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右美托咪定对糖尿病大鼠肺组织的保护

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摘要:目的评价右美托咪定对糖尿病大鼠肺组织的保护作用。方法40只成年雄性SD大鼠随机分为4组(n=10):正常组(N组)、不同剂量右美托咪定处理组(DEX1组、DEX2组)、糖尿病组(DM组)。DM组和DEX1组、DEX2组采用腹腔注射链脲佐菌素60mg/kg的方法制备糖尿病模型,N组仅腹腔注射等容量枸橼酸缓冲液。模型建立8周后,DEX1组和DEX2组每日在腹腔内分别注射右美托咪定5μg/kg、10μg/kg,N组和DM组每日仅腹腔注射等容量生理盐水。1周后,各组大鼠10%水合氯醛腹腔注射麻醉,经股动脉插管抽取动脉血作血气分析,随后处死,取肺组织,测定湿/干重比(W/D比)、光学显微镜观察并进行病理学评分、用ELISA法检测肺泡灌洗液(BALF)中TNF-α、IL-6的含量。结果与N组比较,DM组、DEX1组和DEX2组的PaO2显著下降(P<0.05),肺组织病理评分、TNF-α、IL-6含量显著升高(P<0.05)。DEX1组和DEX2组与DM组比较,大鼠动脉血PaO2明显提高(P<0.05),W/D比值、肺组织病理评分、TNF-α、IL-6含量显著下降(P<0.05)。结论右美托咪定可抑制糖尿病大鼠肺组织炎性反应,减轻糖尿病大鼠肺损伤。

关键词:糖尿病;右美托咪定;肺损伤;炎症反应

糖尿病是一种慢性代谢性疾病,常引起全身多器官功能损害,研究表明肺组织也是糖尿病损害的靶器官之一,可出现限制性通气功能障碍和弥散、阻塞性及混合性通气功能障碍,出现代谢源性肺功能异常[1]。糖尿病患者术中使用呼吸机更可能加重其肺损伤,因此探讨其有效的防治措施具有重要的意义。右美托咪定(Dexmedetomidine,Dex)是一种α2肾上腺素能受体激动剂,近年研究发现,右美托咪定对肺组织有保护作用[2],但是否能有效抑制糖尿病肺损伤尚不明确。本研究拟探讨右美托咪定对糖尿病大鼠肺组织的保护作用。

1材料与方法

1.1实验动物分组和糖尿病大鼠模型的制备

健康成年雄性SD大鼠40只,体重200-250g,购于湖北省实验动物研究中心,动物合格证号:SCXK(鄂)2015-0018。采用随机数字表法分为4组,每组10只:(1)正常组(N组);(2)右美托咪定低剂量组(DEX1组);(3)右美托咪定高剂量组(DEX2组);(4)糖尿病组(DM组)。DEX1组、DEX2组、DM组大鼠按60mg/kg链脲佐菌素(STZ,溶解于0.1mol/LpH4.2枸橼酸缓冲液)腹腔注射建立糖尿病模型,N组仅腹腔注射等容量枸橼酸缓冲液。72h后尾静脉采血测定空腹血糖>16.7mmol/L,尿糖定性≥+++作为糖尿病动物模型建立标准,未达到标准者均淘汰。糖尿病模型建立后每周定期检测糖尿病大鼠血糖值,观察各组大鼠体重变化及24h饮水量和尿量。糖尿病大鼠模型建立8周后,DEX1组每日在腹腔内注射Dex5μg/kg,DEX2组每日在腹腔内注射Dex10μg/kg,N组和DM组仅腹腔注射等容量生理盐水。Dex购自江苏恒瑞医药股份有限公司,产品批号:15051232。1周后,各实验组进行取材。本实验中动物处置方法符合动物伦理学标准。

1.2标本采集及指标检测

1.2.1血气分析

各组大鼠10%水合氯醛腹腔注射麻醉,经股动脉插管抽取动脉血作血气分析,测定pH值、PaO2和PaCO2。

1.2.2检测肺泡灌洗液(BALF)TNF-α、IL-6含量

采用颈动脉快速放血处死动物后,立即从隆突处离断左、右肺,行左主支气管肺泡灌洗。10ml5℃生理盐水反复肺灌洗3次,将回收得到的灌洗液离心15min,取上清液,-70℃冻存。用酶联免疫吸附试验(ELISA法)检测BALF中TNF-α、IL-6的含量,试剂盒购自欣博盛生物科技有限公司,货号TNF-α:Cat#:ERC102a,IL-6:Cat#:ERC003,操作过程严格按照检测试剂盒说明进行。

1.3肺组织检测(取下肺组织并用液氮保存待测)

1.3.1肺组织湿/干重比:取右肺下叶,称湿质量后置于真空冷冻干燥机48h,称干质量,计算肺组织湿/干质量比(W/D比)。

1.3.2肺组织病理学评分:另取右肺组织浸泡于10%甲醛溶液中固定,常规石蜡包埋、切片,HE染色后用普通光学显微镜观察并进行病理学评分。评分内容为间质水肿、肺泡水肿、中性粒细胞浸润和肺泡内充血,分别依其严重程度评0-4分(0分,无病变或非常轻微;1分,轻度病变;2分,中度病变;3分,重度病变;4分,极重度病变),并计算四项指标的总分为肺损伤评分。

1.4统计学处理

采用统计学软件SPSS20.0进行分析,计量资料以均数±标准差表示,组间比较采用单因素方差分析,两两比较采用LSD检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1大鼠动脉血血气分析比较

