丙酮酸钠溶液灌胃治疗糖尿病大鼠深Ⅱ°烧伤效果及其机制

弭倩，孟祥熙，田雨沫，何泽，孙奎

1 承德医学院附属医院烧伤整形科，河北承德067000；2 保定市第二医院医疗美容科

深Ⅱ°烧伤是指真皮深层的热损伤，局部表现为水疱，创面基底红白相间，有细小网状栓塞血管网。创面愈合过程中伴随着创面的炎症反应、坏死组织溶解、细胞增殖和组织重塑，及早闭合创面对患者预后非常重要。如果烧伤患者有糖尿病史，则容易出现继发感染、伤口延迟愈合等问题。丙酮酸钠参与三大营养物质代谢、糖酵解代谢和线粒体氧化，进而参与全身各组织器官的代谢［1］。丙酮酸已被证实能够增强耐缺氧能力，纠正2型糖尿病糖代谢紊乱和酸碱失衡，抗氧化应激，保护线粒体，抑制细胞凋亡［2］，减轻炎症反应［3］。丙酮酸不仅对多种致病性损伤的糖代谢有保护作用［2，4-6］，对病变细胞的氧化还原状态也有保护作用。丙酮酸钠在糖尿病合并烧伤创面治疗中的应用报道较少，因此，2022年10月—2023年6月，本研究建立了糖尿病深Ⅱ°烧伤大鼠模型，观察丙酮酸钠溶液对创面的治疗作用，并探讨其可能机制。现报告如下。

1 材料与方法

1.1 实验动物与主要材料 雄性SPF级SD大鼠50只，体质量220 ～ 250 g，购自北京华阜康生物科技股份有限公司，许可证号SCXK（京）2019-0008。购入后适应性喂养1周以上，室温22 ～ 25 ℃，自由饮食。本研究经承德医学院附属医院动物伦理委员会批准。丙酮酸钠购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，10%水合氯醛购自吉泰科技生物有限公司，链脲佐菌素（STZ）购自吉泰科技生物有限公司。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+/NADH）、丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）、白细胞介素6（IL-6）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）试剂盒购自上海碧云天生物技术有限公司。血糖仪，电子秤，恒温箱，酶标仪。

1.2 糖尿病大鼠深Ⅱ°烧伤模型制备及分组给药将50只大鼠随机分为对照组、模型组及实验1、2、3组。模型组和各实验组制作糖尿病大鼠深Ⅱ°烧伤模型。实验前大鼠禁食12 h、禁饮4 h，动物称重后给予STZ 60 mg/kg腹腔注射，喂食5%葡萄糖溶液，自由饮食，72 h后采集大鼠尾静脉血测量血糖，血糖≥11.1 mmol/L表示糖尿病大鼠造模成功［7］。将制备好的糖尿病大鼠禁食8 h、禁饮4 h，使用10%水合氯醛3 mL/kg腹腔麻醉［8］，麻醉满意后，剪除大鼠背部毛发，充分暴露出背部皮肤。将直径4 cm铁棒置于90 ℃热水中静置15 min，取出后使用毛巾吸干表面水分，贴紧大鼠背部10 s，建立深Ⅱ°烧伤模型［9］，烧伤深度经病理组织切片检验证实。分别将2.5、7.5、10.0 g丙酮酸钠溶解于100 mL双蒸水中，制作浓度为2.5%、5%、10%的丙酮酸钠溶液。实验1、2、3组分别给予2.5%、5%、10%的丙酮酸钠溶液灌胃，每次5 mL，每天1次，连续21 d；对照组和模型组给予等量生理盐水灌胃，每天1次，连续21 d。造模成功后各组大鼠的存活情况：对照组9只，模型组8只，实验1组8只，实验2组8只，实验3组9只。

1.3 创面愈合情况观察 分别于给药1、3、7、14、21 d对大鼠背部创面拍照，观察大体愈合情况。采用Image pro plus软件分析创面面积并计算创面愈合率。创面愈合率=（初始创面面积-当前测量面积）/初始创面面积×100%。

