李佳佳,劉江偉,姚 剛,許 琴,許永華,馬 娜,董 翔,趙紅艷,是文輝,李建瑛

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)學(xué)院，烏魯木齊 830052；

2.蘭州軍區(qū)烏魯木齊總醫(yī)院新疆特殊環(huán)境醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830000）

姜黃素對沙漠干熱環(huán)境大鼠生存率影響的實(shí)驗(yàn)

李佳佳1,2,劉江偉2,姚 剛1,許 琴2,許永華2,馬 娜2,董 翔2,趙紅艷2,是文輝2,李建瑛2

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)學(xué)院，烏魯木齊 830052；

2.蘭州軍區(qū)烏魯木齊總醫(yī)院新疆特殊環(huán)境醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830000）

目的 探討姜黃素對沙漠干熱環(huán)境下大鼠生存率的影響。方法 選擇SPF級6～8周齡雄性SD大鼠40只，隨機(jī)分為對照組、姜黃素低劑量預(yù)處理組、姜黃素中劑量預(yù)處理組、姜黃素高劑量預(yù)處理組、溶劑組。對照組，正常飼喂；低劑量組、中劑量組、高劑量組、溶劑組分別等體積灌胃連續(xù)7 d。置于西北地區(qū)特殊環(huán)境人工實(shí)驗(yàn)艙，設(shè)定沙漠干熱環(huán)境氣候模式（溫度41℃，濕度10％，紫外線輻射度40W/m2）。觀察各組大鼠機(jī)體的生命體征并每半小時(shí)監(jiān)測核心體溫變化，記錄死亡時(shí)間。結(jié)果 五組大鼠從被置于沙漠干熱環(huán)境開始，0～30min，姜黃素三個(gè)劑量組的核心體溫與對照組、溶劑組比較無顯著差異（P＞0.05）。從60 min開始，60 min、90 min、120 min、150 min、180 min、210 min、240 min7個(gè)時(shí)間點(diǎn)，低劑量組、中劑量組、高劑量組的核心體溫低于對照組、溶劑組，差異有顯著性（P＜0.05）。從0～240 min各時(shí)間點(diǎn)低劑量組、中劑量組、高劑量組組間比較均無顯著性差異（P＞0.05）。對照組、姜黃素低、中、高劑量治療組及溶劑組五組大鼠平均生存時(shí)間分別為（222.95±28.23）min、（231.35± 40.96）min、（255.00±30.39）min、（263.80±56.71）min、（223.00±27.23）min。中、高劑量姜黃素預(yù)處理組大鼠的生存時(shí)間均明顯長于低濃度預(yù)處理組、對照組和溶劑組（P＜0.05），其中高劑量組效果顯著（P＜0.01）。結(jié)論 姜黃素預(yù)處理能夠提高沙漠干熱環(huán)境大鼠的生存時(shí)間，提示姜黃素可能在提高沙漠干熱環(huán)境大鼠耐熱性方面發(fā)揮重要作用，姜黃素可能在沙漠干熱環(huán)境中暑的防治方面具有潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值。

姜黃素；沙漠；干熱環(huán)境；大鼠；生存率

姜黃素（curcumin，CUR）是姜黃中提取的一種植物多酚，也是姜黃發(fā)揮藥理作用最重要的活性成分，有抗炎、抗氧化、清除氧自由基、抗人類免疫缺陷病毒、保護(hù)肝臟和腎臟、抗纖維化以及防腫瘤抗腫瘤等作用［1-2]。現(xiàn)代科學(xué)已經(jīng)證明，姜黃素在抗炎、抗腫瘤、抗氧化等方面都有著很好的應(yīng)用前景［3-4]。目前研究認(rèn)為，中暑由高溫觸發(fā)，并由內(nèi)毒素驅(qū)使的一種全身的炎癥反應(yīng)，從而引起一系列的出血、凝血、壞死和多器官衰竭［4]。Yan YE等［6]認(rèn)為中暑和膿毒癥有許多相似之處，內(nèi)毒素血癥和細(xì)胞因子可能包含于其發(fā)病機(jī)制中，采取抗炎藥、分子伴侶素、抗氧化劑、Hsp調(diào)控因子等措施可能有益于中暑患者的治療。因此我們推測姜黃素可能在沙漠干熱環(huán)境大鼠中暑的防治方面具有一定作用。本實(shí)驗(yàn)在課題組以往工作基礎(chǔ)上［7]，通過觀察姜黃素預(yù)處理對沙漠干熱環(huán)境大鼠生存時(shí)間的影響，探討姜黃素在沙漠干熱環(huán)境中暑大鼠防治中的應(yīng)用價(jià)值。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及實(shí)驗(yàn)環(huán)境

