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研究背景和目的慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)是呼吸系统多发病、常见病,具有高发病率、高致残率、高病死率的特点,调查显示在常见疾病中,COPD致死率位居第四位,并且其流行趋势及致死率仍在继续上升。对COPD的认识,目前比较公认的观点是：COPD不仅是局限于气道和肺组织的炎症反应性伴结构重塑性疾病,而是一种多因素参与、多环节相互作用的慢性系统性疾病。骨骼肌(包括膈肌)消耗/萎缩作为广为认识的COPD全身不良效应之一,不仅影响患者的日常生活,加重家庭和社会经济负担,并且严重影响疾病预后。研究表明,,骨骼肌消耗/萎缩主要是由于肌纤维蛋白降解加速所致,同时骨骼肌细胞过度凋亡也起到重要作用。参与骨骼肌消耗/萎缩的途径主要有有四条：依赖ATP的泛素-蛋白酶体途径、caspases途径、溶酶体途径和Ca2+依赖蛋白酶途径。其中Ca2+依赖蛋白酶途径是Ca2+依赖的、高度可调的蛋白水解酶系统,由钙蛋白酶(calpains)、钙蛋白酶抑制蛋白(calpastatin)和钙蛋白酶激活蛋白(calpain activator)三部分组成,参与骨骼肌生长发育、肌纤维蛋白降解、细胞凋亡和坏死等生理病理过程。μ-Calpain和m-Calpain是Ca2+依赖蛋白酶系统中最重要、研究最深入的两种钙蛋白酶,两者通过降解骨架蛋白和肌原纤维蛋白、介导肌细胞凋亡和坏死,从而在骨骼肌萎缩中发挥作用。已有研究表明μ-Calpain和m-Calpain参与失重、去神经、糖皮质激素等诱导的骨髂肌萎缩过程；同时,有研究显示在过度运动导致的骨骼肌损伤中,两者的表达及活性均显著增强,参与该过程的发生发展。但μ-Calpain和m-Calpain在COPD骨骼肌消耗/萎缩中的作用尚未见报道,是否calpains也参与COPD骨骼消耗/萎缩过程?循此思路,设计本实验研究,借助大鼠iCOPD模型,通过检测具有代表性的骨骼肌——膈肌和趾长伸肌中μ-Calpain和m-Calpain蛋白及1nRNA的表达,研究μ-Calpain和m-Calpain的表达在COPD大鼠骨骼肌中的变化,初步探讨Calpains在COPD骨骼肌消耗/萎缩中的作用。材料与方-法将40只健康雄性Wistar大鼠随机分为模型组20只,对照组20只。模型组采用如下方法进行造模：第1天和第14天气管内注入脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS),第2-13天、15-28天在自制密闭染毒箱内熏5%红旗渠牌香烟,每日两次,每次持续0.5h。对照组在模型组气管内注入LPS的当天,以相同方式气管内注入等量灭菌生理盐水,其余时间不做任何干预。造模成功,于实验第29天处死全部大鼠,取肺组织、膈肌及双侧趾长伸肌进行如下测定：1、肺组织及骨骼肌组织病理切片HE染色2、免疫组织化学测定骨骼肌中μ-Calpain和m-Calpain蛋白的表达3、聚合酶链式反应(RT-PCR)测定骨骼肌中μ-Calpain和n-Calpain mRNA的表达结果1、肺组织病理切片HE染色,光学显微镜下观察,可见模型组大鼠肺组织出现COPD特征性病理变化,证实造模成功。光学显微镜下观察大鼠膈肌及趾长伸肌组织病理切片,可见模型组大鼠骨骼肌纤维出现萎缩现象,排列疏松、紊乱,胞核排列不规则、大小不等。2、免疫组化结果显示COPD模型组大鼠膈肌和趾长伸肌中μ-Calpain蛋白表达较对照组显著增强(P<0.01),COPD模型组大鼠膈肌及趾长伸肌中n-Calpain蛋白表达较对照组亦显著增强(P<0.01),差异均有统计学意义。3、RT-PCR检测膈肌和趾长伸肌组织中μ-Calpain mRNA表达,模型组和对照组比较,差异不显著,无统计学意义(P>0.05)。m-Calpain mRNA在模型组膈肌和趾长伸肌中的表达均较对照组增强(P<0.05),差异有统计学意义。结论COPD模型大鼠骨骼肌存在萎缩现象,并且骨骼肌组织中μ-Calpain和m-Calpain蛋白表达增强,m-Calpain mRNA表达增强,提示Calpains在COPD骨骼肌中表达上调，可能参与COPD骨骼肌消耗/萎缩。