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研究背景和目的慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）以气流受限为特征，是可以预防、可以治疗的疾病，气流受限不完全可逆、呈进行性发展，与肺部对香烟烟雾等有害气体或有害颗粒的异常炎症反应有关。COPD不但导致肺部疾病，而且还累及心血管、骨骼肌、骨骼、消化等多系统的全身性疾病[1]。骨骼肌萎缩在COPD患者发生率达20%-40%，不仅增加COPD患者死亡率[2]，还严重影响疾病预后。最近研究示，在骨骼肌萎缩中骨骼肌细胞过度凋亡起重要作用[3-4]，而肌纤维蛋白降解也起一定作用[5]，说明细胞凋亡在骨骼肌萎缩机制中发挥重要作用，作为半胱氨酸蛋白酶家族一员，Caspases是细胞凋亡分子机制中重要的效应子。骨骼肌细胞凋亡的增加，导致肌纤维数量减少，引起COPD患者骨骼肌萎缩和体重减轻[6]。实验发现严重烧伤大鼠、失神经支配大鼠引起的骨骼肌萎缩均伴细胞凋亡增加[7-8]。内质网途径是细胞凋亡信号传导途径之一，Caspase-12存在于内质网，在内质网应激诱导凋亡过程中发挥重要作用[9]。m-Calpain是Ca2+依赖的中性半胱氨酸蛋白酶，存在于哺乳动物细胞和组织中，被激活后可以激活Caspase-12[10-11]，最终引起一系列细胞凋亡。KalaiM证明Caspase-12主要在肺部和骨骼肌表达[12]。已有研究表明内质网应激途径在老年大鼠骨骼肌萎缩中起重要作用[13]，内质网凋亡中的重要因子Caspase-12是否参与COPD大鼠骨骼肌（膈肌和趾长伸肌）萎缩，m-Calpain是否通过激活Caspase-12参与其中？因此我们拟定本课题，通过COPD大鼠模型，检测大鼠膈肌和趾长伸肌细胞凋亡率、膈肌和趾长伸肌中Caspase-12和m-Calpain蛋白及mRNA的表达，以及Caspase-12和m-Calpain相关性，初步探讨Caspase-12和m-Calpain是否参与COPD大鼠膈肌和趾长伸肌萎缩过程，m-Calpain是否是通过激活Caspase-12参与其中？材料与方法按照随机数字表，把40只健康成年雄性Wistar大鼠分为两组，对照组和模型组，每组各20只。模型组按照以下方法造模：实验第1～29天、31～60天，将大鼠置于密闭染毒箱（自制）内被动吸入香烟烟雾，每日两次，每次30分钟，间隔时间8小时，持续2个月。第30天模型组大鼠气管内注入PPE，对照组大鼠以相同方式同时注入等量注射用生理盐水，余不做处理。第60天，在每组中随机选取10只大鼠进行肺功能检测；第61天处死全部大鼠，取肺组织、膈肌及双侧趾长伸肌，并将膈肌和右侧趾长伸肌称重后进行如下测定：1、TUNEL法检测膈肌和趾长伸肌细胞凋亡率；2、肺组织、膈肌和趾长伸肌组织作病理切片HE染色；3、免疫组织化学法检测膈肌和趾长伸肌中Caspase-12和m-Calpain蛋白的表达；4、聚合酶链式反应（RT-PCR）检测膈肌和趾长伸肌中Caspase-12和m-CalpainmRNA的表达；结果1、肺功能结果示：模型组大鼠PEF、FEVO.3和FEVO.3/FVC%均显著降低，提示存在小气道阻力增加和阻塞性通气功能障碍现象。2、TUNEL法检测示：COPD模型大鼠膈肌和趾长伸肌细胞凋亡率均较正常组明显增加（P＜0.05），提示模型组大鼠膈肌、趾长伸肌组织中存在细胞凋亡。3、肺组织病理切片示：模型组大鼠肺组织出现慢性非特异性炎症及肺气肿现象，符合COPD肺组织病理学变化特点。4、膈肌和趾长伸肌病理组织切片示：模型大鼠膈肌和趾长伸肌的肌纤维发生断裂、溶解、坏死及萎缩现象。5、膈肌和趾长伸肌重量与其凋亡率分别呈负相关（r=-0.852，r=-0.844）。6、免疫组织化学结果显示：与对照组比较，Caspase-12蛋白在模型组大鼠膈肌、趾长伸肌中表达均有显著差异（P＜0.05），m-Calpain蛋白在模型组大鼠膈肌和趾长伸肌中的表达亦显著增强（P＜0.05），差异具有统计学意义。膈肌和趾长伸肌中Caspase-12和m-Calpain蛋白均呈正相关（r=0.885，r=0.862）。7、RT-PCR法检测结果示：与对照组比较，模型组大鼠膈肌中Caspase-12和m-Calpain mRNA的表达显著增强，有统计学意义（P＜0.05），模型组大鼠趾长伸肌中Caspase-12和m-Calpain mRNA的表达也显著增强，差异有统计学意义。膈肌和趾长伸肌中Caspase-12和m-Calpain mRNA均呈正相关（r=0.787，r=0.774）。结论模型组大鼠膈肌和趾长伸肌存在细胞凋亡及肌萎缩；膈肌和趾长伸肌的萎缩与凋亡存在联系；在膈肌和趾长伸肌中，Caspase-12和m-Calpain蛋白表达增强，Caspase-12和m-Calpain mRNA表达也增强，且Caspase-12和m-Calpain蛋白及其mRNA表达均呈正相关性。提示Caspase-12和m-Calpain可能参与COPD大鼠膈肌和趾长伸肌萎缩，m-Calpain可能通过激活Caspase-12参与该过程。