黄芪甲苷治疗急性呼吸衰竭模型大鼠的效果及作用机制研究

屈高洁 廖玲 胡康

南华大学附属第三医院1呼吸内科，2中医康复科（湖南衡阳421900）

急性呼吸衰竭是由于急性缺氧，以及二氧化碳发生潴留，红细胞增多，血小板产生凝聚，导致血液的粘稠度增加［1-2］。黄芪甲苷是黄芪中的有效成分，具有抗氧化损伤作用，增强机体免疫力，对呼吸衰竭期出现的异常变化产生抵抗作用，阻止应激反应的发生，改善肺功能［3］。目前临床中急性呼吸衰竭的发病机制尚未明确，本研究主要探讨黄芪甲苷治疗急性呼吸衰竭模型大鼠的效果，探讨其作用机制。

1 材料与方法

1.1 材料研究动物：选取选取22 只雄性、健康、清洁SD 大鼠，体质量210～260 g，平均体质量（235.5 ± 24.6）g，鼠龄10～12 个月，平均鼠龄（11.5±1.3）个月。由河北医科大学实验动物中心提供，所有大鼠在无病原菌的干净笼子里喂养，所饮用的水和食物均进行过高温以及高压的消毒。本研究均经过我院伦理委员会批准。

1.2 方法

1.2.1 急性呼吸衰竭模型建立选取16 只大鼠建立急性呼吸衰竭模型。参考耿维凤［5］模型建立并适当进行改正，将所有大鼠放在自制的常压低氧气高二氧化碳饲养舱内进行饲养（10%O2，8%CO2），每天进行12 h，连续2 周复制急性呼吸衰竭模型。其余6 只大鼠在正常的自然环境下进行饲养2 周。

1.2.2 分组及给药建模过程中死亡4 只，成功12 只，随机分为模型组和黄芪甲苷组，各6 只，正常组6 只。黄芪甲苷组大鼠采用黄芪甲苷进行治疗，其服用剂量为5 mg∕kg，所以大鼠均采取灌胃的形式，5 mL∕kg，1 次∕d。模型组和正常组大鼠采用等体积的无菌蒸馏水进行灌胃，连续治疗5 d。

1.2.3 肺功能相关指标检测采用小动物肺功能仪，检测大鼠呼吸频率、50%用力呼气流量（50%forced expiratory flow，FEF50）、呼气峰流速值（peak expiratory flow，PEF）肺功能指标。将大鼠麻醉后间隔30 min，在手术台上固定，抽取股动脉血，保存在肝素钠抗凝管中，每管2 mL，-20 ℃环境下保存，待测。

1.2.4 病理形态学观察所有大鼠处死后，迅速提取大鼠肺组织，在10%的甲醛缓冲液中保持48 h，之后脱水、浸蜡、包埋、切片、脱蜡处理后，采用HE进行染色，在显微镜下观察大鼠病理学特征。

1.2.5 动脉血气相关指标检测将采集到的标本，取血清采用全自动血气分析仪检测氢离子浓度（pH）、二氧化碳分压（PaCO2）、氧分压（PO2）动脉血气相关指标。

1.2.6 AST、SOD、MDA 水平检测采用酶联免疫吸附试验检测谷丙转氨酶（AST）、超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）水平。

1.2.7 Western Blot 检测ACE2/Ang-（l-7）/Mas 通路蛋白将采集到的标本，采用Western Blot 检测分析ACE2∕Ang-（l-7）∕Mas 通路蛋白表达量。

表1 3 组大鼠肺功能相关指标比较Tab.1 Comparisons of pulmonary function indexes in three groups of rats ±s

表1 3 组大鼠肺功能相关指标比较Tab.1 Comparisons of pulmonary function indexes in three groups of rats ±s