選擇6～8周齡雄性SPF級SD大鼠40只，體重220～260 g，由新疆維吾爾自治區(qū)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究中心提供，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生產(chǎn)合格證號【SCXK（新）2011-0001】。大鼠自購入后適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境一周，飼養(yǎng)環(huán)境保持溫度（22±1）℃，相對濕度（50±5）％，大鼠無菌飼料喂養(yǎng)，自由攝食和飲水（均經(jīng)高溫滅菌處理）。實(shí)驗(yàn)取材等相關(guān)工作在中國人民解放軍蘭州軍區(qū)烏魯木齊總醫(yī)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科屏障動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)施進(jìn)行【SYXK（新）2011-0003】。并按照實(shí)驗(yàn)動(dòng)物使用的3R原則給予人道的關(guān)懷。

1.2 儀器與試劑

西北地區(qū)特殊環(huán)境人工實(shí)驗(yàn)艙（蘭州軍區(qū)烏魯木齊總醫(yī)院研制），多功能生理信號儀420（成都儀器廠），電子稱（上海儀器廠），分析天平（上海儀器廠）。

姜黃素（TCI-C0434），羧甲基纖維素鈉（源葉生物）。

1.3 溶液配制、實(shí)驗(yàn)分組與處理

將40只健康雄性大鼠隨機(jī)分為5組：

對照組：正常飼喂，不做預(yù)處理；

姜黃素低劑量預(yù)處理組（以下簡稱為低劑量組）：用姜黃素5 mg/100 g+0.5％羧甲基纖維素鈉溶液，配成混懸液搖勻待用。按照1 mL/100g·d灌胃，連續(xù)灌胃7 d，1次/d；

姜黃素中劑量預(yù)處理組（以下簡稱為中劑量組）：用姜黃素10 mg/100 g+0.5％羧甲基纖維素鈉溶液，配成混懸液搖勻待用。按照1 mL/100g·d灌胃，連續(xù)灌胃7 d，1次/d；

姜黃素高劑量預(yù)處理組（以下簡稱為高劑量組）：用姜黃素20 mg/100 g+0.5％羧甲基纖維素鈉溶液，配成混懸液搖勻待用。按照1 mL/100g·d灌胃，連續(xù)灌胃7 d，1次/d；

羧甲基纖維素鈉溶劑組（以下簡稱為溶劑組）：用5g羧甲基纖維素鈉+蒸餾水定容到1000 mL配成0.5％的羧甲基纖維素鈉溶液，超聲放置后過夜待用。等體積灌胃，連續(xù)灌胃7 d，1次/d。

1.4 模型建立

大鼠進(jìn)艙前，禁食12 h，可隨意飲水。將沙漠干熱環(huán)境確定為41℃，濕度10％，紫外線輻射度40 W/m2，大鼠進(jìn)艙后禁食禁水，不麻醉，可在籠內(nèi)自由活動(dòng)。詳細(xì)記錄大鼠的核心體溫，體重，呼吸頻率。

1.4.1 生命體征觀察核心體溫由多功能生理信號儀每半個(gè)小時(shí)監(jiān)測，實(shí)驗(yàn)操作人員分別在0 min，30 min，60 min，90 min，120 min，150 min，180 min，210 min，240 min，270 min記錄數(shù)值的變化。大鼠在艙內(nèi)沙漠干熱環(huán)境下的形態(tài)及呼吸的改變，實(shí)驗(yàn)操作人員通過高清攝像頭可以直接觀察并記錄。

1.4.2 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（ˉx± s）表示，應(yīng)用spss17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，先進(jìn)行t檢驗(yàn)，然后各組采用方差分析兩兩比較進(jìn)行顯著性分析，生存率比較采用Kaplan-Meier法，做出生存曲線，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般觀察

