稳恒磁场促进糖尿病溃疡创面修复的实验研究

曹丽娟,孙建飞,王 瑶,雷 霆,赵 静,张习禄,邓智雯

(1. 陕西中医药大学，陕西 咸阳 712046； 2. 陕西中医药大学附属医院，陕西 咸阳 712000)

糖尿病足溃疡主要是糖尿病患者下肢血管管径狭窄，血液黏稠度增加，阻塞血管，加重肢体组织缺氧缺血而形成的自发性溃疡[1]，创面难以愈合，是临床治疗的难题之一。目前研究表明稳恒磁场对组织损伤有良好的修复作用，能促进创面愈合，但不同磁场强度间的作用是否有差异仍不明确。本实验观察比较了300 mT与180 mT稳恒磁场对糖尿病溃疡大鼠血糖、创面愈合情况的影响，旨在为稳恒磁场强度的选择提供更多实验依据。

1 实验材料与方法

1.1实验动物 SPF级健康SD雄性大鼠48只，体重(160±20)g，成都达硕实验动物有限公司，动物合格证号：SCXK(川)2020-030。

1.2药物与试剂 链脲佐菌素(STZ，美国Sigma公司)；苏木素-伊红染色(HE)试剂盒(北京Solarbio公司)；50%冰醋酸(西安灏阳生物技术有限公司)；高斯计(广东蔚莱电子科技有限公司)；血糖仪(悦准II型306，江苏鱼跃医疗设备公司)；钕铁硼磁铁(深圳荣域华府公司)。

1.3实验造模及分组 选取12只大鼠作为正常组，正常喂养；余36只大鼠高糖高脂饲料喂养1个月后一次性快速腹腔注射STZ 30 mg/kg ，注射3 d后大鼠尾静脉采血，检测随机血糖≥16.7 mmol/L，出现多饮、多食、多尿及体重减轻的症状视为糖尿病模型造模成功，大鼠成模率100%。将造模成功大鼠随机分为糖尿病溃疡组、稳恒磁场180 mT组、稳恒磁场300 mT组，每组12只。4组大鼠均参照文献[2-4]方法制造难愈溃疡创面：大鼠腹腔注射10% 水合氯醛麻醉(0.3 mL/100 g)，在大鼠脊柱右侧剪出约2 cm大小圆形全层创面，50%冰醋酸涂抹创面1周。1周后创面建立，正常组予以凡士林纱布覆盖包扎，糖尿病溃疡组予以凡士林纱布加消磁磁环片覆盖包扎，稳恒磁场180 mT组和稳恒磁场300 mT组分别将磁场强度为180 mT和300 mT的钕铁硼稳恒磁片放在凡士林纱布上覆盖包扎并每日换药。 磁场强度采用高斯计测量，使用前对高斯计进行精准度校准，先用高斯计探头测量出0.5 Gs的地磁场[5]，为确保之后稳恒磁场测量的准确，采用与地磁场矢量垂直的平面测量，在测量过程中，将探头贴附在磁疗表面进行缓慢平移，每个测量点测量3次，取平均值后记录数值。将高斯计所测数据与Comsol Multiphysics软件模拟数据使用描点法绘制在同一坐标系内得出二者线性关系进行验证。

1.4观察指标 ①创面造模后第5，12，19天，每组取4只大鼠尾静脉采血测血糖，观察创面表现。②创面造模后第5，12，19天，将透明塑料膜放在创面上，用黑色标记笔画出创面形状，数码照相机定点拍摄后，用图像分析软件计算出创面愈合率：愈合率=(最初伤口面积-第n天伤口面积)/最初伤口面积×100%。③创面造模后第5，12，19天，每组各取4只大鼠创面组织进行石蜡切片HE染色，光镜下进行病理组织学观察。