注：与正常组相比，*P＜0.05；与模型组相比，#P＜0.05

组别正常组模型组黄芪甲苷组F 值P 值只数6 6 6呼吸频率（次∕min）95.5±6.3 33.4±7.2*90.1±3.2*#23.849 0.000 FEF50（L∕s）39.42±2.23 27.01±2.95*32.26±2.81*#12.330 0.000 PEF（L∕s）39.44±2.82 29.55±2.58*35.62±1.08*#9.507 0.000

1.3 统计学方法采用SPSS 20.0 统计软件进行分析，计量资料采用（）进行描述，多组间比较采用F值检验，两组间比较采用实施独立样本t检验，P＜0.05 为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 3组大鼠肺功能相关指标比较如表1所示，模型组呼吸频率、FEF50、PEF 低于正常组和黄芪甲苷组（P ＜0.05）；黄芪甲苷组呼吸频率、FEF50、PEF 低于正常组，差异具有统计学意义（P ＜0.05）。

2.2 3组大鼠心肌细胞组织病理学观察正常组肺泡结果完整，且肺泡大小均匀一致，肺泡腔内干净，肺泡间隔保持一致，并无增厚现象；支气管上皮保持完整，未发现细胞炎性浸润以及毛细血管充血。模型组肺泡之间间隔增加，肺泡毛细血管壁发现充血，有炎性细胞浸润，有部分肺泡出现水肿。黄芪甲苷组肺泡腔内干净，细胞间隔未见增厚，细胞浸润程度降低，未见肺泡水肿，无毛细血管充血。见图1。

图1 3 组大鼠肺组织细胞病理学观察（HE 染色，×100）Fig.1 Cytopathological observation of lung tissue in three groups of rats（HE staining，×100）

2.3 3组大鼠动脉血气相关指标相关指标比较模型组PaCO2压高于正常组和黄芪甲苷组，pH、PO2低于正常组和黄芪甲苷组（P ＜0.05）；黄芪甲苷组pH、PaCO2高于正常组，PO2低于正常组，差异具有统计学意义（P ＜0.05）。见表2。

表2 3 组大鼠动脉血气相关指标相关指标比较Tab.2 Comparison of related indexes of arterial blood gas in three groups of rats ±s

表2 3 组大鼠动脉血气相关指标相关指标比较Tab.2 Comparison of related indexes of arterial blood gas in three groups of rats ±s

注：与正常组相比，*P＜0.05；与模型组相比，#P＜0.05

组别正常组模型组黄芪甲苷组F 值P 值只数6 6 6 pH 7.27±0.05 7.10±0.04*7.36±0.06*#9.755 0.000 PaCO2（mmHg）35.88±3.01 56.51±2.96*47.16±2.88*#17.955 0.000 PO2（mmHg）112.34±9.95 65.52±6.02*90.40±5.01*#14.792 0.000

2.4 3组大鼠AST、SOD、MDA 水平比较模型组 AST 水平高于正常组和黄芪甲苷组，SOD、MDA 水平低于正常组和黄芪甲苷组（P ＜0.05）；黄芪甲苷组AST 水平高于正常组，SOD、MDA 水平低于正常组，差异具有统计学意义（P ＜0.05）。见表3。

表3 3 组大鼠AST、SOD、MDA 水平比较Tab.3 Comparison of AST，SOD and MDA levels in three groups of rats ±s

表3 3 组大鼠AST、SOD、MDA 水平比较Tab.3 Comparison of AST，SOD and MDA levels in three groups of rats ±s

注：与正常组相比，*P ＜0.05；与模型组相比，#P ＜0.05

组别正常组模型组黄芪甲苷组F 值P 值只数6 6 6 AST（U∕L）115.51±20.55 245.33±25.52*148.15±9.65*#14.558 0.000 SOD（U∕mL）240.10±10.45 115.31±10.12*225.14±5.09*#31.519 0.000 MDA（nmol∕mL）4.05±0.55 2.33±0.12*3.65±0.65*#11.226 0.000

2.5 3组大鼠ACE2/Ang-（l-7）/Mas 通路蛋白水平比较模型组ACE2、Ang-（l-7）、Mas 水平低于正常组和黄芪甲苷组（P ＜0.05）；黄芪甲苷组ACE2、Ang-（l-7）、Mas 水平低于正常组，差异具有统计学意义（P ＜0.05）。见表4。