試驗(yàn)期間，對照組動(dòng)物未見異常，姜黃素低、中、高劑量組和溶劑組動(dòng)物試驗(yàn)前期未見中毒、死亡等異常表現(xiàn)。

2.2 大鼠形態(tài)及呼吸改變

鼠呼吸頻率組間比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。沙漠干熱艙內(nèi)所有各組大鼠的體毛從干熱環(huán)境暴露開始至結(jié)束，始終保持干燥狀態(tài)，這一點(diǎn)與以往濕熱環(huán)境中暑方面的研究截然不同，濕熱環(huán)境下大鼠中暑模型中的大鼠體毛明顯呈潮濕狀態(tài)。大鼠出現(xiàn)鼻腔流出泡沫狀液體，口腔流涎，張口呼吸，尿失禁等。對照組、姜黃素低、中、高劑量治療組、溶劑組五組大鼠呼吸頻率無明顯改變，從實(shí)驗(yàn)開始至結(jié)束，基本維持在75±10次/min左右，其改變總體來說，180～210 min階段，呼吸頻率稍加快，可升高至112±5次/min左右，胸腔起伏程度也較大，然后，至210～240 min階段，頻率進(jìn)一步加快，可升高至135±10次/min左右，胸腔起伏程度較210～240 min階段有所減小，至270 min，呼吸頻率開始減慢，可降低至60±5次/min左右，主要表現(xiàn)為呼氣時(shí)相延長明顯，胸腔起伏程度也減小。

2.3 核心體溫（Tc﹞改變

如圖所示，五組大鼠從被置于沙漠干熱環(huán)境艙開始，0～30 min，姜黃素三個(gè)劑量組的核心體溫與其他兩組比較無顯著性差異（P＞0.05）。從60 min開始，60 min、90 min、120 min、150 min、180 min、210 min、240 min 7個(gè)時(shí)間點(diǎn)，低劑量組、中劑量組、高劑量組的核心體溫低于對照組、溶劑組，差異有顯著性（P＜0.05）。從0～240 min各時(shí)間點(diǎn)低劑量組、中劑量組、高劑量組組間比較均無顯著性差異（P＞0.05）。

圖1 各組間不同時(shí)間點(diǎn)核心體溫變化（單位：℃）Note：#：Compared with the control group，P＜0.05；*：Compared with the solvent group，P ＜0.05.Fig.1 Each core body temperature change between differernt time points（Unit：℃）

2.4 大鼠生存時(shí)間

采用 Kaplan-Meier法比較對照組、姜黃素低、中、高劑量治療組和溶劑組的生存率，然后進(jìn)行Logrank檢驗(yàn)，結(jié)果兩組有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。生存曲線是最直觀的反映大鼠生存情況的線圖，我們發(fā)現(xiàn)，平緩的生存曲線表示高生存率和較長的生存時(shí)間。對照組和溶劑組曲線基本重合，對照組與溶劑組無顯著性差異（P＞0.05）；低劑量組與對照組、溶劑組無顯著性差異（P＞0.05）；中劑量組生存時(shí)間長于對照組、溶劑組和低劑量組，與對照組、溶劑組比較有顯著性差異（P＜0.05）；高濃度組生存時(shí)間明顯長于其他四組，與對照組、溶劑組比較有極顯著差異（P＜0.01）。詳見生存曲線圖（圖2）。

圖2 生存曲線

圖3 各組大鼠平均生存時(shí)間Note：#：Compared with the control group，P＜0.05；##：Compared with the control group，P＜0.05；*：Compared with the solvent group，P＜0.01；**：Compared with the solvent group，P＜0.05.Fig.3 Each group average survival time in rats

3 討論

沙漠干熱環(huán)境具有氣溫高、干燥、太陽輻射強(qiáng)等特點(diǎn)，沙漠干熱環(huán)境中暑往往病情更加嚴(yán)重。目前沙漠干熱環(huán)境對機(jī)體影響的研究在國內(nèi)外較少，我們先前的研究首先在國內(nèi)外成功建立了沙漠干熱環(huán)境下豬的腹部腸管火器傷動(dòng)物模型［8]。研究中發(fā)現(xiàn)，將長白仔豬在干熱環(huán)境中放置3 h后致傷腹部腸管，建立沙漠干熱環(huán)境下的腹部腸管火器傷動(dòng)物模型后繼續(xù)置于沙漠干熱環(huán)境中，所有長白仔豬均在2 h內(nèi)死亡，而轉(zhuǎn)移到常溫環(huán)境的豬能夠存活24 h以上，提示沙漠干熱環(huán)境對機(jī)體有嚴(yán)重的影響，如何提高機(jī)體在沙漠干熱環(huán)境下的耐熱性，減少沙漠干熱環(huán)境下機(jī)體的損害，是目前亟待解決的問題。

