甘草酸对脓毒症小鼠模型肾脏的保护作用

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  【摘要】 目的:探讨甘草酸对脓毒症小鼠模型的肾脏保护作用。方法:选取150只小鼠随机分为5组:手术+安慰剂组,手术+高剂量药物组,手术+中剂量药物组,手术+低剂量药物组,假手术+安慰剂组,每组各30只。干预4 h后使用半定量方式比较各组小鼠肾脏组织病理切片中肾小管损伤情况。结果:各组评分手术+安慰剂组>手术+低剂量药物组>手术+中剂量药物组>手术+高剂量药物组>假手术+安慰剂组比较,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:甘草酸能在一定程度上减轻脓毒症小鼠的肾损害。
  【关键词】 脓毒症; 急性肾损伤; 甘草酸
  【Abstract】 Objective:To investigate the renal protective effect of glycyrrhizin on sepsis in mice.Method:150 mice were randomly divided into 5 groups:operation+placebo group,operation+high dose group;operation+medium dose group,operation+low dose group,sham operation+placebo group,30 cases in each group.After the intervention 4 h,the injury of renal tubules in pathological sections of mice in each group was compared by semi quantitative method.Result:All groups scored:sepsis+placebo group>sepsis+low dose group>sepsis+medium dose group>sepsis+high dose group>sham operation+placebo group,the differences were statistically significant(P<0.05).Conclusion:Glycyrrhizin can alleviate renal damage in sepsis mice to some extent.
  【Key words】 Sepsis; Acute kidney injury; Glycyrrhizic Acid
  First-author’s address:The First Affiliated Hospital Fuzhou City of Fujian Medical University,Fuzhou 350001,China
  doi:10.3969/j.issn.1674-4985.2017.25.004
  甘草酸(Glycyrrhizic Acid,GA)是从传统中药甘草根部提取出来的主要活性成分,是一种三萜类化合物。甘草酸除了长期以来被使用在糖果生产和化妆品生产工业上之外,还是一种使用范围极广的中药[1]。甘草酸体外实验发现对T淋巴细胞活化具有调节作用,对γ干扰素有诱导作用,活化NK细胞,促进胸腺外T淋巴细胞分化。目前临床多是应用于慢性肝病、改善肝功能异常,治疗湿疹、皮肤炎、荨麻疹等疾病。本实验以盲肠结扎穿刺法造脓毒症小鼠模型,观察复方甘草酸苷注射液对脓毒症小鼠肾脏的保护作用,为甘草酸的临床适应证范围提供实验依据。
  1 材料
  1.1 实验动物及饲养条件 清洁级8周龄BALB/C雄性小鼠150只,体重(21±1)g,雄性,由福建医科大学动物实验中心提供。动物实验室温度23 ℃,相对湿度40%~60%,白/夜循环为12/12 h。
  1.1 实验药物及试剂 复方甘草酸苷注射液(日本米诺发源制药株式会社座间工厂生产厂家,国药准字J20130071)。
  1.2 实验方法
