慢性阻塞性肺疾病外周骨骼肌和膈肌重构分子机制的时相对比研究

慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者随病情的进展，其外周骨骼肌和膈肌均可发生重构，进而导致肌肉代谢方式和生物力学特性的改变。本课题在我们前期工作观察到COPD可致外周骨骼肌纤维构型改变及收缩耐力降低的基础上，采用时相对比的研究方法，于不同时间点对实验性COPD大鼠的腓肠肌和膈肌同时采样，观察肌肉组织形态学改变；采用在体电刺激方法行原位腓肠肌和膈肌生物力学检测；运用荧光实时定量PCR和Western blot技术分别从基因与蛋白质水平探讨肌肉萎缩和肌纤维构型转换相关信号通路在COPD外周骨骼肌和膈肌病变发生、发展中的调控机制，并探讨其与COPD外周骨骼肌和膈肌差异性重塑的关系；同时以不同浓度梯度的TNF-α作用于体外培养的C2C12成肌细胞，探讨其对骨骼肌重构相关信号分子的调控作用，从而为寻找改善COPD骨骼肌功能异常的治疗靶点提供新思路。

慢性阻塞性肺疾病（慢阻肺）患者随病情的进展，其外周骨骼肌和膈肌均可发生重构，进而导致肌肉代谢方式和生物力学特性的改变。本课题采用大鼠气道内滴注猪胰弹性蛋白酶的方法，建立动物模型。采用肌球蛋白ATP酶(mATPase)组织化学方法检测大鼠腓肠肌和膈肌组织Ⅰ型和Ⅱ型肌纤维细胞的分布及单位面积内毛细血管密度。采用在体电刺激方法，行原位腓肠肌和膈肌生物力学检测。观察最大颤搐张力（Ptmax）、最大强直收缩力（Pomax）、疲劳耐力等指标的变化。采用实时定量PCR（RT-PCR）和Western blot技术分别从基因与蛋白质水平探讨肌肉萎缩和肥厚相关信号转导通路: 泛素连接酶atrogin-1、 MuRF1和Nedd-4; IGF-Ⅰ/P13K/AKT 途径相关酶FoxO-1、FoxO-3、p70s6k、 GSK-3β、4E-BP1在腓肠肌和膈肌组织中的表达。结果发现：（1）肺气肿大鼠腓肠肌的抗疲劳耐力降低，I型肌纤维的比例降低，IIb/x型肌纤维的比例增高，毛细血管密度降低；与外周骨骼肌相比，肺气肿大鼠的膈肌的最大强直收缩力降低，抗疲劳耐力无明显变化，I型肌纤维的比例增高，IIb/x型肌纤维的比例降低，毛细血管密度增高。（2）肺气肿大鼠腓肠肌组织中atrogin-1、 MuRF1、FoxO-1mRNA的表达明显高于膈肌组织，肺气肿大鼠腓肠肌组织中atrogin-1和FoxO-1mRNA的表达以及 MuRF1、FoxO-1mRNA的表达呈正相关；atrogin-1蛋白的表达在腓肠肌和膈肌组织中无显著差异。与对照组相比，atrogin-1、 MuRF1mRNA在肺气肿大鼠腓肠肌和膈肌组织中的表达的比值高于对照组；肥厚相关信号转导通路 GSK-3β、4E-BP1在肺气肿大鼠腓肠肌和膈肌组织中的表达的比值较对照组降低。以往就COPD膈肌和外周骨骼肌的研究通常是在呼吸生理和运动生理两个领域分别进行的，有关这两组肌群的对比研究鲜见。本研究对COPD大鼠膈肌和外周骨骼肌在同一病变时间点同时采样，对比骨骼肌重构相关信号转导通路在这两组肌群中的表达，探讨骨骼肌重构相关信号转导通路在COPD膈肌和外周骨骼肌病变发生、发展中的调控机制，并探讨其与COPD膈肌和外周骨骼肌差异性重塑的关系，从而为寻找改善COPD骨骼肌功能异常的靶向治疗提供新思路。依托本研究发表中华系列杂志一篇，SCI论文三篇。