體溫調(diào)節(jié)是集體產(chǎn)熱過程和散熱過程間的平衡不斷地被打破，經(jīng)過自主調(diào)節(jié)達(dá)到新的平衡過程。當(dāng)暴露于高熱的環(huán)境中時(shí)，機(jī)體在體溫調(diào)節(jié)中樞的調(diào)控下，通過呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、皮膚血管和汗腺協(xié)同作用，增加散熱和減少熱吸收，維持著產(chǎn)熱和散熱的動(dòng)態(tài)平衡［9]。障礙導(dǎo)致的熱細(xì)胞毒性及內(nèi)毒素導(dǎo)致的級聯(lián)炎性反應(yīng)，可能是中暑/熱應(yīng)激的核心病理機(jī)制。

本研究首次應(yīng)用姜黃素進(jìn)行了沙漠干熱環(huán)境耐熱性研究的初步探討。本實(shí)驗(yàn)參考前期我們課題組周仁鷗等在麻醉、有創(chuàng)狀態(tài)下建立的的大鼠中暑模型［7]，嘗試在機(jī)體無創(chuàng)非麻醉狀態(tài)下探討姜黃素對機(jī)體生存時(shí)間的影響，所以除外麻醉和創(chuàng)傷因素的影響，我們發(fā)現(xiàn)五組大鼠核心體溫到達(dá)42.5℃以上時(shí)，大鼠生存維持時(shí)間在30～70 min內(nèi)；然而，當(dāng)大鼠核心體溫到達(dá)43℃以后，大鼠生存維持時(shí)間在20～45 min內(nèi)，迅速死亡。通過每半個(gè)小時(shí)時(shí)間點(diǎn)對核心體溫的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)給予灌胃的姜黃素低、中、高劑量組不同程度的起到了體溫保護(hù)控制，從60 min開始，一直到270 min實(shí)驗(yàn)結(jié)束，低、中、高劑量組核心體溫上升速率較對照組和溶劑組相對緩慢。而在給藥過程中，用于溶解姜黃素的溶劑羧甲基纖維素鈉并沒有影響大鼠干熱環(huán)境下的生存率。從生存率曲線上看，中、高劑量的姜黃素預(yù)處理組的生存時(shí)間明顯長于其他實(shí)驗(yàn)組，高劑量組的效果最為明顯。本研究同時(shí)首次在沙漠干熱環(huán)境模擬艙內(nèi)建立了一種非麻醉、無創(chuàng)狀態(tài)下的中暑模型，較我們前期建立的沙漠干熱環(huán)境麻醉有創(chuàng)狀態(tài)下的中暑模型相比，更能真實(shí)模擬沙漠干熱環(huán)境對機(jī)體的影響，為我們進(jìn)一步研究沙漠干熱環(huán)境的救治研究奠定了基礎(chǔ)。

姜黃素具有來源廣泛、預(yù)防和治療潛能效果好、價(jià)格低廉、安全性高、無毒和不良反應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)，從而在臨床上具有廣闊的應(yīng)用前景。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：姜黃素三種劑量治療組均能提高沙漠干熱環(huán)境大鼠的生存時(shí)間，其中高劑量組效果顯著，提示姜黃素可能在沙漠干熱環(huán)境大鼠耐熱性方面發(fā)揮重要作用，姜黃素可能在沙漠干熱環(huán)境中暑的防治方面具有潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值。因此，我們可以推測姜黃素可提高沙漠干熱環(huán)境大鼠的耐熱性，其可能機(jī)制是姜黃素通過抗炎癥及抗氧化作用而發(fā)揮了對重要臟器的保護(hù)，其機(jī)制尚待進(jìn)一步研究。

［1] 涂永元，徐先祥，邱飛.姜黃素前藥的研究進(jìn)展［J].有機(jī)化學(xué)，2012，32（5）：852-859.

［2] 王涵東，梁維邦.姜黃素的研究進(jìn)展［J].江蘇醫(yī)藥，2014，40（10）：1193-1194.

［3] Hatcher H，Planalp R，Cho J，et al.Curcumin-From ancient medicine to current clinical trials［J].Cell.Mol.Life Sci，2008，65：1631-1652.

［4] 李高文，徐英，庫寶善，等.姜黃素的中樞藥理作用研究進(jìn)展［J].神經(jīng)藥理學(xué)報(bào)，2011，1（2）：48-58.

