王 伟, 蒋红梅, 李伟人△, 孔豫苏, 鲁加祥, 李嘉琥, 喻 翔

(贵阳医学院 1附属医院烧伤整形科， 2医学检验系， 贵州 贵阳 550004)

胰岛素对严重烧伤早期大鼠心肌氧化应激的影响*

王 伟1, 蒋红梅2, 李伟人1△, 孔豫苏1, 鲁加祥1, 李嘉琥1, 喻 翔1

(贵阳医学院1附属医院烧伤整形科，2医学检验系， 贵州 贵阳 550004)

目的探讨胰岛素对严重烧伤早期大鼠心肌氧化应激的影响。方法24只SPF级SD大鼠，随机分为3组，分别是对照组(假烫伤组)、烫伤组和烫伤+胰岛素组。后2组大鼠背部造成30%烧伤总面积(TBSA)的Ⅲ度烫伤，伤后立即腹腔注射生理盐水(40 mL/kg)。烫伤+胰岛素组大鼠复苏补液后皮下注射胰岛素(1 U/kg)，烫伤组同法注射等量生理盐水。于伤后24 h采集腹主动脉血和心脏组织标本。采用分光光度法测定血糖(BG)、乳酸脱氢酶(LDH)和肌酸激酶(CK)活性及心脏组织中氧化、抗氧化指标，包括丙二醛(MDA)含量、黄嘌呤氧化酶(XO)、髓过氧化物酶(MPO)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性。结果(1) 烫伤组BG含量与对照组比较显著升高(P<0.05)，烫伤+胰岛素组BG水平较烫伤组显著降低(P<0.05),与对照组比较显著升高(P<0.05)。(2) 烫伤组LDH和CK活性与对照组比较显著升高(P<0.05)，烫伤+胰岛素组LDH和CK活性与烫伤组比较显著降低(P<0.05)。(3) 烫伤组心肌MDA含量、XO与MPO活性与对照组比较显著升高(P<0.05)，SOD、CAT和GPx活性与对照组比较显著降低(P<0.05)；烫伤+胰岛素组心肌MDA含量、XO与MPO活性较烫伤组显著降低(P<0.05)，SOD、CAT和GPx活性较烫伤组显著升高(P<0.05)。结论胰岛素干预减轻烧伤后早期大鼠心肌的氧化应激，使升高的心肌酶活性下降，呈现心肌保护效应。

烧伤； 胰岛素； 心肌； 氧化性应激

严重烧伤后活性氧(reactive oxygen species,ROS)产生失衡导致氧化应激增加，这可能是引起烧伤后早期心肌损害、心功能异常的重要原因之一[1]。胰岛素具有保护心血管、抗炎、抗凋亡效应，这些效应与胰岛素的氧化还原调节作用密切相关[2]。最近一项关于危重病患者中强化血糖控制对存活率影响(normoglycemia in intensive care evaluation-survival using glucose algorithm regulation,NICE-SUGAR)的国际多中心、前瞻性、随机对照研究表明，胰岛素强化治疗可能导致危重病患者的死亡率增加，这一观察结果可能与血糖控制水平、胰岛素用量、低血糖反应增加或其它因素有关[3]。有研究显示，胰岛素调节体内炎症细胞因子水平的作用呈现剂量依赖性，较小剂量胰岛素(1 U/kg)干预也具有调节血清促炎/抗炎症细胞因子水平，减轻烧伤早期炎症反应的作用，并且能够提高烧伤脓毒症大鼠的存活率，延长存活时间[4-5]，但是对烧伤早期心肌氧化应激的影响并不清楚。本实验旨在研究较小剂量胰岛素是否具有减轻烧伤后早期心肌氧化应激，保护心肌的作用。

材 料 和 方 法

1主要仪器和试剂

超低温冰箱(-80 ℃,HARRIS)，冷冻离心机(Sigma 3K15)，微量可调加样器(Eppendorf), 721型分光光度仪(山东高密彩虹分析仪器有限公司)等。精蛋白生物合成胰岛素(诺和诺德公司)，一种作用时间超过24 h的胰岛素。葡萄糖(blood glucose,BG)、乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)、肌酸激酶(creatine kinase,CK)及氧化与抗氧化指标测定试剂盒，包括丙二醛(malondialdehyde,MDA)、黄嘌呤氧化酶(xanthine oxidase,XO)、髓过氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GPx)，均购自南京建成生物工程研究所。

2方法

2.1动物模型制备及分组 SPF级成年SD大鼠由第三军医大学大坪医院野战外科研究所医学实验动物中心提供[许可证号SCXK(渝)2007-0005]，共24只，均为雄性，体重200～250 g。清洁环境饲养、万级屏障系统。实验前适应性驯养1周。随机分为3组，分别为对照组(假烫伤组)、烫伤组和烫伤+胰岛素组，每组各8只。参考文献[6]制作烧伤总面积(total burn surface area,TBSA) 30%、Ⅲ度烫伤大鼠模型。大鼠背部脱毛后，腹腔注射2.5%戊巴比妥钠(35 mg/kg)麻醉。烫伤组和烫伤+胰岛素组大鼠置于(95±0.5)℃热水中15 s，制作烫伤大鼠模型，伤后立即腹腔注射生理盐水(40 mL/kg)。对照组37 ℃水中15 s模拟烫伤。烫伤+胰岛素组复苏补液后在右后肢腹侧面皮下注射胰岛素(1 U/kg)，烫伤组同法注射等量生理盐水。各组大鼠分笼饲养，自由饮水、进食。

