姜黄素对急性脊髓损伤大鼠炎症因子的干预作用

陈岩岩，周淑娟，夏玉朝，薛晓拉

(郑州市第六人民医院，河南 郑州 450015)

姜黄素是从姜科、天南星科植物的根茎中提取的化学成分，是一种含有酚基和醌基的天然药物，可应用于心血管疾病、慢性肝病、肿瘤及自身免疫性疾病的治疗。中医认为姜黄素有行气活血、通经止痛的功效，对跌打肿痛、闭经等症的治疗有良好效果[1]。经现代医学研究发现，姜黄素具有良好的抗炎、抑制氧化应激、抗肿瘤等药理作用[2]，而炎症是机体最常见的一种病理变化，可由感染、机械损伤等诱发炎症因子的生成或释放导致，使机体功能障碍或造成器质性损伤[3]。本实验采用改良的Allen’s打击法建立大鼠急性脊髓损伤模型，观察姜黄素对模型大鼠相关炎症因子水平的影响，探讨姜黄素对大鼠急性脊髓损伤抗炎作用及机制。

1 材料与方法

1.1 实验药品与试剂

姜黄素由Sigma公司提供；肿瘤坏死因子-α(TNF-α)ELISA检测试剂盒、白介素-1β(IL-1β)ELISA检测试剂盒、白介素-6(IL-6)ELISA检测试剂盒、白介素-10(IL-10)ELISA检测试剂盒由北京诚林生物科技有限公司提供；髓过氧化物试剂盒(MPO)由南京建成生物工程研究所提供。

1.2 实验动物

SD大鼠，雌性，SPF级，240～260 g，由河南省实验动物中心提供，合格证号SCXK(豫)2015-0001。

1.3 实验仪器

SAF-680T酶标仪(赛默飞世尔科技公司)；Allen’s脊髓损伤打击器；UV1000紫外/可见分光光度计(上海天美科学仪器有限公司)；恒温水浴锅(上海比朗仪器制造有限公司生产)；移液器若干。

1.4 实验方法[4]

1.4.1 动物分组及给药 将姜黄素溶于0.1%DMSO的PBS溶液中，取SD大鼠60只，随机分为4个组，即假手术组、模型组、姜黄素低剂量组(40 mg/kg)、姜黄素高剂量组(100 mg/kg)，于脊髓损伤前1天进行腹腔注射给药，每日1次，持续7 d，假手术组和模型组给予等体积0.1% DMSO的PBS溶液。

1.4.2 动物模型的制备 本实验采用改良的Allen’s打击法建立大鼠急性脊髓损伤模型。各组大鼠用10%水合氯醛(0.35 mL /100g)腹腔注射麻醉，俯卧于鼠板上，手术将T9-T10椎板摘除并暴露脊髓，用Allen’s打击器，质量为10 g的击打棍于5 cm处自由落体造脊髓急性损伤。造模后出现脊髓组织水肿、出血，硬脊膜呈紫红色，双下肢出现迟缓性痉挛、回缩样扑动，尾巴痉挛性摆动的视为造模成功。

1.4.3 指标检测 (1)后肢运动功能评分：术后第7天，采用脊髓损伤评分标准(BBB)评分法对大鼠后肢运动功能进行评价，观察其后肢的关节活动、步态等运动功能。评分分为3个部分：第1部分(0～7分)，评价动物后肢各关节活动情况；第2部分(8～13分)，评价动物后肢协调功能及步态；第3部分(14～21分)，评价动物运动时爪子的精细动作，3个部分满分共21分。评分时采用双盲法，每次评分别由培训后两人单独完成，数据取其平均值。(2)相关生化指标检测：后肢运动功能评分后，水合氯醛麻醉处死大鼠，取损伤处脊髓组织并精密称重，加入9倍的冰生理盐水匀浆制成10%的脊髓匀浆液，3 000 r/min离心10 min，取上清液，检测IL-1β、IL-6、IL-10、MPO相关指标，具体操作步骤详见试剂盒内说明书。

1.5 统计学处理

数据用SPSS 19.0 for windows软件进行统计，计量资料采用(平均数±标准差)表示，等级资料采用Radit检验，P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 姜黄素对急性脊髓损伤大鼠后肢运动功能评分的影响

由表1可知，与假手术组相比，模型组后肢运动功能评分显著降低(P<0.01)，提示急性脊髓损伤造模成功。与模型组相比较，姜黄素各组可有效改善急性脊髓损伤大鼠的后肢运动功能，有良好的改善趋势，其中，姜黄素大剂量组可显著改善大鼠后肢运动功能(P<0.01)，姜黄素小剂量组可明显改善大鼠后肢运动功能(P<0.05)。

