二甲双胍对COPD大鼠炎症反应和氧化应激的影响及其机制

摘要

背景及目的：　　炎症反应和氧化应激是慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)的主要发病机制，在COPD进展中具有重要作用，因此，抗炎和抗氧化应激也是临床中治疗COPD的主要方向。中性粒细胞、巨噬细胞、淋巴细胞等都参与了慢阻肺气道壁和肺实质中炎症的形成，其中，中性粒细胞的活化和聚集在慢阻肺炎症过程中发挥重要作用[1]。这些炎性细胞被激活后，释放多种炎症介质、炎症因子，破坏肺结构，导致肺气肿、外周气道的水肿和炎症的形成，炎症介质、炎症因子通过激活NF-κB，导致NF-κB过度活化。而NF-κB可诱导至少27种不同炎性靶基因的过度或者持续表达，例如IL-1，IL-1β，IL-6，IL-8，TNF-α[2]。　　二甲双胍是一种经典的控制血糖药物，其应用于临床已有50多年历史，是全球应用最广泛，使用量增加迅速的经典口服降糖药[15]。但近些年来，二甲双胍抗炎及抗氧化应激的作用越来越被认可。二甲双胍可通过调节AMPK活性，继而发挥抗炎和抗氧化应激作用[16]。本研究旨在通过观察在COPD大鼠中，二甲双胍能否剂量依赖性地调节AMPK活性，从而影响AMPK/NF-κB通路，抑制炎症因子及氧化应激指标，发挥抗炎及抗氧化应激的作用。　　材料与方法：　　将53只体重200±20g，9周龄，白色SD雄性大鼠（购自河南省实验动物中心，合格证编号:NO.41003100005624）随机分为空白组(n=10)和实验组(n=43)，适应性饲养1周后，开始对实验组进行造模（采用烟熏+脂多糖经气道滴定8周的方法制作慢阻肺模型，每2周进行一次LPS气道滴定，浓度为0.5mg/ml，2ml/kg.BW，其余时间，每天将大鼠分批放入自制烟熏箱50cm*40cm*30cm，容积为60L，进行烟熏，每次烟熏时间30分钟，每天2次，平均每只大鼠烟熏1支烟）。建模成功后，将实验组随机分为四组，分别为COPD组，低剂量二甲双胍组，中剂量二甲双胍组，高剂量二甲双胍组（药物剂量的换算参考徐淑云教授主编的《药理实验方法学》）。配制二甲双胍溶液浓度为50mg/ml，COPD组每天给予0.9％氯化钠，2.6ml/Kg.BW，低剂量二甲双胍组给予二甲双胍130mg/Kg.BW，中剂量二甲双胍组给予二甲双胍180mg/Kg.BW，高剂量二甲双胍组给予二甲双胍230mg/Kg.BW，每天灌胃1次。药物干预2周后进行肺功能检测后处死大鼠，于腹主动脉处取血清，取左肺灌洗液，用ELISA方法测定IL-6、IL-8、TNF-α、AMPK、NF-κB含量，检测SOD、CAT含量，取右肺送病理。统计学分析:所有数据采用SPSS21.0统计学软件进行分析。计数资料应用均数±标准差（(x)±s）进行描述，两组间数据比较采用t检验，多组间数据比较采用单因素方差分析，相关性分析采用Pearson相关。显著性检验水准α=0.05。　　结果：　　1.大鼠一般情况　　空白组大鼠毛色明亮，进食水正常，排泄物正常，体重增加，性格活跃，对外界刺激反应灵敏;对比空白组，COPD组大鼠毛色为淡黄色，进食水减少，排泄物减少，体重增长迟缓，不活跃，对外界刺激反应不灵敏;对比空白组，药物干预组大鼠毛色淡黄，进食水较少，排泄物较少，部分大鼠出现稀便，以大剂量组大鼠明显，体重下降，较活跃，对外界刺激反应较灵敏。　　2.大鼠肺组织病理学改变　　相较于空白组大鼠，COPD组大鼠气管及支气管粘液腺增生，腺管扩张，气道平滑肌肥大，支气管黏膜上皮细胞的纤毛发生粘连，倒伏，脱失;小气道平滑肌增生及纤维化，管腔内可见不同程度粘液栓形成及大量炎性细胞;肺泡管、肺泡囊、肺泡发生膨胀，部分肺泡融合形成肺大泡，以上气管及肺组织的病理变化与COPD患者相一致。各药物干预组肺组织的破坏程度较COPD组减轻，其中高剂量二甲双胍组肺组织破坏最轻。　　3.