自由飲水、進食。

2.2標本采集 燙傷后24 h各組大鼠再次麻醉后，采集腹主動脈血與心臟組織。心臟組織-80 ℃冰箱凍存備用。采集血液低溫2 000 r/min離心10 min，取上清液。心肌組織稱重后，小剪刀剪碎，按重量體積比加入9倍生理鹽水，冰浴上勻漿，制成10%組織勻漿液，低溫3 000 r/min離心15 min，取上清液。

2.3檢測指標及方法 采用分光光度法測定BG、心肌酶活性(LDH、CK)及心臟組織中氧化(MDA含量、XO與MPO活性)與抗氧化(SOD、CAT、GPx活性)指標。按試劑盒所附說明書要求測定。

3統計學處理

數據以均數±標準差(mean±SD)表示，采用SPSS 17.0統計軟件包進行方差分析LSD法。以P<0.05為差異有統計學意義。

結 果

1胰島素對大鼠燙傷后BG含量的影響

燙傷組BG含量與對照組比較顯著升高(P<0.05)，燙傷+胰島素組BG水平與燙傷組比較顯著降低(P<0.05)、但較對照組顯著升高(P<0.05)，見表1。

2胰島素對大鼠燙傷后血清LDH和CK活性的影響

燙傷組LDH和CK活性與對照組比較顯著升高(P<0.05)，燙傷+胰島素組LDH和CK活性與燙傷組比較顯著降低(P<0.05)，燙傷+胰島素組LDH活性與對照組比較顯著升高(P<0.05)，CK活性與對照組比較無顯著差異(P>0.05)，見表1。

表1胰島素對大鼠燙傷后BG含量、血清LDH和CK活性的影響

Table 1. Effects of insulin on BG content and serum activity of LDH and CK in rats after scald injury(Mean±SD.n=8)

GroupBG(mmol/L)LDH(U/L)CK(U/mL)Control6.30±0.241342.34±242.290.63±0.06Scald7.81±0.30*3225.81±213.13*0.78±0.10*Scald+insulin7.19±0.22*△2764.47±168.13*△0.65±0.09△

*P<0.05vscontrol group;△P<0.05vsscald group.

3胰島素對大鼠燙傷后心肌氧化、抗氧化指標的影響

燙傷組心肌MDA含量、XO和MPO活性與對照組比較顯著升高(P<0.05)，SOD、CAT和GPx活性與對照組比較顯著降低(P<0.05)；燙傷+胰島素組心肌MDA含量、XO和MPO活性較燙傷組顯著降低(P<0.05)，SOD、CAT和GPx活性較燙傷組顯著升高(P<0.05)；燙傷+胰島素組心肌MDA含量和MPO活性與對照組比較顯著升高(P<0.05)，XO活性與對照組比較無顯著差異(P>0.05)；燙傷+胰島素組心肌SOD、CAT和GPx活性與對照組比較顯著降低(P<0.05)，見表2。

表2 胰島素對大鼠燙傷后心肌氧化、抗氧化指標的影響

*P<0.05vscontrol group;△P<0.05vsscald group.

討 論

胰島素作為體內重要的激素，調節糖與脂肪的代謝，并具有多器官保護效應，包括心臟[2]。燒傷后早期存在的心肌損害，即“休克心”不僅引起心功能不全，還可誘發或加重休克，成為燒傷后早期機體缺血缺氧的重要啟動因素之一[14]。因此，防治嚴重燒傷早期缺血缺氧損害，除補液治療外，還必須針對“休克心”采取防范措施，以改善心臟功能。有研究顯示，較小劑量胰島素(1 U/kg)干預具有減輕燒傷早期炎癥反應的作用[5]，但是對燒傷后早期心肌損害的影響并不清楚。本實驗結果顯示，燙傷+胰島素組血糖水平較燙傷組顯著降低但仍高于對照組，心肌酶活力較燙傷組顯著下降。