与N组比较,DM组、DEX1组和DEX2组大鼠动脉血PaO2显著下降(P<0.05),但DEX1组和DEX2组与DM组比较,大鼠动脉血PaO2明显提高(P<0.05)。DEX1组和DEX2组之间比较无显著性差异性(P>0.05),pH值、PaCO2各组比较无显著差异(P>0.05)。

2.2各组肺组织W/D比值变化和肺组织病理评分

DM组W/D比值显著高于N组(P<0.05),DEX1组和DEX2组W/D比值显著低于DM组(P<0.05)。光镜下显微镜下N组肺组织未见明显异常,DM组可见大量炎性细胞浸润,肺泡腔内可见渗出物,肺间质出现增厚和水肿,DEX1组和DEX2组肺组织少量炎症细胞浸润,肺间质增厚减轻,肺泡萎陷明显减轻,肺泡结构较DM组完整,肺受损程度明显减轻。肺组织病理评分DM组、DEX1组和DEX2组显著高于N组(P<0.05),DEX1组和DEX2组显著低于DM组(P<0.05)。

2.3肺泡灌洗液TNF-α、IL-6的含量

DM组、DEX1组和DEX2组大鼠肺泡灌洗液TNF-α、IL-6的含量与N组比较显著上升(P<0.05),DEX1组和DEX2组与DM组比较TNF-α、IL-6的含量明显下降(P<0.05)。DEX1组和DEX2组之间比较无显著性差异(P>0.05)。

3讨论

本研究以大鼠空腹血糖>16.7mmol/L,尿糖定性≥+++为标准,成功建立了DM动物模型。结果显示,与N组比较,DM组大鼠肺组织W/D比值显著增高,光镜下可见肺间质和肺泡水肿,肺泡结构被破坏,肺组织中性粒细胞浸润,提示DM大鼠肺组织病理损伤明显,并且DM组PaO2显著降低,说明DM组大鼠肺换气功能也有明显损害。而给予右美托咪定后,糖尿病大鼠PaO2升高,肺组织病理评分和W/D比值降低,表明右美托咪定能抑制糖尿病肺损伤的病理改变,并改善糖尿病大鼠肺气体交换功能。目前认为,多种因素参与了糖尿病的肺损伤过程,其中炎症反应也是重要因素之一[3]。研究指出高血糖状态下蛋白质非酶糖基化反应形成糖基化终产物(AGEs),致氧化应激反应增强,大量炎性因子释放,引起肺组织功能及结构的改变[4]。糖尿病患者循环中多种炎症因子IL-6、IL-8、TNF-α等升高,而这些炎症因子己被证实在介导外周气道炎症、慢性阻塞性肺病(COPD)和哮喘发病中具有重要作用,说明糖尿病时炎症参与了糖尿病肺的改变。刘光等对糖尿病大鼠肺组织观察显示肺泡水肿,肺间质和血管周围有炎症细胞浸润,炎性因子IL-4、IL-6表达增多,提示糖尿病大鼠肺组织炎症反应明显[5]。Cukurova等研究发现,介导炎症反应的核因子NF-κB抑制剂可以减轻糖尿病大鼠肺泡基底膜增厚和肺间质单核炎症细胞的浸润,改善肺功能[6],从另一个侧面反应了炎症造成了糖尿病肺损伤。TNF-α、IL-6是非常关键的炎性因子,对肺有强烈的毒性,其表达水平反应了炎症反应的严重程度。

本研究观察到,DM组肺组织TNF-α和IL-6含量显著升高,肺组织炎性病理改变明显,这与文献报道是一致的。而DEX1组和DEX2组大鼠肺组织TNF-α和IL-6表达水平显著下降,提示右美托咪定通过抑制糖尿病大鼠肺部炎症反应,从而减轻肺部病理性损伤。右美托咪定是一种新型的高选择性α2肾上腺素能受体激动剂,具有镇静、镇痛和抗交感神经作用,近年研究发现右美托咪定具有抑制炎症反应的作用[7]。Taniguchi等将右美托咪定用于内毒素血症大鼠,发现可以降低TNF-α、IL-6水平,抑制肺部中性粒细胞的浸润,降低大鼠死亡率[8]。另有研究发现,右美托咪定能改善机械通气致肺损伤[9]和内毒素诱导的急性肺损伤[10],其机制是降低TNF-α、IL-6、IL-1β等炎性因子的表达,并认为α2肾上腺素能受体激动剂抗炎作用可能与巨噬细胞、单核细胞调节炎症因子的产生有关。本研究参照文献[11]和预实验结果将右美托咪定5μg/kg和10μg/kg腹腔注射一周用于糖尿病大鼠,结果表明,右美托咪定能抑制糖尿病大鼠肺部炎症反应,改善肺部病理损伤和肺气体交换功能。但两个剂量右美托咪定干预组之间没有显著性差异,因此右美托咪定对糖尿病肺保护作用是否有封顶效应以及确切机制有待进一步研究。综上所述,右美托咪定可抑制糖尿病大鼠肺组织炎性反应,减轻糖尿病大鼠肺损伤。

作者:汪忠玉1;曾资平1;张燕1;张景辉2 单位:1.北京大学深圳医院,2.华中科技大学同济医学院附属协和医院

右美托咪定对糖尿病大鼠肺组织的保护责任编辑:张雨    阅读:人次