糖尿病合并COPD大鼠血IL-8和TNF-α的变化及卡托普利的保护作用

张淑静 张磊 刘慕源

(中国人民解放军925医院呼吸内科，贵州 贵阳 550009)

随着人们生活水平日益提高，糖尿病的发病率也随之增长[1]。慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一种主要累及肺部、以气流受限为特征，且气流受限不完全可逆、呈进行性加重的疾病[2]。有研究[3]表明，糖尿病患者并发COPD的预后比普通的COPD患者差，高血糖状态导致COPD患者病死率增加。潘林海[4]等研究了血清白细胞介素6(IL-6)在COPD合并糖尿病大鼠肺组织中的变化，表明COPD合并糖尿病大鼠肺组织IL-6的表达水平比单独糖尿病或COPD大鼠显著增高。IL-8和TNF-α是典型的炎症因子[5]，但它们在糖尿病合并COPD中扮演的角色仍不十分清楚。本研究通过建立糖尿病合并COPD大鼠模型，研究IL-8和TNF-α在该模型大鼠血清的表达水平，并研究抗高血压药物卡托普利对糖尿病合并COPD大鼠的保护作用。

1 材料与方法

1.1实验动物及材料 雄性SD大鼠60只，体质量(200±20) g，由昆明医科大学实验动物中心提供[许可证号：SCXK(滇)2011-0005]。所有的实验操作、动物饲养、动物福利均已由贵州医科大学动物伦理委员会批准。四氧嘧啶购于Sigma公司，卡托普利购于山东潍坊制药厂。

1.2模型制作

1.2.1糖尿病模型 参照肖小华等的方法等制作[6]：将四氧嘧啶用生理盐水新鲜配制成1%-3%溶液，大鼠在实验前禁食不禁水24 h后，经尾静脉注射四氧嘧啶40 mg/kg。注射后第3 d，测定血糖浓度>16.7 mmol/L并维持>2 w者，认为糖尿病造模成功。

1.2.2COPD模型 参照方苏榕等的烟熏法制作[7]：将大鼠放入被动吸烟密封箱内(压缩空气雾化仪改装)，实验用烟为红塔集团出品的红塔牌过滤嘴香烟(焦油含量12 mg，烟气烟碱含量1 mg，烟气一氧化碳含量12 mg)，10支/次，1 h/次，2次/d，2 次间隔时间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，采用烟熏法制作COPD并糖尿病大鼠模型。

1.3分组 所有动物按照随机的原则分为4组：正常组(n=10)；糖尿病组(n=10)；COPD组(n=10)；模型组(n=10)。另取模型组大鼠20只，平均分为对照组和卡托普利组。造模成功后，通过灌胃分别给予生理盐水溶液或卡托普利溶液[5 mg(kg·d)]，连续灌胃7 d。

1.4检测指标

1.4.1血清IL-8和TNF-α水平 从大鼠眼后眶静脉丛取血，室温放置，待血液凝固析出血清后，取血清，10 000 rpm 冷冻离心10 min，取上清冷冻保存于-80 ℃待用。采用酶联免疫吸附法(ELISA)检测血清IL-8和TNF-α的含量，操作严格按照放射免疫试剂盒操作说明书进行(武汉优尔生科)。

1.4.2肺组织病理检查 大鼠断颈处死，打开胸腔，完整取出肺，用甲醛固定后，尽量取左下肺同一位置的肺组织行常规石蜡包埋、切片，HE染色。

2 结 果

2.1各组血清IL-8和TNF-α水平比较 IL-8和TNF-α在正常组血清中表达水平很低，糖尿病组中，IL-8和TNF-α的表达量同正常组相比没有显著性(P>0.05)。而COPD组以及模型组中IL-8和TNF-α的表达水平均有显著上升(P<0.001)。模型组IL-8表达量比单纯COPD模型显著增高(P<0.01)，而TNF-α的表达量在这两组模型中却没有显著差异(P> 0.05)。见表1。

表1 各组血清中IL-8、TNF-α的表达水平

注：与正常组比较，①P>0.05；与正常组及糖尿病组比较,②P<0.01；与COPD组比较,③P<0.01；与COPD组比较,④P>0.05。

2.2各组肺部组织病理变化比较 正常组及糖尿病组支气管管腔、上皮及肺泡结构完整，纤毛排列整齐，管壁未见增厚，黏膜下层未见炎性细胞浸润；COPD组黏膜下有较多炎性细胞浸润，管壁增厚；模型组上皮细胞明显脱落，管壁明显增厚，黏膜下层可见大量炎性细胞浸润。见图1。

注：A：正常组；B：糖尿病组；C：COPD组；D：模型组。图1 各组肺部组织病理检查结果(100×)

2.3卡托普利对COPD并糖尿病大鼠模型的保护作用 灌胃7 d后，卡托普利组血清IL-8、TNF-α的表达水平显著低于对照组(P<0.05)。见表2。 同时肺组织切片观察也发现，对照组肺组织中管壁明显增厚，黏膜下层可见大量炎性细胞浸润(图2a)。而卡托普利组仅见少量的炎性细胞浸润(图2b)。

表2 模型组卡托普利治疗后细胞因子表达水平

注：与正常组比较*P<0.05。

注：A：对照组；B：卡托普利组。图2 两组肺组织病理检查结果(100×)

3 讨 论

气道、肺实质及肺血管的慢性炎症是COPD的特征性改变，炎症在COPD的致病过程中发挥了重要的作用。IL-8是巨噬细胞和上皮细胞等分泌的细胞因子，对中性粒细胞具有强烈的趋化作用，并有很强的促血管生成能力。有研究表明，IL-8在小支气管炎和囊性纤维化的发病中起重要作用[8]。COPD患者血清IL-8水平随着COPD分级的不断增加，提示其变化与肺功能损害程度相关[9]。而糖尿病也会在COPD的发生、发展中起到很重要的作用[10]。本研究结果表明，模型组血清IL-8和TNF-α表达水平显著高于糖尿病组或COPD组，提示合并糖尿病可使COPD患者血清中IL-8和TNF-α的表达上升；而模型组大鼠血清IL-8水平比COPD组明显增高，提示糖尿病加重COPD可能与其血清中IL-8的表达上升有关。肺组织切片观察也发现，模型组大鼠的肺部具有明显炎症、出血及肺泡壁增厚，表明存在明显的炎症。

卡托普利是一种血管紧张素转化酶抑制剂，常用于治疗高血压和某些类型的充血性心力衰竭[11]。有研究表明，卡托普利除了在心脑血管方面的作用外，在免疫方面也发挥着重要的功能，如抑制内毒素引起的炎症反应[12]。卡托普利能够改善COPD患者运动时的肺部血流动力学及肺组织氧合状态[13]。在本研究中，卡托普利灌胃后能够显著下调模型组大鼠血清IL-8和TNF-α的表达水平，卡托普利可能是通过抑制NF-kB信号通路，进而抑制炎症因子的产生[12]，但是卡托普利确切的抗炎机制还不十分明确，尤其是在COPD中的保护作用的机制有待进一步的研究。该研究表明，卡托普利灌胃后能够显著降低模型组的IL-8和TNF-α的表达量，并减弱肺组织中的炎症。

综上所述，合并糖尿病可使COPD患者血清中IL-8和TNF-α的表达上升；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，从而起到一定的抗炎作用，但其可能的作用机制还有待于进一步的研究去证实。