3 讨论

黄芪单体主要包含黄芪甲苷和黄芪多糖，现代药理研究表明，黄芪单体能提高机体免疫功能，具有保肝、抗菌、降压、降血糖和抗应激功效［4］。本研究中，黄芪甲苷组呼吸频率、FEF50、PEF、pH、PO2升高，PaCO2降低，说明黄芪甲苷可以促进大鼠肺功能改善，对呼吸衰竭有抑制作用。病理学观察中黄芪甲苷组肺组织细胞浸润和细胞间隔扩张程度降低。说明黄芪甲苷可以改善大鼠病理症状，降低细胞间的炎性反应，保护肺组织细胞不受损伤。研究显示，呼吸衰竭的主要原因是肺泡水肿，炎性细胞浸润，肺组织纤维增生，导致肺细胞间隔增厚，心肺功能下降［5-6］。

表4 3 组大鼠ACE2∕Ang-（l-7）∕Mas 通路蛋白水平比较Tab.4 Comparison of ACE2∕Ang-（l-7）∕Mas pathway protein levels in three groups of rats ±s

表4 3 组大鼠ACE2∕Ang-（l-7）∕Mas 通路蛋白水平比较Tab.4 Comparison of ACE2∕Ang-（l-7）∕Mas pathway protein levels in three groups of rats ±s

注：与正常组相比，*P＜0.05；与模型组相比，#P＜0.05

组别正常组模型组黄芪甲苷组F 值P 值只数6 6 6 ACE2 1.15±0.15 0.33±0.02*0.95±0.05*#19.910 0.000 Ang-（l-7）1.10±0.13 0.31±0.02*0.84±0.06*#22.068 0.000 Mas 1.16±0.11 0.43±0.06*0.94±0.08*#21.406 0.000

本研究中，黄芪甲苷组AST 水平降低，SOD、MDA 水平升高，说明黄芪甲苷可以有效的改善大鼠AST、SOD、MDA 水平。SOD 通过减少超氧阴离子毒性作用，对酶起到保护作用，同时促进机体中的O2-转化成H2O2，防止O2-对机体产生伤害［7］。SOD 有助于维持内环境的稳定，抑制化学趋向性因子激活，避免炎症发生，有助于糖皮质激素糖皮质激素抗炎活性增强［8］。肾素-血管紧张素系统（RAS）在多种呼吸系统疾病发病中起到重要作用［9］。ACE2∕Ang-（l-7）∕Mas 受体轴在RAS 的中发挥着关键性的作用［10］。ACE2 通过分解AngII 促进Ang-（l-7）生成，再由Mas 受体介导，发挥作用，ACE2∕Ang-（l-7）∕Mas 受体轴通过负向调节，有助于降低血压，起到松弛平滑肌的作用，抑制纤维化形成［11］。黄芪甲苷组ACE2∕Ang-（l-7）∕Mas 通路蛋白水平升高，说明黄芪甲苷可以激活ACE2∕Ang-（l-7）∕Mas 通路，改善其相关蛋白水平。本文研究，黄芪甲苷通过激活ACE2∕Ang-（l-7）∕Mas 通路，促进ACE2、Ang-（l-7）、Mas 水平升高，起到调节肺功能的作用，从而有效的抑制呼吸衰竭。ZHANG等［12］研究指出，ACE2∕Ang-（l-7）通路可以改善急性肺损伤模型中ER 应激诱导的细胞凋亡。本文研究ACE2∕Ang-（l-7）∕Mas 通 路在急性呼吸衰竭模型中同样也发挥着重要作用，与其研究结果保持一致。

综上所述，黄芪甲苷通过调控ACE2∕Ang-（l-7）∕Mas 通路蛋白，改善大鼠AST、SOD、MDA 水平，起到保护大鼠肺功能的作用。