三七和银杏叶片对高原脱习服大鼠心功能及血清炎症因子的影响及其机制*

崔 宇， 李晓栩， 黄 缄

(陆军军医大学高原军事医学系高原生理学与病理学教研室， 重庆 400038)

人体长时间在低氧环境中,各系统将发生功能或结构改变以适应高原低氧环境，脱离低氧环境原有的相对习服平衡状态受到冲击和破坏，又发生一系列生理或病理反应，即脱习服反应，重塑内环境稳态。50%～80%的高原移居者和世居者返回平原后会出现食欲减退、头昏、嗜睡、乏力、胸闷、记忆力下降退等临床症状，部分人可持续数年，严重者甚至不得不重返高原，且居住海拔与发病率及症状呈正相关，此种临床表现称为高原脱习服症[1]。高原脱习服症可影响机体的心脏功能，也可影响机体整体的健康水平，迄今尚缺乏有效的预防及治疗措施。三七、银杏叶片、红景天在清除自由基等抗氧化应激损伤中均发挥重要作用[2-4]，被广泛用于治疗多种心肺疾病。本研究探讨海拔5 000 m缺氧3个月大鼠返回常氧环境后给予三七总皂苷、银杏叶提取物和红景天干预，观察三种药物对高原脱习服大鼠心功能及白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-10(IL-10)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)的影响，探讨三七、银杏叶片和红景天对高原脱习服症的作用机理。

1 材料与方法

1.1 动物分组及干预

雄性SD大鼠50只，体质量为200～220 g，由陆军军医大学动物中心提供(动物合格证号：SCXK 20120011)。40只动物在模拟海拔5 000 m的低压氧舱内常规喂养3个月。出舱后体质量为420～450 g，按体质量随机分为三七组、银杏叶组、红景天组、未用药组，每组10只，分别给予三七(四川蜀中制药有限公司，批号：Z20020117)、银杏叶片(四川广汉市生物化学制品有限公司，批号：050801)、红景天(解放军西藏军区红景天研制中心，批号：Z2006001)按200 mg·kg-1剂量灌胃，每日2次，连续10 d，未用药组出舱后常规喂养。常规分笼喂养，自由饮水进食。

1.2 血流动力学的检测

5组动物实验期满后，用10%氨基甲酸乙酯(1 ml/100 g)腹腔注射麻醉下，采用PowerLab/8sp型多道生理记录仪(澳大利亚AD仪器有限公司生产)测定肺动脉平均压力(mean pulmonary artery pressure，MPAP)、右室收缩压(right ventricular systolic pressure，RVSP)和舒张压(right ventricular end-diastolic pressure，RVEDP)、左室收缩压(left ventricular systolic pressure，LVSP)和舒张压(left ventricular end-diastolic pressure，LVEDP)等。测压结束后，立即完整取出心脏，分离右心室 (right ventricular，RV)、左心室加室间隔 (left ventricle+septum，LV + IVS)，并依次称重，计算 RV/( LV+ IVS) 比值[即右心室肥厚指数(right ventricular hypertrophy index，RVHI) ]，以确定有无右心室肥厚。

1.3 血清学检测

采大鼠静脉血，用ELISA法检测血清IL-6、IL-10、 TNF-α水平(美国bender公司)；SOD测定采用黄嘌呤氧化酶法，MDA测定采用硫代巴比妥酸比色法(南京建成生物工程研究所有限公司)。

1.4 统计学处理

2 结果

2.1 三七、银杏叶片和红景天对高原脱习服大鼠右心室肥厚指数(RVHI)的影响

与未缺氧组比较，未用药组、三七组、银杏叶组和红景天组RV、RVHI均增高，LV+IVS均降低(P<0.01)；与未用药组比较，三七组、银杏叶组和红景天组RV、RVHI均降低，LV+IVS均增高(P<0.01)。与三七组比较，银杏叶组和红景天组RV、RVHI均增高，LV+IVS均显著降低(P<0.01)。银杏叶组和红景天组无显著性差异(P>0.05，表1)。

2.2 三七、银杏叶片提取物和红景天对高原脱习服大鼠右心室功能和平均肺动脉压的影响

与未缺氧组比较，未用药组、三七组、银杏叶组和红景天组RVSP、RVEDP均增高(P<0.05或< 0.01)。与未用药组比较，三七组、银杏叶组和红景天组RVSP、RVEDP均降低(P<0.05或<0.01)。与三七组比较，银杏叶组和红景天组RVSP、RVEDP均增高(P<0.01)。银杏叶组和红景天组无显著性差异(P>0.05，表2)。