表1 姜黄素对急性脊髓损伤大鼠后肢运动功能评分的影响

2.2 姜黄素对急性脊髓损伤大鼠脊髓匀浆液TNF-α、IL-1β水平的影响

由表2可见，与假手术组相比，模型组大鼠脊髓匀浆液中TNF-α、IL-1β水平显著升高(P<0.01)，与急性脊髓损伤模型指标趋势相一致，提示模型造模成功。与模型组相比，姜黄素各剂量组可明显降低大鼠脊髓匀浆液中TNF-α、IL-1β水平，其中姜黄素大剂量组可显著降低脊髓匀浆中TNF-α水平(P<0.01)，明显降低脊髓匀浆IL-1β水平(P<0.05)；姜黄素小剂量组可明显降低脊髓匀浆中TNF-α和IL-1β水平(P<0.05)。

表2 姜黄素对急性脊髓损伤大鼠脊髓匀浆液TNF-α、IL-1β水平的影响

2.3 姜黄素对急性脊髓损伤大鼠脊髓匀浆液IL-6、IL-10水平的影响

由表3可知，与假手术组相比，模型组大鼠脊髓匀浆液中IL-6、IL-10水平显著升高(P<0.01)，与急性脊髓损伤模型指标趋势相一致，提示造模成功。与模型组相比，姜黄素各剂量组可有效改善脊髓匀浆液中IL-6、IL-10水平，其中姜黄素大剂量组可明显降低匀浆液中IL-6水平(P<0.05)，可显著降低匀浆液中IL-10水平(P<0.01)；姜黄素小剂量组可明显降低脊髓匀浆液中IL-6、IL-10水平(P<0.05)。

表3 姜黄素对急性脊髓损伤大鼠脊髓匀浆液IL-6、IL-10水平的影响

2.4 姜黄素对急性脊髓损伤大鼠脊髓匀浆液MPO水平的影响

由表4可知，与假手术组相比，模型组大鼠脊髓匀浆液中MPO水平显著升高(P<0.01)，与急性脊髓损伤模型指标趋势相一致，提示急性脊髓损伤造模成功。与模型组相比，姜黄素各剂量组可有效改善匀浆液中MPO水平，其中姜黄素大剂量组可显著降低脊髓匀浆液中MPO水平(P<0.01)，姜黄素小剂量组可明显降低脊髓匀浆液中MPO水平(P<0.05)。

表4 姜黄素对急性脊髓损伤大鼠脊髓匀浆液MPO水平的影响

3 结论

脊髓损伤(Spinal cord injury，SCI)作为一种严重的外科疾病，已对人们生活健康造成严重威胁，一旦发生，可能会对患者造成永久性损害，对家庭、社会造成沉重负担[5]。SCI的过程中，会伴随相关炎症因子的生成和释放，引发炎症级联反应，其中相关炎性细胞及黏附分子表达会升高，在脊髓组织中浸润、聚集，进一步加重缺血损伤区的损伤。有研究表明，损伤局部过量的炎性因子是引起脊髓渐进性溃变坏死的重要因素，且所引发的炎症级联反应会破坏神经元，影响损伤脊髓功能恢复，进一步加重损伤[6]。

TNF-α是机体重要的炎症介质和致病因子，是炎症过程中重要的启动因子，诱导如IL-1β、IL-6等多种炎症介质的释放，还可诱导EAA、C反应蛋白等出现神经毒性作用[7]。IL-1β和IL-6是具有广泛生物学效应的细胞因子，脊髓损伤早期，神经元和神经胶质细胞分泌产生的IL-1β、IL-6能调节中枢神经系统内细胞生长和功能，参与中枢神经内的炎症反应和免疫反应，可能是导致损伤区域炎症反应放大，造成损伤后继发免疫损伤的重要因素[8]。IL-10通过减少抑制促炎因子的释放，减轻炎症反应，是目前公认的炎症和免疫抑制因子。经研究发现，MPO也是自由基生成的另一来源[9]，因此也可以对炎性反应的损伤进行评估。

经研究发现，姜黄素有良好的抗炎作用，其抗炎活性可比拟如吲哚美辛和保泰松等甾体药物和非甾体类的药物，其抗炎作用主要通过抑制环氧酶(COX)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)及转录因子如核转录因子κB(NF-κB)等发挥效应[10]。实验表明姜黄素可明显改善急性脊髓损伤大鼠后肢运动功能，功能评分不同程度升高，可有效降低急性脊髓损伤大鼠脊髓匀浆液中TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10相关炎症因子水平，还不同程度降低匀浆液中MPO水平，提示姜黄素可通过降低急性脊髓损伤大鼠脊髓组织中炎性介质对急性脊髓损伤发挥保护作用。