  1.2.1 动物分组、模型制备及给药 雄性BALB/C小鼠150只,随机分为5组,手术组+安慰剂组、手术组+高剂量药物组、手术组+中剂量药物组、手术组+低剂量药物组、假手术组+安慰剂组,每组30只。手术组采用盲肠结扎穿刺法造模,假手术组同样开腹,但是盲肠不结扎不穿刺纳回腹腔再缝合腹壁。将药品说明书中动物实验提供的半数致死量作为参考数据,选取半数致死量的1/8、1/16、1/32分别为高剂量、中剂量、低剂量。造模后立即给予腹腔注射等体积的复方甘草酸苷注射液或生理盐水进行干预,手术组+安慰剂组(生理盐水),手术组+高剂量药物组(25.9 mL/kg),手术组+中剂量药物组(12.95 mL/kg),手术组+低剂量药物组(6.475 mL/kg),假手术+安慰剂组(生理盐水)。术后4 h,颈椎脱臼法处死小鼠。剥离完整肾脏组织,置于10%福尔马林溶液中固定48 h。
  1.2.2 观察小鼠一般状态 术后观察小鼠精神状态、行为、毛发、饮食情况等,并记录。
  1.2.3 肾脏组织病理学观察 10%福爾马林固定的肾脏组织制备石蜡切片,每只大鼠制备3张切片,HE染色,光镜下观察肾脏组织肾小管上皮细胞的病理改变。
  1.3 评分标准 混浊、肿胀、坏死的肾小管上皮细胞为阳性细胞,阳性细胞百分比:在光镜下(×400)10个视野计数,每个视野计数100个细胞的阳性细胞平均数。评分标准为:无阳性细胞为0分,阳性细胞百分比≤25%为1分,阳性细胞百分比26%~50%为2分,阳性细胞百分比51%~75%为3分,阳性细胞百分比≥76%为4分。
  1.4 统计学处理 使用PEMS 3.1统计软件进行处理,采用非参数秩和检验,两两比较用秩变换后进行方差分析,计数资料采用 字2检验,以P<0.05为差异有统计学意义。   2 结果
  2.1 小鼠一般状态观察结果 假手术+安慰剂组小鼠手术麻醉复苏后,精神状态如常,正常进食进水。手术组的小鼠麻醉复苏后,出现精神萎靡、立毛、懒动,不喜进食进水。
  2.2 病理组织学光镜下观察结果 肉眼观察假手术组小鼠肾脏组织表面光滑,呈现鲜红色,质地柔软。手术组小鼠肾脏组织较假手术组稍大,颜色稍苍白、暗淡。光鏡下观察,无论是否进行了盲肠结扎穿刺的小鼠,肾小管上皮细胞均出现了不同程度的肿胀、坏死,见图1。手术组小鼠的肾脏组织中,肾小管上皮细胞出现广泛的混浊、肿胀、坏死,见图2。经过复方甘草酸苷注射液干预的手术组小鼠肾小管上皮细胞的病变范围有所减轻,见图3。
  2.3 病理组织结果 两两比较显示评分手术+安慰剂组>手术+低剂量药物组>手术+中剂量药物组>手术+高剂量药物组>假手术+安慰剂药物组,不同组间的评分比较差异有统计学意义,见表1。其中4分档次组中以手术+安慰剂组样本数最多,其次为手术+低剂量药组;3分档次组中手术+高剂量药组样本数最多,其次为手术+中剂量组;在2分档次组中手术+高剂量药组样本数最多,其次是手术+高剂量药组;1分档次组中只有假手术+安慰剂组样本,见图4。值得注意的是,在2分及1分档次组中均缺如手术+安慰剂组的样本。并且1分档次组中均无手术组的样本。与之相对应的是,假手术+安慰剂组的样本在4分及3分档次组中也出现了缺如,见图5。
  3 讨论
  脓毒症(sepsis)是一个古老的医学话题,关于脓毒症的治疗更是一个古老的课题。随着全球人口老龄化的不断进展,肿瘤发病率年年攀升;医学进步后带来侵入性医疗操作的增加,使得脓毒症发病率逐年攀升[2]。目前脓毒症3.0将脓毒症定义为宿主对感染的反应性失调,产生危及生命的器官功能损害[3]。既往研究发现,脓毒血症的病死率与感染病原体的相关性不大,但与患者的炎症反应具有重要的相关性[4]。在脓毒症导致的器官功能损害中,首当其冲的脏器就是肾脏。有学者对欧美多个ICU的重症患者进行调查发现,脓毒症导致急性肾损伤(Acute kidney injury,AKI)的发病率超过50%,且合并了AKI的脓毒症患者死亡率明显高于未合并AKI的脓毒症患者,高达30%~60%。故目前将脓毒症是否合并AKI看做是脓毒症患者死亡的独立危险因素[5-6]。