Group RV(mg)LV+IVS(mg) RVHINormoxia group0.18±0.020.86±0.040.26±0.02Non-medication group0.32±0.04**0.58±0.04**0.37±0.03**Notoginseng group0.22±0.03**##0.75±0.03**##0.30±0.04**##Gingko leaf group0.25±0.02**##△△0.64±0.04**##△△0.34±0.08**##△△Rhodiola group0.27±0.03**##△△0.63±0.04**##△△0.33±0.03**##△△

RV： Right ventricle； LV+IVS： Left ventricle+Interventricular septum； RVHI： RV (Right ventricle)/[LV (Left ventricle) + IVS(Interventricular septum]

**P<0.01vsnormoxia group；##P<0.01vsnon-medication group；△△P<0.01vsnotoginseng group

Group RVSP RVEDP MPAPNormoxia group24.42±2.611.21±0.7320.33±4.41Non-medication group50.25±3.21**3.41±1.23**38.65±5.12**Notoginseng group43.07±2.56**##1.87±0.96*##25.95±3.15**##Gingko leaf group45.86±2.74**##△2.61±1.18**#△28.41±3.69**##△Rhodiola group45.85±3.21**##△2.56±1.15**#△31.95±5.25**##△△

RVSP： Right ventricular systolic pressure； RVEDP： Right ventricular end diastolic pressure； MPAP： Mean pulmonary arterial pressure

*P<0.05,**P<0.01vsnormoxia group；#P<0.05,##P<0.01vsnon-medication group；△P<0.05,△△P<0.01vsnotoginseng group

2.3 三七、银杏叶片和红景天对高原脱习服大鼠左心室功能的影响

与未缺氧组比较，未用药组、银杏叶组和红景天组LVSP、LVEDP均增高(P<0.05或<0.01)；与未用药组比较，三七组、银杏叶组和红景天组LVSP、LVEDP均有所降低(P<0.05或<0.01)。与三七组比较，银杏叶组LVEDP有所增高(P<0.05)，红景天组LVSP、LVEDP均有增高(P<0.05或<0.01， 表3)。

Group LVSP LVEDPNormoxia group91.85±12.630.95±0.70Non-medication group132.45±25.43*3.86±1.08*Notoginseng group99.65±11.58##1.12±0.65##Gingko leaf group105.36±10.25**##1.86±1.02**##△Rhodiola group118.71±22.71*#△△2.36±1.74*##△△

LVSP： Left ventricular systolic pressure； LVEDP： Left ventricular end diastolic pressure

*P<0.05,**P<0.01vsnormoxia group；#P<0.05,##P<0.01vsnon-medication group；△P<0.05,△△P<0.01vsnotoginseng group

2.4 三七、银杏叶片和红景天对高原脱习服大鼠抗氧化指标及IL-10、IL-6、TNF-α的影响

与未缺氧组比较，未用药组、三七组、银杏叶组和红景天组IL-6和IL-10增高(P<0.05或<0.01)，未用药组和红景天组SOD降低，MDA、TNF-α增高(P<0.05或<0.01)。与未用药组比较，三七组、银杏叶组和红景天组SOD降低，MDA、IL-6和IL-10增高(P<0.01)。与三七组相比，红景天组IL-6增高(P<0.05，表4)。

3 讨论

慢性持续性高原低氧暴露人群，因低氧等因素刺激，肺动脉压增高甚至形成肺动脉高压，增加心脏负荷，引起右心肥厚甚至右心衰竭。当机体从低压低氧的高原环境返回到相对富氧高气压平原环境后，机体要经过一系列复杂的调节以适应环境的变化，这些由于缺氧环境而导致的心肺功能的变化逐渐恢复，如果恢复不及时，会引起多种不良反应，甚至引起高原脱习服症[1, 5]。如何让机体更快适应新的环境，改善高原脱习服症已成为学者们探讨和研究的方向。

Tab. 4 Effects of three drugs on free radical metabolism and serum TNF-α,IL-6,IL-10 in the high altitude sickness of rats with hypoxia deacclimatization n=10)

