《中国心血管健康与疾病报告2021》^[1]指出：心血管病是目前导致中国居民死亡的首要因素，现约3.30亿人患有心血管疾病，且患病率及病死率总体呈上升趋势，已经成为重大的公共卫生问题，是发展中国医疗卫生事业的巨大挑战，防治心血管病刻不容缓。而几乎所有的心血管疾病最终都会导致心力衰竭的发生，正性心力药物是临床治疗心力衰竭的重要手段之一，如2021年美国FDA批准的新药维立西胍（Vericiguat）。该类药物主要通过增强心肌收缩力、改善患者血流动力学发挥作用^[2]。因此，心脏正性肌力的创新药物研发对保障心血管疾病患者的健康、提高患者生活质量具有重要意义。

粪便因其含有多样化及功能化的化合物（肠道菌群代谢物），在治疗疾病方面发挥着巨大作用，是新药发现的源泉和宝库^[3]。“粪便”中药历史悠久，源远流长，在传统中医药应用中占有举足轻重的地位，具有浓厚的中医特色。近年来，肠道菌群及其代谢产物与肠道生态系统平衡的深入研究拓展了粪便类中药新概念，也为粪便入药的研究和应用提供了新的契机和广阔的前景。已有研究表明^[4]，三叶虫茶能够调节血浆中神经肽和细胞因子的水平，通过升高血浆血管紧张素II（AngII）水平，降低降钙素相关基因肽和白细胞介素-2（IL-2）的含量，发挥对肾性高血压大鼠的降压效果，并实现长期的稳压作用。周卫等^[5]发现，蒲黄-五灵脂提取物能够显著降低急性血瘀模型大鼠的全血黏度以及血沉和红细胞积压，并对二磷酸腺苷诱导的家兔体外血小板聚集具有显著的抑制作用。唐绪刚等^[6]报道五灵脂水提物能降低细胞间黏附分子-1的表达水平，减轻血管内皮的病理性变化，从而改善大鼠动脉粥样硬化。

美洲大蠊（Periplaneta americana L.），俗称蟑螂，为昆虫纲有翅亚纲蜚蠊目蜚蠊科大蠊属昆虫。美洲大蠊入药始载于《神农本草经》，主要用于治疗症瘕积聚、小儿疽积和疮痈肿毒等^[7]。现代药理研究表明，美洲大蠊具有创伤修复、抗菌、抗病毒、抗肿瘤^[8-10]等良好的生物活性。以美洲大蠊为主要原料制成的心脉隆注射液对心血管系统疾病具有广泛预防和治疗作用，能够降低慢性心力衰竭患者的心脏压力负荷，改善心功能^[11-13]。课题组已从美洲大蠊粪便中分离并鉴定了包括多种喹啉酮类在内的12个化合物，明确了美洲大蠊粪便提取物（PAF）具有明显的DPPH自由基清除作用^[14]。有研究表明，多种喹啉酮衍生物具有正性肌力活性，可在治疗心力衰竭疾病方面发挥作用^[15]。在此基础上，本研究通过建立大鼠离体心脏灌流模型，以各组左室收缩压（LVSP）、左心室压力最大上升和下降速率（±dp/dtmax）、心率（HR）等为检测指标，进一步开展了PAF对大鼠正常离体心脏功能作用的探究。

1 仪器与材料 1.1 仪器

LQ-C50001电子天平（中国深圳市飞亚衡器有限公司），KQ-1000DE数控超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司），R-220 SE旋转蒸发仪（瑞士BUCH公司），EYELA溶媒回收系统、EYELA冷冻干燥机（东京理化株式会社），AL204万分之一天平、MS105DU十万分之一天平（瑞士METTLER TOLEDO公司），Milli-Q超纯水仪（美国Millipore公司），Vortex-Genie 2涡旋振荡器（美国Scientific Industries公司），LGF I型Langendorff离体心脏灌流装置（澳大利亚AD Instruments公司），Genie Touch^TM注射泵（美国Kent Scientific公司）。

1.2 动物

SPF级雄性SD大鼠10只，体质量280~300 g，购自中国食品药品检定研究院（大兴），动物生产许可证号：SCXK（京）2010-0009，适应性饲养3 d，自由摄食摄水。动物实验研究符合动物伦理指导原则，审批号为TCM-LAEC2022106。实验过程中，3只SD大鼠离体心脏灌流模型建立失败，实际用于研究的大鼠为7只。

