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背景与目的:糖尿病（diabetes mellitus,DM）严重威胁人类健康,除了其常见并发症之外,其肺部功能也会受到损伤。镉（Cadmium,Cd）是一种常见的环境污染物,除了造成肾脏和骨骼的损伤,也与呼吸系统疾病相关。DM患病率逐年升高,因此越来越多的DM患者暴露于镉环境中,但尚不清楚镉暴露是否会加重DM患者肺功能异常。因此本研究拟探讨长期镉暴露对糖尿病大鼠肺功能的影响及其可能机制。方法:本研究首先探讨镉暴露对健康大鼠肺功能的影响,雄性Wistar大鼠以50 ppm和100 ppm两个剂量的氯化镉（CdCl2）饮水染毒18周。另以25ppm的剂量饮水染毒2型糖尿病大鼠12周,探讨镉暴露对糖尿病大鼠肺功能的影响。此部分实验将雄性Wistar大鼠分为对照组（CON）、镉暴露组（Cd）、糖尿病组（DM）和糖尿病联合镉暴露组（DM+Cd）。（1）镉暴露对大鼠肺功能的影响:全身体积描记系统检测大鼠呼吸频率（F）、每分钟通气量（minute ventilation volume,MV）、Penh（enhanced pause）等肺功能指标。麻醉处死大鼠,收集大鼠肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage fluid,BALF）及肺组织。测定 BALF 中的总蛋白量,H＆E染色观察大鼠肺脏的病理改变,并使用图像分析软件计算肺组织形态学相关参数。（2）镉暴露对大鼠肺纤维化的影响:Masson染色观察大鼠肺组织胶原沉积情况;qRT-PCR 检测肺组织中转化生长因子β1（transforming growth factor-β1,TGF-β1）的基因表达水平。免疫组化观察镉对糖尿病大鼠肺组织中α-平滑肌肌动蛋白（α-smooth muscle actin,α-SMA）沉积部位及含量的影响,并检测肺部Ⅰ型胶原蛋白（Collagen-Ⅰ）、纤维粘连蛋白（Fibronectin,FN）的基因表达水平。（3）镉暴露对大鼠肺部能量代谢的影响:测定大鼠肺组织中腺嘌呤核苷三磷酸（adenosine triphosphate,ATP）、柠檬酸合酶（citrate synthetase,CS）、苹果酸脱氢酶（malate dehydrogenase,MDH）、丙酮酸激酶（pyruvate kinase,PK）及乳酸含量;qRT-PCR检测肺脏中线粒体复合物Ⅰ-Ⅴ亚基、乳酸脱氢酶A（lactate dehydrogenase A,LDHA）及丙酮酸激酶同工酶（pyruvate kinase M,PKM）的 mRNA 水平。结果:（1）镉暴露造成大鼠肺通气功能下降:两个剂量的镉暴露均导致健康大鼠Penh升高,MV、吸气峰流速（peak inspiratory flow,PIF）及呼气峰流速（peak expiratory flow,PEF）降低。H＆E染色可见染镉组大鼠肺泡塌陷,肺间隔、支气管壁及平滑肌显著增厚。糖尿病大鼠Penh升高,F、MV显著升高,PIF显著降低,同时肺间质充血水肿,肺泡间隔明显增厚。糖尿病大鼠经镉暴露后Penh进一步升高,PEF、F及MV显著下降。H＆E染色可见糖尿病大鼠染镉后肺间隔进一步增厚,局部多个肺泡融合形成肺大泡,其平均肺泡间隔厚度（mean alveolars eptal thickness,MAST）、肺泡平均内衬间隔（mean linear intercept,MLI）升高。（2）镉暴露促进大鼠肺纤维化:镉暴露造成健康大鼠肺泡间隔及支气管周围胶原沉积增多,肺部TGF-β1的mRNA水平上调。糖尿病大鼠肺泡间隔及支气管周围胶原沉积显著增多,肺部TGF-β1、FN、Collagen-Ⅰ的mRNA水平以及α-SMA表达显著升高。镉暴露进一步促进糖尿病大鼠肺泡间隔的胶原沉积,并造成肺部TGF-β1、FN、Collagen-Ⅰ的mRNA水平和α-SMA表达进一步升高。（3）镉暴露抑制大鼠肺部TCA循环及氧化磷酸化,并促进糖酵解:镉暴露造成健康大鼠肺部ATP、CS和MDH的含量以及呼吸链复合物Ⅲ亚基（UQCRFS1）的mRNA水平下降,同时大鼠肺部乳酸及PK含量升高。糖尿病大鼠肺部ATP含量及复合物Ⅰ亚基（NDUFS2）的mRNA水平升高,CS、MDH含量及呼吸链Ⅳ亚基（COX4I1）、V亚基（ATP5F1A）的mRNA水平显著降低,而肺部乳酸含量及PKM、LDHA的mRNA水平升高。糖尿病大鼠经镉暴露后,肺部ATP含量进一步升高,CS、MDH含量及NDUFS2、UQCRFS1和ATP5F1A的mRNA水平显著降低,同时肺部乳酸含量及PKM、LDHA的mRNA水平进一步升高。结论:长期饮水镉暴露降低糖尿病大鼠的每分钟通气量,加重其肺通气功能障碍。其机制可能与镉促进肺组织糖酵解作用,造成肺组织乳酸水平升高,从而加重糖尿病大鼠肺纤维化有关。