2.2标本采集 烫伤后24 h各组大鼠再次麻醉后，采集腹主动脉血与心脏组织。心脏组织-80 ℃冰箱冻存备用。采集血液低温2 000 r/min离心10 min，取上清液。心肌组织称重后，小剪刀剪碎，按重量体积比加入9倍生理盐水，冰浴上匀浆，制成10%组织匀浆液，低温3 000 r/min离心15 min，取上清液。

2.3检测指标及方法 采用分光光度法测定BG、心肌酶活性(LDH、CK)及心脏组织中氧化(MDA含量、XO与MPO活性)与抗氧化(SOD、CAT、GPx活性)指标。按试剂盒所附说明书要求测定。

3统计学处理

数据以均数±标准差(mean±SD)表示，采用SPSS 17.0统计软件包进行方差分析LSD法。以P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

1胰岛素对大鼠烫伤后BG含量的影响

烫伤组BG含量与对照组比较显著升高(P<0.05)，烫伤+胰岛素组BG水平与烫伤组比较显著降低(P<0.05)、但较对照组显著升高(P<0.05)，见表1。

2胰岛素对大鼠烫伤后血清LDH和CK活性的影响

烫伤组LDH和CK活性与对照组比较显著升高(P<0.05)，烫伤+胰岛素组LDH和CK活性与烫伤组比较显著降低(P<0.05)，烫伤+胰岛素组LDH活性与对照组比较显著升高(P<0.05)，CK活性与对照组比较无显著差异(P>0.05)，见表1。

表1胰岛素对大鼠烫伤后BG含量、血清LDH和CK活性的影响

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胰岛素对大鼠烫伤后心肌氧化、抗氧化指标的影响

烫伤组心肌MDA含量、XO和MPO活性与对照组比较显著升高(P<0.05)，SOD、CAT和GPx活性与对照组比较显著降低(P<0.05)；烫伤+胰岛素组心肌MDA含量、XO和MPO活性较烫伤组显著降低(P<0.05)，SOD、CAT和GPx活性较烫伤组显著升高(P<0.05)；烫伤+胰岛素组心肌MDA含量和MPO活性与对照组比较显著升高(P<0.05)，XO活性与对照组比较无显著差异(P>0.05)；烫伤+胰岛素组心肌SOD、CAT和GPx活性与对照组比较显著降低(P<0.05)，见表2。

表2 胰岛素对大鼠烫伤后心肌氧化、抗氧化指标的影响

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

讨 论

胰岛素作为体内重要的激素，调节糖与脂肪的代谢，并具有多器官保护效应，包括心脏[2]。烧伤后早期存在的心肌损害，即“休克心”不仅引起心功能不全，还可诱发或加重休克，成为烧伤后早期机体缺血缺氧的重要启动因素之一[14]。因此，防治严重烧伤早期缺血缺氧损害，除补液治疗外，还必须针对“休克心”采取防范措施，以改善心脏功能。有研究显示，较小剂量胰岛素(1 U/kg)干预具有减轻烧伤早期炎症反应的作用[5]，但是对烧伤后早期心肌损害的影响并不清楚。本实验结果显示，烫伤+胰岛素组血糖水平较烫伤组显著降低但仍高于对照组，心肌酶活力较烫伤组显著下降。

研究表明，胰岛素具有抑制中性粒细胞在缺血再灌注心脏组织中黏附、聚集的效应[15]，改善缺血再灌注心肌的SOD活性[16]，减轻心肌损伤。胰岛素的心血管保护效应与抑制氧化应激有关[2]，但是胰岛素对烧伤后早期心肌氧化应激的影响尚不清楚。本实验结果显示，与烫伤组比较，烫伤+胰岛素组心肌的氧化酶XO和MPO活性明显下降，抗氧化酶SOD、CAT和GPx活性显著升高，氧化损伤指标和脂质过氧化作用的终末产物MDA[8]含量显著降低，提示胰岛素可能通过减少烧伤后ROS的生成、改善心肌组织抗氧化能力以抑制氧化应激。烫伤+胰岛素组心肌酶活力降低可能与胰岛素减轻心肌细胞膜的氧化损伤，改善心肌细胞的结构有关。

综上所述，严重烧伤后早期心肌组织中氧化应激增加，较小剂量胰岛素干预减轻心肌的氧化应激，使升高的心肌酶活力下降，呈现心肌保护效应。由于本实验仅就胰岛素对烧伤后早期心肌氧化应激的影响进行了探讨，因此远期效果还需要进一步观察。

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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

贵州省科技教育人才省长专项基金资助项目[No.黔省专合字(2008)92]；贵州省卫生厅科学技术基金资助项目(No.gzwkj2011-1-022)

△通讯作者 Tel: 0851-6810670； E-mail: gz_lwr@163.com

10.3969/j.issn.1000- 4718.2013.09.031