《Antioxidants》：Investigation of the Anti-Inflammatory and Antioxidant Effects of Magnesium Malate in a Model of LPS-Induced Acute Endotoxemia
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背景与目的：脓毒症相关骨骼肌损伤涉及炎症、氧化应激与微量元素稳态紊乱之间的相互作用。本研究在大鼠LPS诱导急性内毒素血症模型中探讨苹果酸镁（MgM）对这些过程的影响。材料与方法：将21只雄性Sprague–Dawley大鼠分为三组（n = 7）：对照组、LPS
背景与目的：脓毒症相关骨骼肌损伤涉及炎症、氧化应激与微量元素稳态紊乱之间的相互作用。本研究在大鼠LPS诱导急性内毒素血症模型中探讨苹果酸镁（MgM）对这些过程的影响。材料与方法：将21只雄性Sprague–Dawley大鼠分为三组（n = 7）：对照组、LPS组（8 mg/kg，腹腔注射）及LPS + MgM组（8 mg/kg LPS后1 h腹腔注射200 mg/kg MgM）。LPS给药后6 h，采用酶联免疫吸附试验（ELISA）测定血清肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）、白细胞介素-10（IL-10）、降钙素原及presepsin，以及肌肉白细胞介素-6（IL-6）水平。采用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）测定肌肉铜（Cu）、铁（Fe）和锌（Zn）水平。进行组织病理学与电生理学评估，并测定组织过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽（GSH）和丙二醛（MDA）水平。结果：LPS显著升高血清TNF-α、IL-1β、IL-10和presepsin水平以及肌肉IL-6和Fe水平（p < 0.05–p < 0.01），并导致严重的肌纤维变性和间质水肿，伴中度炎症（p < 0.001）。MgM显著降低变性、水肿和炎症的组织病理学评分（p < 0.05），减轻运动单位电位（MUP）波幅的降低（p < 0.05），并降低肌肉CAT和MDA水平（p < 0.05）。结论：MgM减轻了急性内毒素血症中的骨骼肌损伤和炎症细胞浸润，同时部分保留了电生理功能，并影响了一些氧化应激相关参数。然而，其对炎症标志物和微量元素水平的影响有限，多数参数未见改变。尚需开展涉及不同剂量、治疗方案和更长随访期的进一步研究，以阐明MgM在急性内毒素血症相关肌肉损伤中的治疗潜力。
研究背景：脓毒症（sepsis）是一种由宿主对感染反应失调所致的器官功能障碍综合征，尽管治疗手段不断进步，仍是全球范围内高发病率和高死亡率的重要健康问题。其发病机制涉及炎症、氧化应激与免疫失调之间的复杂相互作用，共同导致组织损伤。脓毒症相关肌肉消耗（SAMW）是其重要并发症之一，以肌肉质量和力量显著丧失为特征，影响约40%–70%的患者，可对临床结局产生不良影响。脂多糖（LPS）是革兰阴性菌外膜成分，广泛用于诱导实验性内毒素血症。LPS与CD14相互作用并激活Toll样受体4（TLR4），进而激活髓样分化初级反应蛋白88（MyD88）等衔接蛋白，随后激活核因子κB（NF-κB）信号通路，增加促炎细胞因子产生，包括TNF-α、IL-1β和IL-6。在骨骼肌中，炎症细胞因子可激活蛋白降解途径，尤其是泛素–蛋白酶体系统，并增加肌肉萎缩相关基因如Atrogin-1和MuRF1的表达，从而导致急性肌肉丢失。氧化应激、炎症与凋亡是参与肌肉消耗的密切关联过程，可相互加剧肌肉损伤。铜（Cu）、铁（Fe）、锌（Zn）等微量元素参与众多细胞过程，可直接或间接影响细胞氧化还原平衡；脓毒症时微量元素稳态改变可能与炎症及氧化应激反应相互作用。然而，脓毒症相关全身炎症、骨骼肌微量元素改变与局部氧化损伤之间的确切关系尚不清楚。