红景天苷对急性一氧化碳中毒大鼠心肌损伤治疗效果的研究

李刚 韩楠楠 张可 李恒杰

急性一氧化碳中毒是临床最常见的急症之一，心脏是除了脑以外最常见的受累器官，可引起急性心肌损伤、心肌缺血，进而出现心律失常、心功能不全甚至急性心肌梗死等严重后果[1]。目前对急性一氧化碳中毒治疗效果较明确的是高压氧治疗，而研究发现一氧化碳中毒患者心肌损伤的发生通常在高压氧治疗之后[2]，不能单纯依靠高压氧来治疗一氧化碳中毒引起的心肌损伤。一氧化碳中毒对心肌的损伤明确，但在临床治疗过程中，很少有针对该类心肌损伤有明确效果的药物存在。红景天苷被大量实验证明，对心肌急性缺氧有一定的效果[3-5]，但对一氧化碳中毒引起心肌损伤的保护作用研究较少。本实验旨在探讨红景天苷对急性一氧化碳中毒引起的心肌损伤的保护作用，现报道如下。

1 材料和方法

1.1 实验动物和试剂 健康成年封闭SD大鼠72只，雌雄各半，动物使用许可证号为SYXK（浙）2018-0012，体重（280±20）g，分笼饲养，由上海西普尔必凯实验动物有限公司提供；红景天苷注射液由浙江中医药大学提供；0.9%氯化钠溶液、天冬氨酸转氨酶（AST）、乳酸脱氢酶（LDH）、心肌酶谱试剂盒由上海信帆生物科技有限公司提供。

1.2 方法

1.2.1 模型制备 将72只大鼠按照随机数字表法分为 A、B、C 3 组，再将 A、B、C 3组组内分为 A1、A2亚组，B1、B2 亚组，C1、C2 亚组。A、B、C 3 组大鼠分别给予不同浓度的一氧化碳，制作一氧化碳中毒模型，A组为轻度中毒组（碳氧血红蛋白浓度10%～＜30%），B组为中度中毒组（碳氧血红蛋白浓度30%～50%），C组为重度中毒组（碳氧血红蛋白浓度＞50%）。染毒后A1、B1、C1亚组留取血液样本后立即给予红景天苷（10mg/kg）尾静脉注射，A2、B2、C2 亚组留取血液样本后立即给予等量的0.9%氯化钠溶液尾静脉注射。采用BL-420生物信号处理系统全程记录大鼠肢体Ⅱ心电图变化，分析各组大鼠包括室性期前收缩、心室颤动、窦性心动过速等各种类型心律失常发生率；计算24h各组大鼠的存活率。

1.2.2 标本采集及大鼠心脏组织超微结构观察 染毒前、染毒后、染毒并给予不同药物治疗后24h，采眶下血 1ml行AST、LDH、肌酸激酶（CK）、肌酸激酶同工酶（CK-MB）、心肌肌钙蛋白I（cTnI）检查。染毒24h后取各大鼠腹腔注射5%水合氯醛6ml/kg麻醉后,立即打开胸腔，无菌条件下分离并取出心脏，称量湿重，取新鲜心脏组织切成1cm3的方块，固定于2.5%戊二醛溶液内，然后再用1%锇酸固定，丙酮脱水，环氧树脂包埋，制成超薄切片，醋酸双氧铀及硝酸铅双重染色后，透射电镜下观察心脏组织的超微结构。另取未予一氧化碳染毒的正常SD大鼠新鲜心脏组织按照上述处理观察其心脏组织的超微结构。

1.3 统计学处理 采用SPSS22.0统计软件，符合正态分布的计量资料以表示，比较采用t检验；单因素分析采用Oneway ANOVA法；计数资料以百分率表示，比较采用χ2检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各组大鼠存活率、心律失常发生率和心脏湿重比较 见表1。

表1 各组大鼠存活率、心律失常发生率和心脏湿重比较

由表1可见，各组大鼠一氧化碳染毒并予不同治疗后，A、B组大鼠24h内均存活，C组大鼠死亡4只，其中C1亚组1只，C2亚组3只，两亚组存活率比较差异有统计学意义（P＜0.05）。C组发生心律失常大鼠6只，其中C1亚组1只，C2亚组5只，两亚组心律失常发生率比较差异有统计学意义（P＜0.05）。A1与A2、B1与B2亚组大鼠心脏湿重比较差异均无统计学意义（均P＞0.05），C1较C2亚组心脏湿重减轻，差异有统计学意义（P＜0.05）。

2.2 各组大鼠AST、LDH、CK、CK-MB比较 见表2。

由表 2 可见，A1、A2 亚组 AST、LDH、CK、CKMB、cTnI均无明显改变（均P＞0.05）。B1亚组与染毒前比较，AST升高较为明显，差异有统计学意义（P＜0.05），LDH、CK、CK-MB、cTnI虽然均略有升高，但差异均无统计学意义（均P＞0.05）；B2亚组与B1亚组比较AST、LDH、CK、CK-MB升高，差异均有统计学意义（均P＜0.05），cTnI虽略有升高，但差异无统计学意义（P ＞0.05）。C1、C2 亚组 AST、LDH、CK、CK-MB、cTnI与染毒前比较升高，差异均有统计学意义（均P＜0.05）；C1 亚组与 C2 亚组比较，AST、LDH、CK、CK-MB、cTnI降低，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。

