骆驼刺提取物对干热环境大鼠生存率的影响

董 翔，魏鸿雁，雷 哲，许 琴，宋来阳，王红伟，刘江伟*

(1.新疆军区总医院新疆特殊环境医学重点实验室，乌鲁木齐 830000； 2.新疆维吾尔自治区中药民族药研究所，乌鲁木齐 830002； 3.解放军空军军医大学基础医学院四大队十三队，西安 710032)

骆驼刺(Alagi)是一种能够抵御极端干旱、寒冷和炎热气候的豆科植物，广泛分布于新疆、青海、甘肃、内蒙古等西北地区的平原荒漠和半荒漠地带，在当地农牧业生产和防风固沙、维持生态平衡中发挥着重要的作用。骆驼刺作为历史悠久的民间医药在《本草纲目》和《维吾尔药志》中均有记载，如根、树皮、叶子和花分别用于治疗疼痛、呼吸障碍、创伤、发热、胃病和性病，全草则治疗感冒发烧，胃腹湿热，肠炎等症状[1-2]。近年来研究发现骆驼刺的药学特性可归因于存在多种生物活性物质和具有生物活性物质的次生代谢产物，如酚类、黄酮类、生物碱和多糖，以及多种矿物质、蛋白质和脂质[3]，因此骆驼刺作为一种来源丰富，价格低廉的天然药用植物，其药用价值尚待进一步探讨。近年来沙漠干热环境区夏季中暑和热射病呈逐年上升趋势，如何有效防治中暑和热射病的发生是一个亟待解决的问题，根据骆驼刺提取物目前的药物特性和作用机制，笔者推测骆驼刺提取物可能在沙漠干热环境中暑的防治中具有一定的作用，本研究首次将其提取物用于预防干热环境下中暑的研究，为新药研究和优势药材资源的开发利用提供一定的实验依据。

1 材料和方法

1.1 实验动物

SPF级Sprague-Dawley雄性大鼠50只，体重200 ～ 220 g，由新疆维吾尔自治区实验动物研究中心提供，[SCXK(新)2016-0001]。在新疆军区总医院实验动物科SPF级动物实验室完成相关实验[SYXK(新)2016-0003]。本实验获新疆军区总医院伦理委员会批准，批准文号：20180829，且实验过程遵循SPF实验室相关制度及3R原则。

1.2 主要试剂与仪器

西北特殊环境人工实验舱(新疆军区总医院研制)；骆驼刺提取物(新疆维吾尔自治区中药民族药研究所研制)，1 g样品相当于生药22.7 g；羧甲基纤维素钠(天津光复精细化工研究所)；电子秤(上海仪器厂)；RM62160C多道生理信号采集处理系统(成都仪器厂)等。

1.3 实验方法

所有大鼠适应性饲养5 d，环境温度(20 ± 1)℃，湿度：(50 ± 5)%，灭菌水食自由摄取。将50只SD大鼠随机分为5组：空白组(NC组)、溶剂组(0.5%羧甲基纤维素钠溶液灌胃，SC组)、骆驼刺低剂量组(AL组)、骆驼刺中剂量组(AM组)、骆驼刺高剂量组(AH组)，每组10只。骆驼刺提取物溶解于0.5%的羧甲基纤维素钠溶液中，高、中、低剂量组灌胃剂量分别为1 g/kg、0.33 g/kg、0.10 g/kg，每天1次，连续7 d。第7天灌胃结束后2 h将全部大鼠放入西北特殊环境人工实验舱中，禁水食，环境温度：(41 ± 0.5)℃，相对湿度：(10 ± 1)%。

给药期间每日称量大鼠体重；实验人员在干热暴露0、50、100、150 min时间点称量各组大鼠体重，并操作多道生理信号采集处理系统记录核心体温；实验舱监控视频观察记录大鼠死亡时间。

1.4 统计学方法

2 结果

2.1 体重、外观及行为活动

如图1所示，连续给药期间，各组大鼠体重增加趋势平缓，每日体重变化无显著性差异(P> 0.05)，给药结束后无一例大鼠死亡，观察体态外观及行为活动均未见明显异常。

图1 给药期间大鼠体重的变化Figure 1 Changes of weight in rats during the Alhagi extract administration

2.2 核心体温及体重的变化

如图2A所示，各组大鼠随干热暴露时间的延长核心体温不断上升，0 min时间点各组核心体温无显著性差异(P> 0.05)；50 min时间点AM、AH组核心体温较NC、SC组显著降低(P< 0.05)，其它各组间比较无显著性差异(P> 0.05)；100 min时间点AL组核心体温较NC、SC组显著降低(P< 0.05)，AM组核心体温较其它四组均显著降低(P< 0.05)，AH组核心体温较NC、SC、AL组显著降低(P< 0.05)；150 min时间点AM、AH组核心体温均较NC、SC组显著降低(P< 0.05)。体重减少率=(干热暴露前体重-干热暴露后不同时间点体重)/干热暴露前体重，如图2B所示，在50 min、100 min和150 min时间点各组间体重减少率无显著性差异(P> 0.05)。

2.3 生存时间

如图3A所示，NC组在210 min出现第一例中暑死亡的大鼠，随后各组大鼠随干热暴露时间的延长死亡数量不断增加，Log-rank检验比较各组数据显示，AM、AH组生存率较NC、SC、AL组均显著升高(P< 0.05)。如图3B所示，暴露在干热环境中AM、AH组大鼠生存时间较NC、SC、AL组均显著延长(P< 0.05)。