1.4 血糖及体质量检测 分别于给药1、3、7、14、21 d测量大鼠空腹尾静脉血糖水平及体质量。

1.5 创面组织中NAD+/NADH、MDA、SOD、IL-6、TNF-α检测 分别于给药1、3、7、14、21 d切取各组大鼠创面皮肤组织，取20 mg，加入PBS（pH 7.4），3 000 r/min离心20 min，仔细收集上清液，采用ELISA法检测NAD+/NADH、MDA、SOD、IL-6、TNF-α，按试剂盒说明书操作。

1.6 统计学方法 采用SPSS26.0统计软件。计量资料以表示，多组比较采用单因素方差分析，组内两两比较采用LSD-t检验。重复测量数据采用重复测量的方差分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各组创面愈合情况比较 模型组给药14、21 d创面愈合率低于对照组，各实验组给药14、21 d创面愈合率高于对照组，且实验3组高于实验1、2组（P均＜0.05）。见表1、OSID码图1。

表1 各组给药不同时间创面愈合率、血糖、体质量及创面组织中NAD+/NADH、MDA、SOD、IL-6、TNF-α水平比较（）

表1 各组给药不同时间创面愈合率、血糖、体质量及创面组织中NAD+/NADH、MDA、SOD、IL-6、TNF-α水平比较（）

注：与对照组相比，aP＜0.05；与模型组组相比，bP＜0.05；与实验1组相比，cP＜0.05；与实验2组相比，dP＜0.05。

组别创面愈和率（%）血糖（mmol/L）体质量（g）NAD+/NADH MDA（nmol/mg prot）SOD（U/mL）IL-6（pg/mL）TNF-α（mol/mL）对照组1 d 3 d 7 d 14 d 21 d模型组1 d 3 d 7 d 14 d 21 d实验1组1 d 3 d 7 d 14 d 21 d实验2组1 d 3 d 7 d 14 d 21 d实验3组1 d 3 d 7 d 14 d 21 d 4.49 ± 0.57 12.71 ± 0.52 56.17 ± 1.48 97.08 ± 0.92 8.43 ± 1.04 7.74 ± 0.82 6.62 ± 0.99 4.69 ± 0.31 4.81 ± 0.38 237.00 ± 2.40 241.00 ± 2.40 249.11 ± 2.20 259.00 ± 2.33 271.00 ± 2.65 1.41 ± 0.13 3.38 ± 0.31 2.28 ± 0.39 2.00 ± 0.20 1.57 ± 0.27 28.12 ± 1.35 48.41 ± 1.01 47.01 ± 1.46 27.47 ± 1.12 19.61 ± 1.91 315.44 ± 11.15 302.56 ± 9.10 319.67 ± 12.41 346.89 ± 9.98 365.22 ± 12.05 30.65 ± 1.72 34.43 ± 1.69 33.64 ± 1.65 30.46 ± 2.29 26.96 ± 1.30 47.18 ± 1.09 49.77 ± 1.92 52.26 ± 1.14 45.34 ± 1.24 41.24 ± 1.95 4.46 ± 0.98 12.37 ± 0.67 48.68 ± 0.83a 87.79 ± 1.44a 17.96 ± 6.12a 16.10 ± 4.15a 15.40 ± 2.96a 14.18 ± 2.09a 13.09 ± 1.47a 237.00 ± 2.03 233.00 ± 1.64a 232.00 ± 1.51a 241.00 ± 2.39a 251.00 ± 2.72a 1.33 ± 0.16 1.98 ± 0.16a 1.90 ± 0.33a 1.62 ± 0.16a 1.47 ± 0.24a 33.47 ± 1.93a 54.09 ± 1.17a 50.65 ± 1.45a 32.18 ± 1.67a 24.35 ± 1.24a 272.00 ± 12.34a 257.75 ± 14.67a 262.88 ± 9.05a 299.88 ± 14.19a 309.63 ± 22.17a 34.47 ± 1.64a 38.11 ± 1.60a 36.96 ± 2.98a 34.94 ± 2.17a 30.67 ± 1.51a 51.81 ± 1.68a 55.18 ± 1.57a 57.92 ± 2.27a 52.40 ± 1.77a 48.61 ± 1.65a 4.46 ± 0.67 12.42 ± 0.43 52.39 ± 1.18ab 93.22 ± 1.09ab 16.50 ± 6.49ab 15.51 ± 4.88ab 13.53 ± 2.79ab 12.89 ± 1.70ab 12.46 ± 1.46ab 237.00 ± 1.69 235.00 ± 0.99a 237.00 ± 2.92ab 246.00 ± 2.43ab 256.00 ± 3.80ab 1.35 ± 0.10 2.14 ± 0.21ab 1.93 ± 0.21a 1.81 ± 0.12ab 1.48 ± 0.22a 32.18 ± 1.45ab 52.44 ± 1.31ab 49.35 ± 0.86ab 31.79 ± 0.61a 23.90 ± 1.19a 276.63 ± 17.93 266.13 ± 12.97a 282.25 ± 15.04ab 302.63 ± 10.65a 312.00 ± 12.74a 33.87 ± 2.15a 37.21 ± 2.02ab 35.90 ± 1.34ab 33.53 ± 1.66ab 29.20 ± 1.79ab 50.75 ± 1.39ab 53.84 ± 1.76ab 56.30 ± 2.10ab 51.36 ± 1.86ab 47.49 ± 2.18ab 4.46 ± 0.47 12.47 ± 0.88 53.56 ± 1.19abc 94.48 ± 1.23abc 15.03 ± 3.54ab 14.27 ± 1.19abc 13.52 ± 1.26ab 12.58 ± 2.06ab 12.08 ± 1.50ab 237.00 ± 1.25 239.00 ± 1.60abc 242.00 ± 1.91abc 250.00 ± 1.77abc 260.00 ± 2.30ab 1.38 ± 0.11 2.22 ± 0.22abc 1.97 ± 0.22ab 1.83 ± 0.21ab 1.49 ± 0.21a 31.93 ± 0.64ab 51.88 ± 0.75ab 48.70 ± 0.77abc 30.13 ± 1.57abc 22.95 ± 0.74abc 282.89 ± 11.68ab 285.63 ± 14.48b 303.88 ± 12.51abc 330.50 ± 11.44abc 344.25 ± 12.04abc 33.16 ± 1.67ab 35.95 ± 1.28abc 35.86 ± 1.40ab 32.83 ± 1.64abc 28.24 ± 1.36abc 49.80 ± 1.83ab 52.06 ± 1.60ab 54.57 ± 1.42abc 49.44 ± 1.78ab 45.76 ± 3.50abc 48.13 ± 2.83abcd 51.25 ± 2.66abc 53.15 ± 2.55abcd 47.48 ± 2.82abcd 43.64 ± 2.87abcd 4.47 ± 0.63 12.67 ± 0.51 55.02 ± 1.87abcd 95.95 ± 1.25abcd 13.97 ± 2.20abcd 13.11 ± 2.33abcd 12.11 ± 1.93abcd 11.60 ± 1.86ab 10.81 ± 1.58abcd 237.00 ± 1.27 240.00 ± 1.64bc 245.00 ± 1.54abcd 254.00 ± 2.47abcd 264.00 ± 3.02abcd 1.40 ± 0.26 2.92 ± 0.31abcd 2.04 ± 0.20abcd 1.98 ± 0.15bcd 1.50 ± 0.13a 31.42 ± 1.77ab 50.11 ± 1.54abcd 48.30 ± 1.34abc 29.53 ± 1.51abc 21.83 ± 1.42abcd 296.38 ± 9.16abcd 290.56 ± 11.58bc 308.44 ± 10.67bc 335.11 ± 11.07abc 352.67 ± 10.64bc 32.60 ± 1.46abc 35.38 ± 1.38abc 34.39 ± 0.88abcd 31.87 ± 2.26abcd 27.11 ± 1.70bcd

