卡托普利作用不同时间点糖尿病合并慢性阻塞性肺疾病模型大鼠血清中IL-8和TNF-α变化趋势研究

张淑静 郭小平 黄志坚 蒋芸

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmoriary disease, COPD)是临床上常见呼吸系统疾病，其病因与有害气体或颗粒引起的异常炎症反应相关，该疾病并发症中，糖尿病(diabetic mellitus, DM)发病率最高[1]。DM合并COPD的发生和进展受患者肺功能、炎症反应、致病菌感染的影响，因此需通过对以上因素进行合理控制达到治疗目的[2]。卡托普利(Captopril)是一种血管紧张素转换酶抑制剂，广泛应用于心脑血管疾病的治疗[3]。相关研究显示：卡托普利不但可治疗糖尿病，还可有效保护糖尿病患者肾功能，还可减轻辐射引起的肺损伤，改善氧化剂-抗氧化剂和促炎因子-抑炎因子的不平衡[4-6]。本研究采用卡托普利对DM合并COPD模型进行干预，通过检测不同时间点大鼠血清中IL-8和TNF-α的水平从而对其治疗效果进行分析。

资料与方法

一、研究对象与分组

雄性Sprague Dawley大鼠(购自昆明医科大学实验动物中心，许可证批号：SCXK(滇)2011-0005)，体重约200±20 g，根据随机数字表法平均分为3组，每组20只，分别为Control组、DM+COPD模型组、Captopril治疗组。

二、方法

1 糖尿病模型建立[7]

采用静脉内注射链脲佐菌素建立糖尿病模型，采用雄性Sprague-Dawley大鼠，在诱导糖尿病前将研究动物禁食12小时，然后对其腹膜注射溶于柠檬酸盐缓冲液(pH 4.5)的链脲佐菌素(Sigma，USA)(70 mg/kg)，对照组注射等量溶剂柠檬酸盐缓冲，连续4 w，从研究动物的尾静脉收集血液样品，检测其血糖浓度≥16.7 mmol/L并维持>2 w时，以证实糖尿病诱导成功。

2 慢性阻塞性肺疾病(COPD)模型建立[8]

将大鼠置于吸烟装置中接触香烟烟雾(香烟产生8 mg焦油，0.8 mg尼古丁和10 mg一氧化碳)由石家庄金阳科技有限公司制造(型号：JY-01，中国石家庄)，连续燃烧20支香烟，并将其与氧气一起吹入吸烟装置中，使大鼠与香烟烟雾接触，每次1小时，每天2次，每周5 d，共70 d。

3 糖尿病合并COPD模型建立

合并模型组大鼠均在糖尿病模型造模成功后进行COPD模型建立。

4 卡托普利干预

造模成功后，根据实验设置分别给予各组大鼠生理盐水溶液或卡托普利溶液(5 mg/kg/d)灌胃，连续6 w。

三、检测指标

1 IL-8和TNF-α含量检测

分别于造模前(干预前1 d)、干预后1 w、2 w、4 w、6 w清晨灌胃前通过尾静脉取血，室温下离心15 min取血清，大鼠ELISA试剂盒(购自武汉优尔生科技股份有限公司)检测血清中IL-8和TNF-α的含量，检测步骤严格按照试剂盒说明进行操作；灌胃及取血结束后，断颈法处死各组大鼠，打开胸腔，各组大鼠取同一部分肺组织，研磨成组织匀浆后，相同方法检测大鼠肺组织中IL-8和TNF-α的含量。

2 大鼠空腹血糖(fasting plasma glucose, FPG)检测

分别于造模前、干预前1 d、和治疗6 w后，空腹状态尾静脉取血液于抗凝管中，迅速离心，取血浆，血糖仪分别检测三组大鼠造模前、治疗前1 d和治疗6 w后FPG值。

3 大鼠肺组织HE染色

灌胃及取血结束后，断颈法处死各组大鼠后，打开胸腔，取出完整肺组织，取右肺固定，根据石蜡切片常规制作步骤依次进行脱水、透明、浸蜡、包埋、切片、染色等，然后在光学显微镜下观察并拍照。

4 肺组织病理学评分

采用双盲法，由我院病理科2位医师按照表1肺组织病理学评分标准独立对HE染色切片进行评分，每个评分项目取均值。总分计算公式=A+3(B+C)+D+E(得分范围：0～26分)(见表1)。

表1 肺组织病理学评分标准[9]