大鼠肺功能改变　　与空白组相比较，COPD组大鼠0.3秒最大呼气量与用力肺活量比值(forced expiratory volume0.3/forced vital capacity,FEV0.3/FVC)、呼气中期流速(mid expiratory flow,EF50)降低，差异均具有统计学意义（P＜0.05）。药物干预组FEV0.3/FVC、EF50高于COPD组，差异具有统计学意义（P＜0.05），且高剂量二甲双胍组FEV0.3/FVC、EF50高于中剂量二甲双胍组、低剂量二甲双胍组，差异具有统计学意义（P＜0.05）。　　4.大鼠血清及肺泡灌洗液中AMPK,NF-κB,IL-6,IL-8,TNF-α水平　　相较于空白组，COPD组血清中AMPK降低，NF-κB，IL-6，IL-8，TNF-α升高，差异均具有统计学意义(P＜005);COPD组肺泡灌洗液中AMPK降低，NF-κB，IL-6，IL-8，TNF-α升高，差异均具有统计学意义（P＜0.05）;对比COPD，不同剂量二甲双胍药物干预组血清中AMPK升高，NF-κB，IL-6，IL-8，TNF-α降低，差异均具有统计学意义（P＜0.05）;不同剂量二甲双胍药物干预组肺泡灌洗液中AMPK升高，NF-κB，IL-6，IL-8，TNF-α降低，差异均具有统计学意义（P＜0.05）;低剂量二甲双胍组，中剂量二甲双胍组，高剂量二甲双胍组三组相比，高剂量二甲双胍组血清中AMPK升高明显，NF-κB，IL-6，IL-8，TNF-α降低明显，差异具有统计学意义（P＜0.05）;高剂量二甲双胍组肺泡灌洗液中AMPK升高明显，NF-κB，IL-6，IL-8，TNF-α降低明显，差异具有统计学意义(P＜0.05)。　　5.大鼠血清及肺泡灌洗液中AMPK,NF-κB，IL-6,IL-8,TNF-α相关性分析　　大鼠血清及肺泡灌洗液中AMPK与NF-κB呈负相关（P＜0.05）;大鼠血清及肺泡灌洗液中NF-κB与IL-6，IL-8，TNF-α呈正相关（P＜0.05）;大鼠血清中AMPK，NF-κB，IL-6，IL-8，TNF-α与肺泡灌洗液中AMPK，NF-κB，IL-6，IL-8，TNF-α呈正相关(P＜0.05)。　　6.大鼠血清中SOD及CAT水平　　相较于空白组，COPD组大鼠血清中SOD及CAT水平下降，差异具有统计学意义(P＜0.05);相较于COPD组，低剂量二甲双胍组，中剂量二甲双胍组，高剂量二甲双胍组血清中SOD及CAT水平升高，差异具有统计学意义（P＜0.05）;低剂量二甲双胍组，中剂量二甲双胍组，高剂量二甲双胍组相比较，高剂量二甲双胍组血清中SOD及CAT水平升高明显，差异具有统计学意义(P＜0.05)。　　7.大鼠血清中SOD,CAT与大鼠血清及肺泡灌洗液中AMPK,NF-κB,IL-6,IL-8,TNF-α相关性分析　　大鼠血清及肺泡灌洗液中AMPK与血清中SOD水平呈正相关（P＜0.05）;大鼠血清及肺泡灌洗液中AMPK与血清中CAT水平呈正相关（P＜0.05）;大鼠血清及肺泡灌洗液中NF-κB，IL-6，IL-8，TNF-α与血清中SOD水平呈负相关(P＜0.05);大鼠血清及肺泡灌洗液中NF-κB，IL-6，IL-8，TNF-α与血清中CAT水平呈负相关（P＜0.05)。　　结论：　　二甲双胍能够抑制或减轻COPD大鼠肺部炎症及氧化应激，改善肺功能，并且他的作用有剂量-反应关系，其可能是通过调节AMPK/NF-κB通路中的相关炎症介质和氧化应激标志物来发挥作用的。

目录

声明

摘要

图和附表清单

主要英文略缩词表

引言

材料与方法

1材料

2方法

结果

1．大鼠一般情况

2．大鼠肺功能改变

3．大鼠肺组织病理学改变

4．大鼠血清及肺泡灌洗液中AMPK,NF-κB，IL-6，IL-8，TNF-α变化

5．大鼠血清中SOD及CAT水平

6．大鼠血清及肺泡灌洗液中AMPK，NF-κB，IL-6，IL-8，TNF-α相关性分析

7．大鼠血清中SOD、CAT与血清及肺泡灌洗中AMPK、NF-κB、IL-6、IL-8、TNF-α相关性分析

讨论

结论

参考文献

综述 二甲双胍对肺部疾病的影响及其机制

个人简历及在校期间发表论文

致谢