研究表明，胰島素具有抑制中性粒細胞在缺血再灌注心臟組織中黏附、聚集的效應[15]，改善缺血再灌注心肌的SOD活性[16]，減輕心肌損傷。胰島素的心血管保護效應與抑制氧化應激有關[2]，但是胰島素對燒傷后早期心肌氧化應激的影響尚不清楚。本實驗結果顯示，與燙傷組比較，燙傷+胰島素組心肌的氧化酶XO和MPO活性明顯下降，抗氧化酶SOD、CAT和GPx活性顯著升高，氧化損傷指標和脂質過氧化作用的終末產物MDA[8]含量顯著降低，提示胰島素可能通過減少燒傷后ROS的生成、改善心肌組織抗氧化能力以抑制氧化應激。燙傷+胰島素組心肌酶活力降低可能與胰島素減輕心肌細胞膜的氧化損傷，改善心肌細胞的結構有關。

綜上所述，嚴重燒傷后早期心肌組織中氧化應激增加，較小劑量胰島素干預減輕心肌的氧化應激，使升高的心肌酶活力下降，呈現心肌保護效應。由于本實驗僅就胰島素對燒傷后早期心肌氧化應激的影響進行了探討，因此遠期效果還需要進一步觀察。

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Effectofinsulinonearlymyocardialoxidativestressinseverelyburntrats

WANG Wei1, JIANG Hong-mei2, LI Wei-ren1, KONG Yu-su1, LU Jia-xiang1, LI Jia-hu1, YU Xiang1

(1DepartmentofBurnandPlasticSurgeryofAffiliatedHospital,2DepartmentofClinicalLaboratoryMedicine,GuiyangMedicalCollege,Guiyang550004,China.E-mail:gz_lwr@163.com)

AIM: To investigate the effect of insulin on early myocardial oxidative stress in severely burnt rats.METHODSTwenty-four Sprague-Dawley rats were randomly divided into three groups (8 rats in each group): control group (sham scald group), scald injury group and scald injury + insulin group. The rats in the latter two groups were subject to third-degree burn with 30% total burn surface area (TBSA) on the back, and then

intraperitoneal injection of normal saline (40 mL/kg) immediately. The rats in scald injury + insulin group were subcutaneously injected with insulin (1 U/kg), while those in scald injury group received subcutaneous injection of the same volume of normal saline. All rats were sacrificed 24 h after scald, and blood samples from abdominal aorta and myocardial tissues were taken. Blood glucose (BG) content, blood lactate dehydrogenase (LDH) and creatine kinase (CK) activity, and myocardial oxidative and antioxidative indexes, including malondialdehyde (MDA), xanthine oxidase (XO), myeloperoxidase (MPO), superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and glutathion peroxidase (GPx), were detected by spectrophotometry.RESULTS(1) Compared with control group, BG levels in scald injury group and scald injury + insulin group were significantly elevated (P<0.05). But BG in scald injury + insulin group was significantly lower than that in scald injury group (P<0.05). (2) Compared with control group, the activity of LDH and CK in scald injury group was significantly increased (P<0.05), while that in scald injury + insulin group was significantly lower than that in scald injury group (P<0.05). (3) Compared with control group, the MDA content and the XOD and MPO activity in scald injury group were significantly increased (P<0.05), while the activity of SO, CAT and GPx was significantly decreased (P<0.05). Compared with scald injury group, the MDA content and the XO and MPO activity in scald injury + insulin group were significantly reduced (P<0.05), while the activity of SOD, CAT and GPx was significantly elevated (P<0.05).CONCLUSIONInsulin intervention attenuates early myocardial oxidative stress in burnt rats and decreases the rise in myocardial enzyme activity, thus exerting a cardioprotective effect.

Burns; Insulin; Myocardium; Oxidative stress

R322.1+1

A

1000- 4718(2013)09- 1709- 04

2013- 05- 21

2013- 07- 18

貴州省科技教育人才省長專項基金資助項目[No.黔省專合字(2008)92]；貴州省衛生廳科學技術基金資助項目(No.gzwkj2011-1-022)

△通訊作者 Tel: 0851-6810670； E-mail: gz_lwr@163.com

10.3969/j.issn.1000- 4718.2013.09.031