摘要
减压病(Decompression sickness,DCS)是在环境压力降低期间速度过快或幅度过大，由溶解的惰性气体在血管或组织中形成气泡而引起一系列皮肤、肌肉关节等症状，严重时可发生呼吸、循环等系统功能障碍并导致死亡。DCS是潜水员常见的一种职业性疾病，也会发生在潜艇部队人员水下脱险过程中。快速上浮脱险(Fast buoyancy ascent escape,FBAE)是世界各军事强国使用的主要潜艇脱险技术，具有快速、安全、稳定等特点。但是一旦在脱险过程中发生意外，脱险人员暴露在高压环境下超过安全时间极限，则会发生严重的DCS。与常规DCS相比，FBAE由于机体在较高压力下暴露，暴露时间较短，减压过程中产生的气泡主要来源于静脉血液、肺、心脏等组织，因此DCS损伤靶器官以呼吸系统和循环系统为主。然而，由于DCS发病机制的复杂性和FBAE导致的DCS严重性，目前尚无理想的针对FBAE致DCS的药物。因此，寻找新的药物是FBAE致DCS救治的关键。 源于传统活血化瘀中药红花Carthami Flos的活性单体成分菸花苷(Nicotiflorin)作为治疗急性缺血性脑卒中的中药Ⅰ类新药，目前已完成Ⅰ期临床试验，其具有的抗血小板聚集、抗炎、抗氧化、抗血栓、神经保护、血管内皮细胞保护等多种药理作用为应对FBAE后DCS导致的炎性损伤、血小板活化聚集、血管内皮损伤等病理损伤保护提供了重要依据。本研究立足于潜水医学和军事医学的需要，应用模拟FBAE导致DCS的实验大鼠动物模型，综合评价菸花苷预防给药对DCS的保护作用,探索菸花苷对DCS保护作用的靶器官和对DCS致急性肺损伤的保护作用机制,并探索了 DCS发生后进行菸花苷给药，在24 h内对实验大鼠急性肺损伤的持续保护作用。具体可以分为4个部分: 1.菸花苷预防给药对FBAE致DCS大鼠的重症发病率、生存率和行为学的影响 根据预实验结果，将雄性SD大鼠分为常压对照，DCS,肌苷低、高(100mg/kg、200mg/kg)剂量，菸花苷低、中、高(5mg/kg、10mg/kg、20 mg/kg)剂量 7 个预处理组，实验开始前30 min对各组大鼠进行尾静脉注射给药，使用1.5MPa暴露242 s方案模拟FBAE进行实验动物DCS造模。造模结束后30 min内，观察实验大鼠行动障碍、肢体瘫痪、惊厥抽搐、死亡等症状并记录时间，确定实验大鼠重症DCS发病情况，对实验大鼠行为学状态进行打分。结果显示:菸花苷预防给药能够量效依赖地降低DCS实验大鼠行为学评分(P＜0.001),使重症DCS发病率由63.3％降低至12.5％(P＜0.001),死亡率由60.0％降低至12.5％(P＜0.001),延后重症DCS发生时间(P＜0.001),延长大鼠生存时间(P＜0.001)。提示菸花苷对模拟FBAE导致的DCS具有较好的保护作用。 2.菸花苷预防给药对FBAE致DCS大鼠肺、脑、肝组织的影响 各预处理组大鼠肺组织湿干重比测定，肺、脑、肝组织HE染色病理组织学观察结果显示:模拟FBAE后DCS实验大鼠肺组织水肿明显，肺组织湿干重比由（4.693±0.142）上升至（6.398±0.203）（P＜0.001）,肺组织出现严重的肺泡结构破坏、融合、充血，肺间质细胞水肿，充血明显;肝组织充血严重，肝细胞结构紊乱，出现大面积气泡样变;脑组织未见明显病理改变。菸花苷组可以有效改善DCS导致的肺泡结构破坏、肺间质增厚水肿以及肺组织严重充血等情况，将肺组织湿干重比由（6.398±0.203）降低至（5.472±0.186）（P＜0.001）,肺组织病理学评分由（3.177±0.245）降低至（1.330±0.194）（P＜0.001）;可以有效改善肝组织充血情况，减少肝细胞气球样变面积，使肝组织病理评分由（2.480±0.204）降低至（1.270±0.118）（P＜0.01）。常压对照组、DCS组和菸花苷预处理组大鼠脑组织均未出现明显病理改变。提示菸花苷对DCS导致的急性肺损伤和急性肝损伤都具有一定程度的改善作用。 3.菸花苷预防给药对FBAE致DCS肺组织炎性因子TNF-α、IL-1β、IL-6和细胞黏附因子ICAM-1的影响 各预处理组大鼠肺组织TNF-α、IL-1β、IL-6和ICAM-1的测定结果显示:模拟FBAE后，DCS组实验大鼠肺组织TNF-α、IL-1β、IL-6和ICAM-1 mRNA表达水平和蛋白水平均出现显著增强（P＜0.001）;菸花苷20mg/kg剂量给药后，可以抑制TNF-α、IL-6和ICAM-1 mRNA表达水平和蛋白水平的升高（P＜0.001）,降低IL-1β在肺组织中的蛋白表达水平（P＜0.05）,但对IL-1β mRNA表达的抑制作用未显示出统计学差异(P=0.584）。提示抑制肺组织炎性因子和黏附因子的表达，可能是菸花苷改善DCS介导的急性肺损伤的作用机制之一。 4.菸花苷治疗给药对FBAE致DCS大鼠急性肺损伤的持续保护作用 模拟FBAE后进行菸花苷给药,观察菸花苷对实验大鼠急性肺损伤后24 h内的持续保护作用。结果显示:模拟FBAE后20 min内对实验大鼠注射20 mg/kg剂量菸花苷，可以在24 h内降低DCS导致的肺湿干重比增高（P＜0.001）;抑制大鼠肺组织中TNF-α在2h和12h时的mRNA和蛋白水平显著表达（P＜0.05）;在24 h内对DCS组大鼠IL-1β蛋白表达水平呈现持续的抑制作用趋势，并在6 h时间点对处于峰值的IL-1β产生显著抑制作用（P＜0.05）;可以在24 h内对DCS大鼠IL-6的显著表达起到持续地抑制作用;有效抑制DCS组大鼠ICAM-1在2 h和12 h时的显著表达（P＜0.05）。脱险后菸花苷给药可以持续减轻DCS实验大鼠肺部炎症反应，提示菸花苷对模拟FBAE致DCS具有一定的治疗作用。 综上所述，菸花苷对模拟FBAE导致的DCS有显著的保护作用，可以显著改善DCS导致的神经系统损伤症状，降低重症DCS发病率和死亡率，改善DCS导致的急性肺损伤和急性肝损伤，抑制DCS发病后肺组织炎症因子和黏附因子的表达;治疗给药可以在24 h内抑制DCS导致的肺水肿程度加深和肺组织炎性因子及黏附因子的表达。本研究结果为将菸花苷应用于FBAE致DCS的防治提供了重要依据,也为红花资源的扩大利用提供新途径。
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