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目的：严重烧伤患者往往伴随呼吸功能障碍，当并发急性呼吸功能衰竭时治疗效果差，是烧伤早期的主要死因。膈肌是呼吸功能的主要动力来源，呼吸肌萎缩则对呼吸功能有重要影响。既往研究表明，骨骼肌核凋亡是严重烧伤后四肢骨骼肌萎缩的重要机制之一，同时胰岛素对四肢骨骼肌凋亡起到部分抑制作用。本研究拟在此基础上探讨严重烧伤后膈肌萎缩、核凋亡情况;死亡受体通路在膈肌核凋亡中扮演的角色;胰岛素治疗对严重烧伤后膈肌肌萎缩和核凋亡的影响。
方法：120只雄性Wistar大鼠随机分3组:(1)假伤组(n=40)(2)严重烧伤组（40％TBSA大鼠烫伤模型）(n=40)(3)严重烧伤+胰岛素治疗组（于伤后24小时开始皮下给予胰岛素，每12小时一次，连续五天，剂量每日递增，分别为0.25，0.5，0.75，1.0，1.25U/100g/次）(n=40)分别在伤后0、1、4、7、10天每组每次8只大鼠，取外周静脉血测血糖、取腹主动脉血和完整膈肌。严重烧伤+胰岛素治疗组取标本时间为胰岛素注射后8分钟。使用投射电镜(TEM)观察膈肌凋亡超微结构;使用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测血清sFas、sFasL、sTRAIL及血清胰岛素水平;使用Roche血糖仪检测血糖水平;使用Western blot检测膈肌Akt、磷酸化Akt、Bax、Bcl-2、caspase-8、caspase-3蛋白表达水平。
结果：①严重烧伤后大鼠体重明显降低，膈肌重量也显著下降，胰岛素治疗后可改善大鼠体重和膈肌重量的减轻；②透射电镜(TEM)观察到膈肌胞膜气泡，胞质浓缩，线粒体肿胀等典型凋亡现象，而对照组则未观察到核凋亡现象；③严重烧伤组大鼠于伤后48小时出现应激性高血糖，整体血糖在8mmol/L波动，血清胰岛素水平较假伤组显著降低，胰岛素治疗组大鼠血糖在治疗期间血糖波动于5mmol/L，血清胰岛素在治疗期间较假伤组和烧伤组显著增高；④烧伤组血清sFas/sFasL先迅速下降后缓慢上升，治疗组血清sFas/sFasL先下降后迅速上升至正常水平，血清sTRAIL则是同时间点胰岛素治疗组高于烧伤组高于假伤组；⑤Western Blot结果，烧伤组第1、4天p-Akt明显下降，Bax/Bcl-2于第1、4、7天明显上升，剪切体caspas-8在第1、4天表达明显增加;治疗组第1、4天p-Akt明显上升，Bax/Bcl-2仅在第1天有所上升，caspas-8仅在第4天有所增加;胰岛素治疗组与烧伤组对应时间点比较，治疗组剪切体caspas-3在伤后第1、4天显著下降。
结论：⑴严重烧伤大鼠体重明显下降，同时膈肌发生萎缩，血糖升高，产生胰岛素抵抗，胰岛素可减轻该膈肌萎缩，减轻胰岛素抵抗（肌肉重量改变，血清胰岛素和血糖变化）；⑵透射电镜(TEM)下观察到烧伤后膈肌肌细胞发生典型核凋亡现象，提示凋亡是膈肌萎缩的重要原因；⑶报道了死亡受体通路参与了烧伤后膈肌核凋亡:sTRAIL，caspas-8、caspas-3表达升高，sFas/sFasL下降，同时一些凋亡调节信号分子Bax/Bcl-2升高，胰岛素信号通路受到抑制(p-Akt明显下降)；⑷胰岛素通过激活胰岛素信号通路(p-Akt明显上升)，降低血糖，改善胰岛素抵抗，部分抑制死亡受体通路信号(sFas/sFasL，sTRAIL，caspas-8、caspas-3表达变化)、下调凋亡调节信号分子Bax:Bcl-2，部分抑制凋亡，减轻烧伤后膈肌萎缩。