1.3 试剂与材料

无水乙醇（分析纯，天津市康科德科技有限公司），D101大孔吸附树脂（天津海光化工有限公司），氯化钠、氯化钾、碳酸氢钠（分析级，博欧特化工贸易有限公司），硫酸镁（分析级，天津市光复科技发展有限公司），无水磷酸氢二钾、结晶氯化钙（分析级，天津百伦斯生物技术有限公司），无水葡萄糖（分析级，天津市大茂化学试剂厂），二甲基亚砜（DMSO，分析级，美国Sigma-Aldrich公司），心脉隆注射液（云南腾药制药股份有限公司），95% CO₂+5% O₂混合气体（天津市华明气体销售有限公司）。

本研究所用美洲大蠊粪便为云南腾药制药股份有限公司石头山美洲大蠊良好农业规范（GAP）养殖基地提供的成虫期美洲大蠊粪便，美洲大蠊的饲养条件严格按照GAP标准执行。将收集的美洲大蠊粪便中的虫体、虫皮拣选去除，备用。

2 实验方法 2.1 PAF的制备

取美洲大蠊成虫粪便2 kg，置于容器中，提取2次，每次加入70%乙醇16 L，超声提取1 h，经纱布滤出提取液，布氏漏斗抽滤，合并2次滤液，减压回收溶剂，得浸膏；浸膏中加入10倍量的水混悬，上样于1 kgD101大孔吸附树脂，依次用约5 L水和95%乙醇洗脱，收集95%乙醇洗脱溶液，减压回收溶剂，得95%乙醇部分的浸膏，冷冻干燥，得PAF。

2.2 Kreb’s-Henseleit（K-H）液制备

精密称取NaCl 6.90 g，KCl 3.50 g，NaHCO₃ 2.02 g，KH₂PO₄ 0.16 g，MgSO₄·7H₂O 0.30 g、结晶氯化钙0.26 g、无水葡萄糖2.00 g，充分溶解于水中并定容至1 L，持续通入95% O₂+5% CO₂混合气预饱和（充气约1 h），得K-H液。

2.3 试药制备

空白对照组：精密吸取DMSO 50 μL，加入适量预先充气的K-H液，混匀，制得10 μL/mL DMSO的空白对照试药。

阳性对照组：精密吸取心脉隆注射液200 μL，加入适量预先充气的K-H液，混匀，制得2 mg/mL的阳性对照试药。

PAF组：精密称取PAF 10 mg，加入200 μL DMSO溶解，摇匀，得储备液；分别取适量储备液，加DMSO至50 μL，再加入适量预先充氧的K-H液，混匀，制得0.1、0.2、0.5 mg/mL的低、中、高剂量PAF试药。

2.4 离体心脏灌注模型建立

本实验参照文献[16-17]的方法，制备Langendorff离体心脏灌注模型并进行给药实验。颈椎脱臼处死SD大鼠，仰卧位固定，开胸，剪断主动脉（预留约1 cm）和上、下腔静脉，摘取心脏并立即放入预冷的4 ℃ K-H液中停搏，小心挤压心脏以排出余血；将主动脉套管连接到Langendorff离体心脏灌流装置上，分离预留的主动脉，逆行插管于套管上，在3~4 s后心脏即可恢复搏动，结扎固定。左心耳根处戳小孔，将球囊插入小孔，经由左心房通过房室瓣插入左心室。计算机运行Labchart软件实时采集并处理获取的信号。

离体心脏悬挂后，向球囊内注入蒸馏水，使其在离体心脏的左心室中充盈，恒流模式下调节K-H液流量约10 mL/min，待灌注压稳定后，切换至恒压模式持续灌注。离体心脏经约20~30 min恢复稳定后，即可进行给药实验。

以恒压灌流过程中实时测量1 min的灌流液量为准，以其流速的二十分之一计算给药流速（确保不会引起灌注压变化，同时保证DMSO的浓度小于千分之一）。待心脏稳定后，用Genie Touch^TM注射泵依次给予“2.3”项下制备的空白对照试药，不同浓度的PAF试药，阳性对照试药各5 min。