随着对脓毒症致AKI发病机制的深入研究,目前认为脓毒症致AKI发生受多因素影响,包括炎性瀑布样反应直接损伤[7],肾内皮细胞损伤,微血栓形成[8-9],肾脏血流动力学的改变[10],免疫功能障碍[11],肾脏细胞凋亡等。脓毒症致AKI是一个连续性的发病过程,在早期以肾血流再分布异常导致的相对灌注不足以及能量代谢利用障碍为主,表现为细胞肿胀、代谢障碍;其后以肾脏炎症反应和细胞凋亡为主要表现,提示肾脏细胞凋亡可能在脓毒症致AKI中起着关键性作用[12]。AKI炎症理论认为含毒素血液的超滤是肾小管应激继而损害的引发机制[13];脓毒症时血中富含的中小分子物质(细胞因子、趋化因子、补体片段、其他类似物)在超滤液中浓聚并作用于肾小管腔表面对肾小管上皮细胞产生毒性作用。而机体免疫系统在致病微生物作用下会释放出众多的细胞因子,包括早期炎症因子IL-1β、TNF-α等,以及一些晚期炎症因子,如高迁移率族蛋白B1等。尤其是晚期炎症因子,这些炎症因子的产生明显晚于早期炎症因子,但是持续时间较长,并可通过多种途径形成正反馈调节,将炎症因子的产生释放级联放大,导致全身过度炎症反应,进而造成脏器损伤[14]。
  甘草酸是从甘草根部提取出来的有效活性成分,国内外许多学者对其免疫作用进行过研究。主要有效成分具有抗缺氧、抗局部缺血及抗炎等药理作用,目前多用于肝病治疗[15],张伟等[16]研究发现甘草酸二铵对百草枯中毒大鼠具有肾脏保护作用。有学者使用RAW264.7细胞(BALB/c小鼠的巨噬细胞)研究甘草酸的抗炎作用机制,证明了甘草酸是通过PI3K/Akt/GSK3β途径减少LPS诱导的巨噬细胞中IL-1和TNF炎症基因表达,进而使得IL-1β和TNF-α浓度下降。国外还有文献报道甘草酸是HMGB1的功能性抑制剂,它可以直接和HMGB1结合,阻断HMGB1和蛋白激酶C之间的相互作用,抑制HMGB1的磷酸化。HMGB1磷酸化是HMGB1分泌的第一步,能阻止HMGB1从细胞核到细胞质的转运,阻断HMGB1和炎症因子的正反馈[17]。本实验中手术+甘草酸治疗组的脓毒症小鼠肾脏病理切片中肾脏的损伤程度较手术+安慰剂组脓毒症小鼠肾脏损伤的程度轻,且呈明显的剂量依耐性。甘草酸能够通过PI3K/Akt/GSK3β途径[18]和HMGB1/HMGB1受体(TLR4和RAGE)/NF-κB信号通路减少早期和晚期炎症因子的分泌,打断炎症因子的正反馈,调节脓毒症相关过度炎症反应,从而发挥对肾脏的保护作用[19]。临床国内学者张琼华等[20]也观察到甘草酸二铵注射液能够降低脓毒症AKI患者血清TLR4水平,并改善患者肾功能。
  在本实验中笔者发现无论是否接受了盲肠结扎穿刺手术,只要是接受了麻醉和腹部切开应激的小鼠,肾脏均出现了不同程度的急性肾损伤的病理表现。其中4分档次组中以手术+安慰剂组样本数最多,其次为手术+低剂量药组;3分档次组中手术+高剂量药组样本数最多,其次为手术+中剂量组;在2分档次组中手术+高剂量药组样本数最多,其次是手术+高剂量药组;1分档次组中只有假手术+安慰剂组样本。在2分及1分档次组中均缺如手术+安慰剂组的样本,并且1分档次组中均无手术组的样本。与之相对应的是,假手术+安慰剂组的样本在4分及3分档次组中也出现了缺如。其中假手术组的小鼠肾脏组织中肾小管损伤的程度较为轻微,考虑其损伤与麻醉、手术应激引起的无菌性炎症有关。而施行了盲肠结扎穿刺手术的小鼠,无论是否接受干预治疗,肾脏的细胞水肿均较为严重。尤其是手术后仅使用了安慰剂的小鼠,评分为4~3分,4分比例也是最多的。手术后使用药物干预的小鼠,肾脏得到了有效的保护,评分较手术+安慰剂组明显降低,但该实验中并未观察到肾小管坏死现象,这可能与观察时间为脓毒血症早期有关。本实验发现甘草酸可减轻对脓毒症小鼠发生AKI的程度,尤其是在高剂量组,提示其可在早期脓毒症肾脏保护方面发挥作用,且呈明显的剂量依赖性,但其具体机制及其临床实用剂量需进一步的研究。   参考文献
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  (收稿日期:2017-07-14) (本文编辑:周亚杰)
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