四、统计学方法

结 果

一、各组大鼠不同时间点血清中IL-8的水平比较

卡托普利干预前1 d，与Control组相比，DM+COPD模型组和Captopril治疗组大鼠血清中IL-8的水平均显著增加(P均<0.05)，而后两组相比差异无统计学意义(P均>0.05)；卡托普利干预1 w～6 w后，与Control组相比，DM+COPD模型组和Captopril治疗组大鼠血清中IL-8的水平均显著增加(P均<0.05)，而与DM+COPD模型组相比，Captopril治疗组上述指标显著均降低(P均<0.05)；Control组和DM+COPD模型组大鼠血清中IL-8的水平与时间无显著相关性(rc=0.617，Pc=0.115；rD+C=0.018，PD+C=0.789)，而Captopril治疗组则IL-8的水平则随时间延长而逐渐降低，呈显著负相关(r=-0.901，P=0.014)(见表2)。

表2 各组大鼠不同时间点血清中IL-8的水平比较

二、各组大鼠不同时间点血清中TNF-α的水平比较

卡托普利干预前1 d，与Control组相比，DM+COPD模型组和Captopril治疗组大鼠血清中TNF-α的水平均显著增加(P均<0.05)，而后两组相比差异无统计学意义(P均>0.05)；卡托普利干预1 w～6 w后，与Control组相比，DM+COPD模型组和Captopril治疗组大鼠血清中TNF-α的水平均显著增加(P均<0.05)，而与DM+COPD模型组相比，Captopril治疗组上述指标显著均降低(P均<0.05)；Control组和DM+COPD模型组大鼠血清中TNF-α的水平与时间无显著相关性(rC=0.476，PC=0.197；rD+C=0.037，PD+C=0.757)，而Captopril治疗组则IL-8的水平则随时间延长而逐渐降低，呈显著负相关(r=-0.991，P=0.0004)(见表3)。

表3 各组大鼠不同时间点血清中TNF-α的水平比较

三、三组大鼠血糖指标检测结果比较

造模前三组大鼠FPG水平比较差异无统计学意义(P>0.05)，治疗前1 d，与Control组相比，DM+COPD对照组和Captopril治疗组FPG水平均显著上升(P<0.05)，而后两组相比差异无统计学意义(P>0.05)；治疗后6 w，DM+COPD模型组和Captopril治疗组FPG水平仍较Control组上升(P<0.05)，而Captopril治疗组FPG水平较DM+COPD模型组显著下降(P<0.05)(见表4)。

表4 三大鼠血糖指标检测结果比较

四、各组大鼠肺组织中IL-8和TNF-α含量比较

与Control组相比，DM+COPD模型组和Captopril治疗组大鼠肺组织中IL-8和TNF-α含量均显著增加(P<0.05)，且DM+COPD组也分别较DM对照组和COPD对照组显著增加(P<0.05)，而经Captopril治疗后，治疗组大鼠肺组织中IL-8和TNF-α含量较DM+COPD模型组显著降低(P<0.05)(见表5)。

表5 各组大鼠肺组织中IL-8和TNF-α含量比较

五、三组大鼠肺组织病理学评分结果比较

DM+COPD模型组和Captopril治疗组大鼠肺组织病理学评分分别为(13.91±2.07)分和(8.46±1.13)分，均较对照组(0分)显著增加(P<0.05)；而经Captopril治疗后，治疗组大鼠肺组织病理学评分(8.46±1.13)分较DM+COPD模型组(13.91±2.07)分,显著降低，以上差异均具有统计学意义(P<0.05)。

六、肺组织和血清中炎性因子变化相关性分析

相关性分析结果显示：大鼠肺组织中炎症因子IL-8、TNF-α变化与血清中炎性因子变化均呈显著正相关(rIL-8=0.517，PIL-8=0.033；rTNF-α=0.643，PTNF-α=0.014)。

讨 论

慢性阻塞性肺疾病是临床呼吸系统多发疾病，易发于男性吸烟者、粉尘、烟雾、有害气体环境作业者以及污染环境长期接触者，其发病率及死亡率均较高,且呈逐年上升趋势[10-11]。随着病程的增加，该疾病患者肺部受到严重损害，功能逐渐丧失，另外，该疾病还可引发多种常见全身性疾病的发生，如：其常见合并症——糖尿病[12]。相关研究提出，慢性阻塞性肺疾病的发病原因与慢性异常炎症反应密切相关，该疾病患者炎症不仅体现在肺部，极易引发全身炎症[13]。因此，可有效控制炎症的治疗方式则极大可能是治疗COPD合并DM疾病的有效方式。