镁（Mg）是人体第二丰富的细胞内阳离子，是众多酶促反应和三磷酸腺苷（ATP）相关过程的辅因子；苹果酸镁（MgM）是含苹果酸（三羧酸（TCA）循环中间体）的有机镁盐，可能对细胞能量代谢和肌肉功能具有潜在相关性。既往实验研究多集中于硫酸镁（MgSO?）在脓毒症模型中对特定器官或单一病理生理机制的作用，其发现不能直接外推至MgM或脓毒症相关骨骼肌损伤；MgM对骨骼肌氧化还原状态、炎症细胞因子反应及微量元素水平同步变化的影响尚缺乏充分表征。据此，本研究旨在采用整合方法，联合评估MgM给药后氧化还原状态、炎症反应及微量元素水平的变化，假设MgM可通过调节氧化应激、炎症反应和微量元素平衡减轻急性内毒素血症诱导的骨骼肌损伤，从而保护肌肉结构和电生理功能。
研究概况与结论：本研究在LPS诱导大鼠急性内毒素血症模型中，于LPS注射后1 h给予单次腹腔注射MgM（200 mg/kg），6 h后评估血清炎症与脓毒症标志物、肌肉IL-6、肌肉Cu/Fe/Zn水平、电生理功能（MUP波幅）、氧化应激参数及组织病理学改变。结论表明，MgM可减轻骨骼肌组织病理学损伤（变性、水肿、炎症）并部分保留电生理功能，同时影响某些氧化应激相关参数（降低CAT和MDA）；但其对多数炎症标志物和微量元素水平的影响未达统计学显著性。重要意义在于，本研究首次采用组织病理学、电生理学、氧化应激与微量元素参数相结合的综合方法评估MgM对急性内毒素血症相关骨骼肌损伤的潜在作用，为镁基干预在这一领域的研究提供了初步实验依据，并提示后续需在不同剂量、方案及更长观察期下进一步验证。
关键技术方法（不超过250字）：研究采用21只雄性Sprague–Dawley大鼠（10–12周龄，250 ± 30 g，来源为Sakarya大学医学院实验动物中心SUDETAM），随机分为对照组、LPS组（8 mg/kg，腹腔注射）和LPS + MgM组（LPS后1 h腹腔注射MgM 200 mg/kg）。LPS给药后6 h在麻醉下进行肱三头肌肌电图（EMG）记录，测定运动单位电位（MUP）峰–峰值波幅；随后处死取材。采用ELISA测定血清TNF-α、IL-1β、IL-10、降钙素原、presepsin及肌肉IL-6；采用ICP-OES测定肌肉Cu、Fe、Zn；采用生化法测定组织MDA、GSH、CAT；采用苏木精–伊红（H&E）染色进行组织病理学评分（0–4分制，盲法评估）。样本量经G*Power先验效能分析确定。
研究结果：
3.1 炎症与脓毒症标志物：LPS组血清TNF-α、IL-1β、IL-10和presepsin水平显著高于对照组（分别为p = 0.038、p = 0.010、p = 0.042、p = 0.014）；LPS + MgM组血清IL-10水平亦显著高于对照组（p = 0.004）；LPS组肌肉IL-6水平高于对照组（p = 0.031）。与LPS组相比，LPS + MgM组血清TNF-α、IL-1β、降钙素原、presepsin及肌肉IL-6水平呈下降趋势，但差异均无统计学显著性。表明MgM对全身及局部炎症标志物的降低作用有限。
3.2 微量元素水平：与对照组相比，LPS组肌肉Fe水平显著升高，而Cu和Zn水平组间无显著差异。表明LPS急性内毒素血症主要引起肌肉铁潴留，MgM对微量元素水平的调节未见统计学意义。
3.3 肌电图结果：LPS组MUP波幅显著低于对照组（p = 0.003）及LPS + MgM组（p = 0.041）。表明MgM减轻了LPS所致的运动单位电位波幅下降，部分保留了神经肌肉电生理功能。
3.4 氧化应激水平：LPS组CAT和GSH水平显著高于对照组（分别为p = 0.015、p = 0.042）；LPS + MgM组CAT和MDA水平显著低于LPS组（分别为p = 0.037、p = 0.013）。表明LPS诱导了代偿性抗氧化反应，而MgM可降低脂质过氧化标志物MDA并使CAT趋于对照水平，提示其减轻氧化损伤。
3.5 组织病理学发现：对照组肌肉组织呈现正常组织学结构；LPS组可见严重肌纤维变性、严重水肿和中度炎症；LPS + MgM组上述改变较LPS组显著减轻。组织病理学评分显示，LPS组肌纤维变性、间质水肿和炎症评分均显著高于对照组（均p < 0.001），而LPS + MgM组三项评分均显著低于LPS组（均p < 0.05）。表明MgM可减轻急性内毒素血症所致骨骼肌结构损伤和炎症细胞浸润。