2.5 计算方法及统计学方法

选取空白对照组、阳性对照组、PAF组的信号平坦稳定段，各测定约20 s时长给药前后评价指标值，结果以平均值±标准差（x±s）表示。各参数变化率的计算公式如下：

(1)

通过SPSS Statistics 21.0软件进行统计分析，分析结果均以均值±标准差（x±s）表示，给药前后比较采用配对t检验，多组间比较采用单因素方差分析。通过GraphPad Prism 8.0.1呈现。

3 结果

通过Labchart软件采集的正常大鼠离体心脏血流动力学参数见表 1。给药后，PAF各剂量组在不同程度上引起了LVSP、+dp/dtmax和-dp/dtmax的显著升高，具有统计学意义。其中，以PAF高剂量组的变化最为显著，给药后，PAF能够明显升高LVSP（P < 0.01）以及+dp/dtmax（P < 0.01）和-dp/dtmax（P < 0.01），表现出明显的正性肌力作用。与此同时，PAF组在给药后并未引起离体心脏的心率产生明显变化，与阳性药存在明显差异。

进一步对上述主要指标的变化率进行对比分析，结果见表 2。相比于对照组，PAF各组在不同程度上升高了LVSP以及±dp/dtmax的变化率，其中，以高剂量组的效果最为突出，能够极显著的升高LVSP（P < 0.01）以及±dp/dtmax（P < 0.01），产生明显的正性肌力作用，并且PAF在整体上表现出了一定程度的剂量依赖性。而更为突出的是，PAF各组与阳性对照组的心率变化率相比存在显著的差异。

4 讨论与结论

实验通过构建SD大鼠离体心脏灌流模型观察PAF对大鼠正常离体心脏血流动力学的影响，通过LVSP以及±dp/dtmax反映了心脏收缩功能。实验结果表明，PAF具有正性肌力作用，可增强心脏收缩功能，呈现出一定程度的剂量依赖性，以0.5 mg/mL的高剂量作用效果最为显著，且尚未发现明显的不良反应。与阳性对照组不同的是，PAF组未引起心率的变化。研究表明，心率加快在一定程度上可以增加心肌耗氧量，同时也会增加心脏负荷，加重心力衰竭的发展^[18-19]，这提示PAF可能不会对心脏产生不良反应。

Langendorff离体心脏灌流模型是心血管研究领域最为广泛的一种实验模型^[20]。该方法最大的优势在于制备简单、成本低、可重复性高，能够获得独立的心脏生理功能数据。但在实验过程中，制备稳定模型，除了熟练掌握制备模型的技巧外，还要注意灌流液的制备、温度、球囊大小、灌流系统的清洁等因素的影响。研究采用改良K-H液进行离体心脏灌流，提前对灌流液持续通入95% O₂+5% CO₂混合气体，即可保证含氧灌注，同时能够调节pH接近正常生理状态7.2~7.4^[21]。采用37.5 ℃循环水浴和保温套维持灌流液和离体心脏的温度，避免温度变化影响心肌收缩和心率稳定状态。球囊大小与左心室大小相适应，保证充分传导心室压。此外，Langendorff离体模型失败的最常见的因素之一是微生物感染，微生物所释放的内毒素可以明显影响心脏生理功能的表现，对实验结果产生不利影响。每次使用灌流系统后，需用大量超纯水冲洗管路，避免盐沉积和葡萄糖残留在管路中，影响数据的准确性。

研究通过大鼠离体心脏灌流系统对PAF的正性肌力作用进行了初步探索，为美洲大蠊粪便抗心衰应用提供了基础数据。粪便类药物作为中药所特有的组成部分在中医中的应用历史较早，包含了蛋白质、无机物、脂肪、未消化的食物纤维、以及从肠道脱落的细胞和死掉的细菌、维生素等多种物质；涵盖了寒、热、温、凉不同药性，酸、苦、甘、辛、咸不同药味，以及肝（胆）、心（心包）、脾（胃）、肺（大肠）、肾（膀胱）不同归属经脉，可见其适用范围之广泛^[22]。现在亦是新药开发的宝库，尤其是其中的肠道菌群及其代谢产物拥有巨大的潜在药用研究价值。本研究另辟蹊径地由粪便提取物的强心功能研究入手为深入发掘美洲大蠊广泛药理活性提供了一个新颖的角度。