2 结 果

2.1各组大鼠创面造模不同时期血糖比较 创面造模后第5，12，19天，糖尿病溃疡组、稳恒磁场180 mT组、稳恒磁场300 mT组大鼠血糖均明显高于同期正常组(P均<0.05)，各糖尿病模型组间血糖比较差异均无统计学意义(P均>0.05)。见表1。

表1 各组大鼠创面造模不同时期血糖比较

2.2各组大鼠创面造模不同时期创面肉眼表现 造模后第5天，正常组大鼠创面无渗出，肉芽多；糖尿病溃疡组大鼠创面脓性渗出，有脓痂；稳恒磁场180 mT组大鼠创面渗出少，肉芽少；稳恒磁场300 mT组大鼠创面偶见渗出，肉芽较多。造模后第12天，正常组大鼠创面出现大面积上皮覆盖，糖尿病溃疡组大鼠创面未见上皮覆盖，稳恒磁场180 mT组大鼠创面偶见上皮覆盖，稳恒磁场300 mT组大鼠创面出现加大面积上皮覆盖。造模后第19天，正常组大鼠创面上皮完全覆盖，糖尿病溃疡组大鼠创面偶见上皮覆盖，稳恒磁场180 mT组大鼠创面有少量上皮覆盖，稳恒磁场300mT组大鼠创面有大面积上皮覆盖。

2.3各组大鼠创面愈合率比较 创面造模后第5天，各组大鼠创面愈合率比较差异均无统计学意义(P均>0.05)；创面造模后第12，19天，糖尿病溃疡组和稳恒磁场180 mT组创面愈合率均明显低于正常组和稳恒磁场300 mT组(P均<0.05)，稳恒磁场180 mT组均明显高于糖尿病溃疡组(P均<0.05)，正常组和稳恒磁场300 mT组比较差异无统计学意义(P均>0.05)。见表2。

表2 各组大鼠创面造模不同时期创面愈合率比较

2.4各组大鼠创面造模不同时期病理学表现

2.4.1创面造模后第5天 糖尿病溃疡组未见明显毛细血管，大量炎性细胞存在，未见明显成纤维细胞；正常组毛细血管多，管径较粗，成纤维细胞数量多，可见少量炎性细胞； 稳恒磁场180 mT组有少量毛细血管和成纤维细胞，巨噬细胞、中性粒细胞及淋巴细胞数量较多； 稳恒磁场300 mT组有少量毛细血管，成纤维细胞较多，炎性细胞较少。见图1。

图1 各组大鼠创面造模第5天创面组织HE染色表现(×400)

2.4.2创面造模后第12天 糖尿病溃疡组毛细血管数量很多，管腔较大，未见胶原纤维，炎性细胞较多；正常组毛细血管减少，管腔狭小，炎症细胞消失，可见少量胶原纤维生长；稳恒磁场180 mT组毛细血管数量少，管腔闭塞，胶原纤维较正常组稍少，炎性细胞稍多；稳恒磁场300 mT组毛细血管数量少，胶原纤维明显增多，且出现排列，炎性细胞消失。见图2。

图2 各组大鼠创面造模第12天创面组织HE染色表现(×400)

2.4.3创面造模后第19天 ①糖尿病溃疡组毛细血管明显减少，可见少量炎症细胞，纤维细胞较前相比未见明显增长且排列不整齐；正常组毛细血管少，炎症细胞消失，纤维细胞大量生成，排列稍紧密；稳恒磁场180 mT组毛细血管减少甚至闭塞，炎症细胞明显减少，纤维细胞数量稍多；稳恒磁场300 mT组毛细血管管壁增厚形成小静脉或小动脉，沿创面垂直生长，炎性细胞消失，纤维细胞大量形成，排列紧密。见图3。②糖尿病溃疡组瘢痕组织愈合较差，上皮小范围覆盖创面，瘢痕组织层次不分明；正常组瘢痕组织愈合良好，上皮完全覆盖创面，坏死组织吸收，肉芽组织排列紧密；稳恒磁场180 mT组瘢痕组织愈合尚可，上皮小范围覆盖创面，坏死组织吸收较少，肉芽组织排列稍齐；稳恒磁场300 mT组瘢痕组织愈合良好，上皮大范围覆盖创面，坏死组织明显吸收，瘢痕组织排列整齐。见图4。