讨论与结论总结：讨论部分指出，MgM对骨骼肌完整性和电生理功能的有益作用是本研究的major findings之一，组织病理学改变减轻与MUP波幅改善提示MgM可能有助于在急性内毒素血症条件下保护骨骼肌的结构完整性与功能特性，其潜在保护作用可能超越组织形态学而涉及神经肌肉功能。在炎症反应方面，LPS诱导了全身与局部炎症相关改变，MgM给药后血清TNF-α、IL-1β及肌肉IL-6呈下降趋势但未达统计学显著性；IL-10在LPS组和LPS + MgM组均较对照组升高，可能反映急性内毒素血症期间促炎反应伴随的抗炎调节反应激活；LPS组血清presepsin显著升高支持该模型诱导了全身炎症反应。作者指出，促炎细胞因子未出现统计学显著降低，妨碍了关于MgM抗炎作用的明确结论。与既往研究比较，Wang等在不同镁盐（MgSO?、氯化镁（MgCl?）、葡萄糖酸镁（MgGlu））对LPS诱导脓毒性休克的保护作用中报道镁补充可部分抑制gasdermin D N端介导的细胞焦亡；Jiang等报道MgSO?在盲肠结扎穿孔（CLP）脓毒症大鼠中部分保留膈肌收缩力并减轻炎症反应，可能通过HMGB1/TLR4/NF-κB通路；Gu等报道MgSO?减轻LPS小鼠脓毒症相关急性肾损伤；Esen等报道MgSO?在腹腔感染性脓毒症大鼠模型中减轻血–脑屏障（BBB）通透性增加和脑水肿；Zhong等报道MgSO?改善组蛋白诱导的凝血功能障碍和肺损伤。作者强调，上述研究多采用MgSO?等无机镁盐、不同脓毒症模型、不同给药方案和观察指标，不能直接外推至MgM或本研究模型。关于微量元素，作者指出炎症反应期间铁代谢可能通过hepcidin–ferroportin调控轴发生改变，促进细胞内铁潴留，进而通过Fenton反应促进活性氧（ROS）生成而参与氧化性组织损伤；Cu和Zn稳态由不同机制调控，早期内毒素血症阶段未必出现显著变化；6 h的较短观察期可能限制了对微量元素稳态时间依赖性变化的检测。关于氧化应激，MDA升高趋势及MgM显著降低MDA提示MgM可能减轻氧化损伤；LPS组CAT和GSH升高可能反映代偿性抗氧化反应，MgM后CAT接近对照水平可能与氧化应激减轻有关。作者还引述了L-carvone、白藜芦醇、carnosol、白杨素、芦荟大黄素等抗氧化抗炎化合物减轻LPS诱导组织损伤的研究，但指出因化合物和模型不同，难以与MgM直接比较。关于MgM的选择依据，作者说明镁参与能量代谢和细胞酶促反应，苹果酸为TCA循环中间体并参与细胞能量代谢，故基于二者潜在互补生物学作用选择MgM；有机镁化合物的生物利用度优势尚未被一致证实，MgM优于其他镁盐尚未确立。MgM剂量参考既往有机镁化合物实验研究，200 mg/kg MgM约相当于31.1 mg/kg元素镁，与Ko?等所用约35.4 mg/kg/天元素镁相近，但本研究并非为确定最佳剂量而设计；LPS后1 h给药代表急性内毒素血症的早期干预而非已建立或晚期脓毒症的治疗。局限性包括：单次LPS剂量（8 mg/kg）和6 h观察时点使结论局限于急性期内毒素血症；缺乏单用MgM的健康对照组，未测定血清和骨骼肌镁水平，无法评估组织镁可利用度及区分镁与苹果酸的贡献；仅评估单一MgM剂量、单一给药时点和单一观察时间，无法评估剂量–反应关系、不同治疗方案效果和长期结局，样本量虽经先验效能分析支持（效能=92.37%），每组动物数较少可能限制较小生物学差异的检出，且未直接研究分子和细胞机制；仅纳入雄性大鼠，限制了对雌性动物的推广。结论部分译文：总之，研究人员的发现提示，在急性内毒素血症条件下，MgM可能对骨骼肌组织病理学、电生理功能和某些氧化应激参数产生有益作用。然而，大多数炎症标志物和微量元素未显示统计学显著变化。未来研究应探讨不同剂量和给药方案、更长随访期以及更贴近临床脓毒症的实验模型。此外，直接测定血清和组织镁水平将有助于评估MgM的生物利用度和组织分布。研究TLR4/NF-κB、Nrf2/HO-1和NLRP3信号通路以及线粒体功能和凋亡相关机制，也可能有助于阐明MgM作用的潜在机制。
