糖尿病合并COPD大鼠血IL-8和TNF-α的變化及卡托普利的保護作用

張淑靜 張磊 劉慕源

(中國人民解放軍925醫院呼吸內科，貴州 貴陽 550009)

隨著人們生活水平日益提高，糖尿病的發病率也隨之增長[1]。慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一種主要累及肺部、以氣流受限為特征，且氣流受限不完全可逆、呈進行性加重的疾病[2]。有研究[3]表明，糖尿病患者并發COPD的預后比普通的COPD患者差，高血糖狀態導致COPD患者病死率增加。潘林海[4]等研究了血清白細胞介素6(IL-6)在COPD合并糖尿病大鼠肺組織中的變化，表明COPD合并糖尿病大鼠肺組織IL-6的表達水平比單獨糖尿病或COPD大鼠顯著增高。IL-8和TNF-α是典型的炎癥因子[5]，但它們在糖尿病合并COPD中扮演的角色仍不十分清楚。本研究通過建立糖尿病合并COPD大鼠模型，研究IL-8和TNF-α在該模型大鼠血清的表達水平，并研究抗高血壓藥物卡托普利對糖尿病合并COPD大鼠的保護作用。

1 材料與方法

1.1實驗動物及材料 雄性SD大鼠60只，體質量(200±20) g，由昆明醫科大學實驗動物中心提供[許可證號：SCXK(滇)2011-0005]。所有的實驗操作、動物飼養、動物福利均已由貴州醫科大學動物倫理委員會批準。四氧嘧啶購于Sigma公司，卡托普利購于山東濰坊制藥廠。

1.2模型制作

1.2.1糖尿病模型 參照肖小華等的方法等制作[6]：將四氧嘧啶用生理鹽水新鮮配制成1%-3%溶液，大鼠在實驗前禁食不禁水24 h后，經尾靜脈注射四氧嘧啶40 mg/kg。注射后第3 d，測定血糖濃度>16.7 mmol/L并維持>2 w者，認為糖尿病造模成功。

1.2.2COPD模型 參照方蘇榕等的煙熏法制作[7]：將大鼠放入被動吸煙密封箱內(壓縮空氣霧化儀改裝)，實驗用煙為紅塔集團出品的紅塔牌過濾嘴香煙(焦油含量12 mg，煙氣煙堿含量1 mg，煙氣一氧化碳含量12 mg)，10支/次，1 h/次，2次/d，2 次間隔時間8 h，共70 d。

1.2.3糖尿病合并COPD模型 按上述方法，在糖尿病大鼠造模成功后，采用煙熏法制作COPD并糖尿病大鼠模型。

1.3分組 所有動物按照隨機的原則分為4組：正常組(n=10)；糖尿病組(n=10)；COPD組(n=10)；模型組(n=10)。另取模型組大鼠20只，平均分為對照組和卡托普利組。造模成功后，通過灌胃分別給予生理鹽水溶液或卡托普利溶液[5 mg(kg·d)]，連續灌胃7 d。

1.4檢測指標

1.4.1血清IL-8和TNF-α水平 從大鼠眼后眶靜脈叢取血，室溫放置，待血液凝固析出血清后，取血清，10 000 rpm 冷凍離心10 min，取上清冷凍保存于-80 ℃待用。采用酶聯免疫吸附法(ELISA)檢測血清IL-8和TNF-α的含量，操作嚴格按照放射免疫試劑盒操作說明書進行(武漢優爾生科)。

1.4.2肺組織病理檢查 大鼠斷頸處死，打開胸腔，完整取出肺，用甲醛固定后，盡量取左下肺同一位置的肺組織行常規石蠟包埋、切片，HE染色。

2 結 果

2.1各組血清IL-8和TNF-α水平比較 IL-8和TNF-α在正常組血清中表達水平很低，糖尿病組中，IL-8和TNF-α的表達量同正常組相比沒有顯著性(P>0.05)。而COPD組以及模型組中IL-8和TNF-α的表達水平均有顯著上升(P<0.001)。模型組IL-8表達量比單純COPD模型顯著增高(P<0.01)，而TNF-α的表達量在這兩組模型中卻沒有顯著差異(P> 0.05)。見表1。