目前卡托普利作用于COPD和DM单一疾病的治疗的相关研究较多，其作用剂量不固定(1.5mg/kg～15mg/kg)，本研究经预实验确定采用剂量为5 mg/kg卡托普利对糖尿病合并慢性阻塞性肺疾病模型大鼠进行干预治疗，结果显示：经Captopril治疗1 w～6 w后，与DM+COPD模型组相比，治疗组大鼠血清中IL-8和TNF-α含量均较DM+COPD对照组显著降低(P<0.05)，表明：卡托普利可显著改善大鼠血清中炎症反应相关指标，其对COPD合并DM疾病具有显著治疗效果。另外，Control组和DM+COPD模型组大鼠血清中IL-8和TNF-α的水平在不同时间点变化均不显著，Captopril治疗组从第1 w～6 w血清中IL-8和TNF-α的水平随时间延长呈降低趋势，表明随着卡托普利作用时间的延长，其对COPD合并DM疾病的治疗效果也逐渐增强。治疗结束后，Captopril治疗组大鼠肺组织中IL-8和TNF-α含量和肺组织病理学评分均较DM+COPD对照组显著降低，差异均具有统计学意义(P<0.05)，表明卡托普利可显著改善大鼠肺组织中炎症反应相关指标以及病理学状况。相关研究认为：糖尿病患者通常伴随着全身炎症反应的发生，而COPD的发病也不只是单纯的气道炎症，也与全身炎症反应的发生密切相关[12，14]。结合相关研究结论，我们推测：卡托普利作为一种血管紧张素转换酶抑制剂，可通过减缓气道平滑肌与肺血管的收缩作用，抑制微血管渗透，降低炎症反应水平，从而对COPD的合并DM疾病具有显著临床干预效果[15-16]。

目前卡托普利应用于改善糖尿病、高血压患者血糖、血压水平以及对糖尿病患者发挥心、肾保护作用等相关研究已较为成熟，尤其是卡托普利与其他药物联用对糖尿病相关疾病的作用效果分析为该药物的热点研究内容。本研究中卡托普利对DM合并COPD大鼠血糖影响结果显示：治疗前1 d，与Control组相比，DM+COPD对照组和Captopril治疗组FPG水平均显著上升(P<0.05)，而治疗后6 w，DM+COPD模型组和Captopril治疗组FPG水平仍较Control组上升(P<0.05)，而Captopril治疗组FPG水平较DM+COPD模型组显著下降(P<0.05)，表明：应用卡托普利治疗后，DM合并COPD大鼠血糖水平改善显著，与前人研究结果一致。但可能由于作用时长有限，Captopril治疗组DM合并COPD大鼠血糖水平与正常大鼠血糖水平仍存在较大差距，因此卡托普利是否可以将DM合并COPD大鼠降至或接近正常水平，仍需进一步研究。相关研究认为：糖尿病患者通常伴随着全身炎症反应的发生，而COPD的发病也不只是单纯的气道炎症，也与全身炎症反应的发生密切相关[15-16]，结合上述结果我们推测：卡托普利可能通过中断血管紧张素Ⅰ转换为Ⅱ的过程，从而减缓了血管紧张素Ⅱ对DM合并COPD疾病恶化的促进作用，并一定程度上抑制了大鼠全身炎症反应水平，从而改善DM合并COPD大鼠的血糖水平及肺组织病理学状态，其相关作用通路及调控的分子机制仍需进一步分析。另外，相关性分析结果显示：肺组织和血清IL-8和TNF-α的变化均呈显著正相关(P均<0.05)，表明可通过观察DM合并COPD患者血清中炎性因子的变化趋势，从而对患者病程进行初步评估和诊断或对该疾病新药物作用效果进行评价。

本研究不足之处在于所设置研究时长较短，在所研究时间范围内卡托普利作用效果呈递增趋势，未获得其作用效果趋于稳定(即最佳效果)的时间点，将在后续研究展开进一步实验。综上所述，DM合并COPD模型大鼠经卡托普利治疗后，其血清及肺组织IL-8和TNF-α含量降低且血糖水平和肺组织病理状况改善，且在本研究时间范围内，其疗效随作用时间延长而增加。