2.3 心脏组织电镜下超微结构改变 见图1。

由图1可见，在正常大鼠心脏组织超微结构中肌丝排列整齐，肌节长度正常，线粒体结构完整，嵴排列整齐，细胞间缝隙连接正常，桥粒、桥斑结构完整。A1、A2亚组改变不明显，接近于正常大鼠。B1亚组较正常大鼠无明显改变，B2亚组出现线粒体嵴断裂，有少许空泡，肌质网扩张，肌丝排列尚整齐。C1亚组肌丝排列整齐，肌节长度正常，大部分线粒体结构完整，嵴排列整齐，个别线粒体嵴断裂，有少许空泡，细胞间缝隙连接正常，桥粒、桥斑结构完整，基本接近于正常大鼠心肌超微结构；C2亚组普遍出现收缩带，肌丝挛缩，肌节缩短，常染色质变淡，大量线粒体集聚、排列紊乱、肿胀、大小不一，嵴断裂、形成空泡；肌质网扩张，与C1亚组比较损伤较为严重。

表 2 各组大鼠 AST、LDH、CK、CK-MB、cTnI比较

图1 各组大鼠心脏组织超微结构（A：轻度一氧化碳中毒大鼠心脏超微结构；B：中度一氧化碳中毒大鼠心脏超微结构；C：重度一氧化碳中毒大鼠心脏超微结构；D：正常大鼠心脏组织超微结构。：线粒体；：肌丝；：缝隙连接；×15 000）

3 讨论

急性一氧化碳中毒导致脏器缺氧损伤的机制较为明确，一氧化碳可与血液中的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白后，使血红蛋白失去携氧能力，从而引起全身组织器官缺氧[6-7]。文献检索发现，急性一氧化碳中毒对心肌损伤发生率较高、损伤较为严重，可发生各种心律失常，但是针对一氧化碳中毒心肌保护药物的研究大部分局限于临床观察性试验，具有很大的局限性[8-9]。

红景天苷是藏药红景天的提取物，为景天科景天属多年生草本、亚灌木植物，主要在恶劣而多变的自然环境中生长，具有极强的环境适应能力和生命力。我国对红景天的应用在藏医《四部医典》和《本草纲目》均有记载。红景天苷其药性甘、苦、平，具有益气活血，通脉平喘等药效，常被用于治疗气虚血瘀，胸痹心痛，倦怠气喘及“腊毒”（高原缺氧反应）等病症。红景天苷还具有多种生理及药理活性，具有抗缺血、抗缺氧、拮抗Ca2+、清除氧自由基、抗衰老等多种作用。研究表明，红景天苷具有心脏保护作用，可以抑制心肌细胞的变性、坏死和凋亡，减弱心脏缺血再灌注损伤，增加心肌存活率，减少心肌凋亡，从而提高心脏功能[10]。

本研究结果显示，红景天苷对急性一氧化碳中毒导致的心肌损伤具有良好的治疗效果。一氧化碳中毒导致死亡的最常见原因为呼吸抑制或恶性心律失常，给予红景天苷治疗可以明显减少心律失常发生率，同时降低重度一氧化碳中毒的病死率。对大鼠心脏湿重测量结果可以看出红景天苷可以减少一氧化碳中毒大鼠的心脏湿重，改善心肌水肿，对一氧化碳中毒整体预后尤其心肌损伤有明确的保护作用。进一步从理化指标分析可以看到，中、重度一氧化碳中毒，可以导致 AST、LDH、CK、CK-MB、cTnI心肌损伤指标不同程度的改变，进一步验证急性一氧化碳中毒对心肌的损伤，当给予红景天苷治疗后，各项指标明显好转，说明红景天苷对急性一氧化碳中毒的心肌损伤有保护作用。本研究比较分析了不同一氧化碳中毒程度给予红景天苷治疗后心脏电镜超微结构的改变，从微观角度来分析，红景天苷展示了良好的治疗效果。

本研究从大鼠整体生存率、心律失常发生率、心脏大体样本改变，到 AST、LDH、CK、CK-MB、cTnI心肌损伤指标，再到电镜下的超微结构，红景天苷均显示了对急性一氧化碳中毒心肌损伤的保护作用，治疗效果较为明显。现有研究显示，红景天苷对心肌保护作用的机制主要体现在可以通过胰岛素1号增长因子/磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B（IGF-1/PI3K/Akt）信号通路减弱心肌损伤，通过磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B/重组人缺氧诱导因子1α（PI3K/Akt/HIF-1α）信号通路抑制脏器的缺血再灌注损伤。HIF-1α是HIF-1的激活亚基，是PI3K/Akt信号通路的下游调节靶点，是适应缺氧环境的中心调节适应器，可以通过增强血管内皮生长因子（VEGF）的表达调节血管生成[11-12]。HIF-1α蛋白表达水平是缺氧刺激的中心调节器，机体在遭受低氧刺激后，HIF-1α水平会出现改变[13]。一氧化碳中毒造成脏器损伤的机制实质上就是缺氧，缺氧诱导因子的活性亚基为HIF-1α，是一种蛋白质，其表达与心血管疾病的发生、发展关系密切。PI3K/Akt信号通路在心脏功能调节和代谢过程中扮演着重要的角色。所以红景天苷对急性一氧化碳中毒心肌保护作用有理论依据。

本实验证明，在急性一氧化碳中毒心肌损伤的治疗中，红景天苷有明确的心肌保护作用。但该实验观察时间相对较短，在临床治疗中的疗效有待于进一步观察研究。同时，红景天苷对一氧化碳中毒心肌损伤的保护作用的具体机制，需进一步研究证实。