SOD： Superoxide dismutase； MDA： Malondialdehyde； IL-6： Interleukin 6； IL-10： Interleukin 10； TNF-α： Tumor necrosis factor-α

*P<0.05,**P<0.01vsnormoxia group；#P<0.05,##P<0.01vsnon-medication group；△P<0.05,△△P<0.01vsnotoginseng group

三七、银杏叶片、红景天均具有清除自由基等抗氧化应激损伤的作用。三七的主要活性成分三七总皂苷具有促进自由基清除，保护内皮细胞及血管平滑肌细胞作用[6-8]。有研究表明[9]三七总皂苷可能通过调节细胞外信号调节蛋白激酶信号途径，进而对大鼠低氧性肺动脉高压起保护作用。银杏叶主要有效成分黄酮类和萜烯内酯类、红景天主要活性成分红景天苷，均可以通过增强自由基清除增强耐缺氧作用而被广泛用于治疗多种心肺疾病[3, 4, 10-12]。本研究结果显示，对大鼠低压缺氧暴露后返回常氧(平原)后肺动脉压、右心肥厚的恢复，三七、银杏叶和红景天有明显改善作用，且三七组较银杏叶和红景天组大鼠RV、RVHI、RVSP、RVEDP、LVSP、LVEDP改善效果更为显著。可见三七、银杏叶和红景天可以促进高原脱习服，改善脱习服过程中肺血流及右心负荷。MDA是生物膜不饱和脂肪酸与自由基相互作用而产生的过氧化物，而SOD为机体内一种特异性清除酶，是生物体内清除自由基的首要物质[13]。本研究发现，三七组、银杏叶组、红景天组较未用药组大鼠血清中SOD显著升高，MDA显著降低，提示三七、银杏叶片和红景天能增强高原脱习服症机体抗氧化能力，具有促进高原脱习服过程自由基清除，减少氧化应激损伤的功能。

除了促进自由基清除之外，三七、银杏叶片、红景天还有改善炎症反应的作用。三七总皂苷、银杏黄酮类和萜烯内酯类具有抗炎保护内皮细胞及血管平滑肌细胞等作用[2, 3, 14]，红景天苷可以抑制炎性因子表达、增强免疫功能等，对心脏具有明显的保护作用[12]。TNF-α、IL-6和IL-10均是参与机体炎症反应的细胞因子。其中TNF-α和IL-6细胞因子属于炎症瀑布效应的中心效应因子, 在炎性环境中, 表达释放增加，可间接反映机体损伤的严重程度。TNF-α能诱导多种炎症因子、黏附因子、NO及氧自由基上调；IL-6是一类具有强效致炎作用的细胞因子，可由多种炎症和血管细胞直接产生IL-6， Soon E[15]和Kobayashi K[16]研究发现，低氧诱导可通过多种途径，导致机体TNF-α、IL-6表达水平增多。IL-10主要由Th2细胞产生，是细胞免疫反应抑制因子，在体外可抑制小胶质细胞IL-6、TNF-α等细胞因子的分泌，人为的静脉注射一定量的IL-10可明显减少脑组织坏死，提高梗死大鼠运动功能评分，提示IL-10具有神经保护作用[17, 18]。同时可抑制氧自由基的合成从而起保护作用，故IL-10的监测对于高原脱习服有一定的意义。本研究显示，高原脱习服大鼠血清中TNF-α、IL-6和IL-10较未缺氧组显著升高，而三七组、银杏叶组、红景天组血清中IL-6水平较未用药组显著降低，其中三七组血清TNF-α、IL-10水平较银杏叶组和红景天组降低更为显著。表明机体在脱习服过程中可能同时存在促炎反应和抗炎反应，二者失衡是导致高原脱习服征的重要机制。三七、银杏叶片、红景天有助于减轻机体的炎症反应，抑制促炎细胞因子的释放，对高原脱习服症机体有一定的保护作用。

综上所述，高原脱习服是高原研究的重要方向，对高原脱习服的发病机制、预防及治疗措施的研究，对保障高原工作人群返回平原的健康生活有重要意义。本研究观察到，三七、银杏叶片和红景天可以促进高原脱习服，对高原脱习服症有一定治疗作用。其机制可能与三七、银杏叶片和红景天的清除自由基、改善炎症反应等有关。