2.2 各组血糖、体质量比较 见表1。

2.3 各组创面组织NAD+/NADH水平比较 见表1。

2.4 各组创面组织MDA、SOD水平比较 见表1。

2.5 各组创面组织IL-6、TNF-α水平比较 见表1。

3 讨论

糖尿病患者长期处于高血糖状态，造成全身各个脏器持续性损害，使机体代谢紊乱，大小血管、神经损伤［10］，若患者被烧伤则可引起创面持久不退的慢性炎症反应，因此控制血糖、减轻炎症反应是促进创面愈合的重要环节。

丙酮酸钠具有调节血糖的功能，并能促进胰岛素分泌。研究发现，丙酮酸盐能够纠正2型糖尿病患者体内血糖负反馈调节受损，使血糖维持在一定范围内［11］。当机体受到创伤时，胰岛素抵抗造成血糖浓度升高，高血糖会引起炎症加重，因此将血糖浓度稳定在适当范围内对创面愈合至关重要［12］。本研究中使用丙酮酸钠灌胃的实验组给药后血糖水平低于模型组，表明丙酮酸钠能够控制糖尿病烧伤大鼠的血糖水平。

丙酮酸可以促进机体能量代谢。在生理条件下，体内NAD+/NADH处于一种动态平衡，当机体受到创伤后NAD+/NADH失衡，NADH升高会引起线粒体电子传递链上供电体过量，导致线粒体复合物I过载，造成线粒体复合物I损伤，同时还可能使线粒体电子传递链产生更多的氧自由基，导致氧化应激［15］。有研究表明，丙酮酸可以在乳酸脱氢酶的作用下还原成乳酸，促进NAD+产生［12］，提高胞质内NAD+/NADH比值，重新激活糖酵解［14］和三羧酸循环产生ATP，促进机体能量代谢，从而促进创面愈合。本研究中，实验组与模型组相比NAD+/NADH增高，且实验3组增高最明显，表明丙酮酸钠能改善糖尿病烧伤大鼠创面组织代谢水平。

丙酮酸钠具有抗氧化、抗炎作用［1，15］，能够对组织器官损伤起到保护作用［12］。在生理条件下，体内氧自由基的产生与代谢趋于平衡。当机体受到损伤时，易产生氧化应激，而SOD是体内重要的抗氧化酶，也是消除氧自由基的主要物质［16］。MDA是活性氧氧化脂质反应的终产物，在一定程度上反映活性氧的代谢情况［17］，其浓度可以反映细胞损伤程度［18］。有文献报道丙酮酸钠能够降低氧自由基含量［8］，可能通过促进SOD产生、降低MDA水平来减轻机体损伤。糖尿病患者在烧伤后会出现不同程度的全身炎症反应，炎症反应可导致胰岛β细胞凋亡，造成机体胰岛素缺乏，使血糖升高，导致创面难以愈合。IL-6、TNF-α水平可以反映组织损伤程度，有研究显示，丙酮酸能够抑制IL-1、IL-6、TNF-α的产生，可用于亚临床急性炎症的治疗［1］，能够减少炎症细胞浸润，减轻脏器损伤［8］，从而抑制炎症反应，促进创面愈合。本研究结果显示，与模型组相比，实验组IL-6、TNF-α、MDA水平降低，SOD水平增高，且实验3组效果最明显，表明丙酮酸钠能抑制糖尿病烧伤大鼠创面组织过氧化损伤及炎症反应，作用呈剂量依赖性。

综上所述，本研究证实了丙酮酸钠能促进糖尿病深Ⅱ°烧伤大鼠创面愈合，控制血糖，维持体质量，抑制创面炎症反应及过氧化损伤，促进创面愈合，为丙酮酸钠治疗糖尿病烧伤创面提供一定依据。但本实验结论是从动物研究中获得，实际临床应用效果有待进一步考证。