表1 各組血清中IL-8、TNF-α的表達水平

注：與正常組比較，①P>0.05；與正常組及糖尿病組比較,②P<0.01；與COPD組比較,③P<0.01；與COPD組比較,④P>0.05。

2.2各組肺部組織病理變化比較 正常組及糖尿病組支氣管管腔、上皮及肺泡結構完整，纖毛排列整齊，管壁未見增厚，黏膜下層未見炎性細胞浸潤；COPD組黏膜下有較多炎性細胞浸潤，管壁增厚；模型組上皮細胞明顯脫落，管壁明顯增厚，黏膜下層可見大量炎性細胞浸潤。見圖1。

注：A：正常組；B：糖尿病組；C：COPD組；D：模型組。圖1 各組肺部組織病理檢查結果(100×)

2.3卡托普利對COPD并糖尿病大鼠模型的保護作用 灌胃7 d后，卡托普利組血清IL-8、TNF-α的表達水平顯著低于對照組(P<0.05)。見表2。 同時肺組織切片觀察也發現，對照組肺組織中管壁明顯增厚，黏膜下層可見大量炎性細胞浸潤(圖2a)。而卡托普利組僅見少量的炎性細胞浸潤(圖2b)。

表2 模型組卡托普利治療后細胞因子表達水平

注：與正常組比較*P<0.05。

注：A：對照組；B：卡托普利組。圖2 兩組肺組織病理檢查結果(100×)

3 討 論

氣道、肺實質及肺血管的慢性炎癥是COPD的特征性改變，炎癥在COPD的致病過程中發揮了重要的作用。IL-8是巨噬細胞和上皮細胞等分泌的細胞因子，對中性粒細胞具有強烈的趨化作用，并有很強的促血管生成能力。有研究表明，IL-8在小支氣管炎和囊性纖維化的發病中起重要作用[8]。COPD患者血清IL-8水平隨著COPD分級的不斷增加，提示其變化與肺功能損害程度相關[9]。而糖尿病也會在COPD的發生、發展中起到很重要的作用[10]。本研究結果表明，模型組血清IL-8和TNF-α表達水平顯著高于糖尿病組或COPD組，提示合并糖尿病可使COPD患者血清中IL-8和TNF-α的表達上升；而模型組大鼠血清IL-8水平比COPD組明顯增高，提示糖尿病加重COPD可能與其血清中IL-8的表達上升有關。肺組織切片觀察也發現，模型組大鼠的肺部具有明顯炎癥、出血及肺泡壁增厚，表明存在明顯的炎癥。

卡托普利是一種血管緊張素轉化酶抑制劑，常用于治療高血壓和某些類型的充血性心力衰竭[11]。有研究表明，卡托普利除了在心腦血管方面的作用外，在免疫方面也發揮著重要的功能，如抑制內毒素引起的炎癥反應[12]。卡托普利能夠改善COPD患者運動時的肺部血流動力學及肺組織氧合狀態[13]。在本研究中，卡托普利灌胃后能夠顯著下調模型組大鼠血清IL-8和TNF-α的表達水平，卡托普利可能是通過抑制NF-kB信號通路，進而抑制炎癥因子的產生[12]，但是卡托普利確切的抗炎機制還不十分明確，尤其是在COPD中的保護作用的機制有待進一步的研究。該研究表明，卡托普利灌胃后能夠顯著降低模型組的IL-8和TNF-α的表達量，并減弱肺組織中的炎癥。

綜上所述，合并糖尿病可使COPD患者血清中IL-8和TNF-α的表達上升；而卡托普利能降低糖尿病合并COPD患者血清IL-8和TNF-α水平，從而起到一定的抗炎作用，但其可能的作用機制還有待于進一步的研究去證實。