图3 各组大鼠创面造模第19天创面组织HE染色表现(×400)

图4 各组大鼠造模第19天创面瘢痕组织HE染色表现(×50)

3 讨 论

目前糖尿病造模普遍采用高糖高脂饲料喂养1个月后，注射小剂量(25～40 mg/kg)链脲佐菌素[6]。郭学军等[7]研究发现SD大鼠造模成模率更高。杨梦琳[8]报道相较于雌性大鼠，雄性大鼠成模率更高。因此本实验选择雄性SD大鼠高糖高脂喂养1个月后，一次性腹腔注射STZ 溶液30 mg/kg，大鼠均成功制备了糖尿病模型。近年来糖尿病溃疡常用的造模方法是STZ+全层皮肤缺损[9]。本实验在糖尿病造模成功基础上构建大鼠背部2 cm的全层皮肤缺损，之后50%冰醋酸涂抹创面1周。结果发现糖尿病溃疡组创面愈合明显延后,肉芽组织、血管生长缓慢，与糖尿病皮肤溃疡愈合状态相似。

糖尿病患者出现溃疡，意味着患者微循环受到破坏，免疫力低下，血管腔缩小或阻塞，组织缺血缺氧，创面边缘虽可见肉芽组织但大多稀疏凌乱。创面的修复是由许多复杂因素如血管生成、新生上皮组织、肉芽组织、炎性细胞等共同调控的。新生肉芽组织能够填充组织缺损，丰富的毛细血管可以为受损的创面提供氧及营养等必需物质，加快创面愈合。故如何促进新生血管和肉芽组织生成是促进溃疡愈合的关键。

磁疗为一种物理疗法，相关实验研究证实中等强度(1 mT～1 T)的稳恒磁场能够明显促进创面愈合[3]，在1～500 mT范围内疗效更好[10]，尤其是针对于由STZ诱导的糖尿病溃疡，稳恒磁场有明显修复作用[11]。电磁场促进软创伤的修复作用可能包括三方面的机制[12-14]：①电磁场具有一定的抗炎症效应；②电磁场能够促进血管内皮细胞增殖，进而促进其表皮新生血管的形成；③电磁场能够促进表皮胶原的形成，进而促进表皮的再生。

目前大多数实验选取中等强度磁场范围内的一个数值进行研究，而缺乏相关强度之间的横向对比，因此无法排除是否有“窗口效应”。本实验选取180 mT稳恒磁场与300 mT稳恒磁场作用于糖尿病溃疡创面，观察不同强度磁场对创面愈合的影响，为今后中等强度范围内磁场强度的选择提供数据支持。实验结果显示，创面造模后第12，19天，稳恒磁场180 mT组和稳恒磁场300 mT组创面愈合率均明显高于糖尿病溃疡组，且稳恒磁场300 mT组明显高于稳恒磁场180 mT组，与正常组接近；创面造模后第5天，正常组、稳恒磁场180 mT 组、稳恒磁场300 mT组大鼠创面组织中毛细血管、肉芽组织增生较糖尿病溃疡组明显，且稳恒磁场300 mT组较稳恒磁场180 mT组明显。提示180 mT与300 mT稳恒磁场均能够可明显促进毛细血管和肉芽组织生成，加速糖尿病溃疡伤口愈合，且300 mT稳恒磁场的效果明显优于180 mT稳恒磁场。但本研究未探讨稳恒磁场的作用机制，后续将围绕稳恒磁场对创面炎症因子的作用进一步深入研究，以探明磁场修复溃疡创面的精准机制。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。