注：与NC组比较，*P < 0.05；与SC组比较，#P < 0.05；与AL组比较，+P < 0.05；与AH组比较，◇P < 0.05。图2 核心体温和体重减少率的变化Note. Compared with the NC group, *P < 0.05. Compared with the SC group, #P < 0.05. Compared with the AL group, +P < 0.05. Compared with the AH group, ◇P < 0.05.Figure 2 Changes of core temperature and weight reduction rate in the rats

注：与NC组比较，*P < 0.05；与SC组比较，#P < 0.05；与AL组比较，+P < 0.05。图3 各组生存曲线和生存时间Note. Compared with the NC group, *P < 0.05. Compared with the SC group, #P < 0.05. Compared with the AL group, +P < 0.05.Figure 3 Survival curve and survival time of the rats in each group

3 讨论

中暑是以体温超过40℃为特征的危机生命的重症疾病，可导致多器官功能障碍和中枢神经系统紊乱，并易出现畸形和高死亡率的疾病。据报道随着全球热浪强度、频率和持续时间的增强到2050年预计中暑死亡的相关人数将上升约2.5倍，因此采用有效可行的预防措施是降低中暑发病及改善预后的重要途径[4]。中暑的病理生理变化主要包括热调节功能紊乱、蛋白表达异常、肠屏障和凝血功能障碍等，但核心温度上升才是判断机体发生热损伤的决定性因素[5]。本实验采用骆驼刺提取物预处理暴露于干热环境的大鼠，结果发现各组大鼠随干热暴露时间的延长核心体温同样呈现上升趋势，但在50、100、150 min骆驼刺中、高剂量组核心体温均较空白组和溶剂组显著降低，而骆驼刺中、高剂量组之间核心体温无差异性，表明骆驼刺提取物抑制了干热环境下大鼠核心体温的上升，0.33 g/kg的灌胃剂量可能对热损伤大鼠的保护作用最佳。

前期研究[6]发现3 g/(kg·d)骆驼刺提取物灌胃SD大鼠连续3个月，对雄性大鼠体重和进食量均有影响，在本实验中采用1 g/(kg·d)为骆驼刺提取物灌胃SD大鼠的最高剂量，结果表明连续灌胃一周各剂量组间大鼠体重持续上升、体态外观及行为活动均未见明显异常，与前期研究结果[6]1 g/(kg·d)骆驼刺提取物为SD大鼠的无明显毒性反应剂量的结果相一致。

黄酮类化合物是广泛存在于植物中的天然活性物质，其多酚类结构具有抗氧化、抗炎、抗诱变、抗癌及调节关键细胞酶功能的能力[7]。骆驼刺中存在有大量的黄酮类化合物，是骆驼刺代谢过程中产生的次生成分[8]。本实验首次将骆驼刺提取物用于预防干热环境下中暑的研究，结果发现骆驼刺中、高剂量组大鼠的生存时间显著高于空白组、溶剂组和骆驼刺低剂量组。现有证据表明中暑通常是由暴露于高温环境或剧烈运动造成的热应激所引起，而激活热应激的关键介质是促炎细胞因子级联反应和氧化应激反应[9]。Mohammad等[10]发现提取骆驼刺中的原花青素通过静脉注射可降低心肌梗死动物模型的心肌和血清中磷酸肌酸水平及脂质过氧化作用。另有研究发现从骆驼刺茎枝中提取分离的粗多糖在体外抗氧化活性实验中，具有一定的还原力，也可清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基和羟自由基[11]。许多疾病如癌症、关节炎、中枢神经系统损伤、胃炎和肝炎等都是由自由基诱发的氧化应激反应所引起的[3]。新疆传统维药异常黑胆质成熟剂是由骆驼刺等十多位中药组成的复方药，已证明其抗肿瘤活性与提高机体免疫力有关[12]。马晓玲等[13-14]发现骆驼刺乙醇提取物对人胃癌(BGC-823)、人结肠癌(HT-29)等多种癌细胞株的体外抑瘤作用明显，对结肠癌(CT26)实体瘤模型也有一定敏感性，且骆驼刺乙醇提取物中的紫铆素、原儿茶醛、tortoside A、4-乙烯基-3-甲氧基苯酚成分具有较强的抑制人宫颈癌Hela细胞增殖的作用。Zhou等[15]在LPS诱导的N9细胞体外实验中评价了骆驼刺提取物和纯化组分的抗神经炎症作用，结果显示其多种有效成分都具有显著的神经炎症抑制活性，其中丁香苷和1,3,3,4-四甲基环戊烯可能是开发抗神经退行性疾病良好的化合物。因此，基于骆驼刺的抗氧化、抗炎症等药理学特性，研究人员认为骆驼刺提取物可能通过抑制热应激引起的炎症和氧化应激反应，对大鼠各重要脏器具有保护作用机制尚待进一步研究。

本研究在国内外首次发现，中、高浓度组骆驼刺提取物在相同的干热环境暴露时间点可以明显延缓核心体温的上升，同时可以延长干热环境大鼠的生存时间，因此，笔者推测，骆驼刺提取物可能通过体温调节作用来提高干热环境大鼠的耐热性和生存时间，其机制可能是下一步研究的重要方向。