［5] Lim CL，Wilson G，Brown L，et al.Pre-existing inflammatory state compromises heat tolerance in rats exposed to heat stress［J].Am JPhysiol Regul Integr Comp Physiol，2007，292（1）：186-194.

［6] Yan YE，Zhao YQ，Wang H，et al.Pathophysiological factors underlying heatstroke［J].Med Hypotheses，2006，67（3）：609 -617.

［7] Zhou RO，Liu JW，Zhang D，et al.Establishment of a rat heatstroke model of dry-heat environment of desert and a preliminary discuss of ratˊs organ damage［J].American Journal of Emergency Medicine，2014，32（6）：573-579.

［8] 劉江偉，張永久，李澤信，等.常溫和干熱環(huán)境下腹部腸管火器傷動(dòng)物模型的建立［J].創(chuàng)傷外科雜志，2007，9：408 -410.

［9] 張雪玲，劉兵，鄔堂春.沙漠干熱環(huán)境徒手應(yīng)激行軍機(jī)體生理變化特點(diǎn)［J].中國公共衛(wèi)生，2002，18（8）：960.

The experimental research of the effects of curcum in on survival rate of the rats in dry heat environment of desert

LIJia-jia1，2，LIU Jiang-wei2，YAO Gang1，XU Qin2，XU Yong-hua2，MA Na2，DONG Xiang2，SHIWen-hui2，LIJian-ying2
（1.Xinjiang Agricultural University，Urumqi830052，China；2.Urumqi The Key Laboratory of Special Environmental Medicine of Xinjiang，General Hospital of Lanzhou Military region，Urumqi830000，China）

Objective To study the effects of curcumin on the survival rate of the rats in the dry heatenvironment of desert.M ethods The 40 selected 6～8 week-old male SPF grade SD rats were randomly divided into control group，low-dose curcumin pretreated group，middle-dose curcumin pretreated group，high-dose curcumin pretreated group and solvent group.The control group were fed as normal，the three curvumin pretreated group were gavaged with different doseof curcumin for7 consecutive days，the solventgroup were gavaged equal volume of solvent for7 consecutive days.Then all the rats were put into the dry heatenvironment（temperature of41℃，humidity 10％，ultraviolet radiation 40W/m2）in The Simulated Climate Cabin for Special Environmentof Northwestof China，The vital signs of the ratswere observed，The core body temperature of the rats weremonitored for every half an hour，the dead time were recorded.Results The core body temperature of the five groups had no significant different at the first half hour after the started in the dry heat desert environment（P ＞0.05）.However，after 60 min from the beginning，the core body temperature of the three curcumin pretreated group were significantly lower than the control group and the solventgroup at the7 time pointof60min，90min，120 min，150 min，180 min，210 min，240 min.The core body temperature had no significant different in the three curcumin pretreated group ateach time point from the beginning to 240min（P＞0.05）.The survival time for the control group，low-dose curcumin pretreated group，middle-dose curcumin pretreated group，high-dose curcumin pretreated group and solvent group were（222.95±28.23）min，（231.35±40.96）min，（255.00±30.39）min，（263.80±56.71）min，（223.00±27.23）min，respectively.The survival time of themiddle-dose curcumin pretreated group and high-dose curcumin pretreated group were significantly longer than the low-dose curcumin pretreated group，control group and the solvent group（P ＜0.05），and the high-dose curcumin pretreated group had themost obvious effects on the survival time compared with the other two curcumin pretreated group（P＜0.01）.Conclusion Curcumin could increase the survival time of rats in the dry heatenvironmentof the desert，which indicated that the curcuminmay exert its heat tolerance effects in dry heatenvironment，curcuminmay have potential clinical value in the prevention and treatment for the heatstrok in dry heat environment of desert.

Curcumin；Desert；Dry heat environment；Rats；Survival rate

R-332

A

1671-7856（2015﹞10-0024-05

10.3969.j.issn.1671.7856.2015.010.006

軍隊(duì)臨床高新技術(shù)重大項(xiàng)目（2010gxjs016）；自治區(qū)自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2015211C231）。

李佳佳（1985-），女，碩士研究生，研究方向：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)。E-mail：55159301@qq.com。

劉江偉（1970-），男，博士后，教授，研究方向：特殊環(huán)境醫(yī)學(xué)研究。E-mail：ljw273@sohu.com；姚剛（1959-），男，博士，教授，研究方向：動(dòng)物生長與畜產(chǎn)品質(zhì)量安全研究。E-mail：yaogang516@163.com。

﹞2015-08-31

研究報(bào)告