TNF-α對(duì)COPD營(yíng)養(yǎng)不良動(dòng)物模型骨骼肌蛋白質(zhì)分解代謝的影響及可能的機(jī)制.pdf

1、背景：慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一種具有氣流受限特征的肺部疾病，氣流受限不完全可逆，呈進(jìn)行性發(fā)展。COPD是呼吸系統(tǒng)的常見病和多發(fā)病。在20世紀(jì)80年代，就有一些研究者發(fā)現(xiàn)COPD合并營(yíng)養(yǎng)不良的發(fā)生率很高，而近年來(lái)的研究數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)約25％-65％的COPD患者在其自然病程中存在顯著的漸進(jìn)的體重減輕，進(jìn)一步的研究證實(shí)營(yíng)養(yǎng)狀況是COPD不依賴于肺功能獨(dú)立的預(yù)后因子，營(yíng)養(yǎng)不良是獨(dú)立于氣流阻塞程度之外的影響COPD患者預(yù)后和死亡率的危險(xiǎn)因素。

2、COPD營(yíng)養(yǎng)不良的表現(xiàn)并不是單一的體重下降，身體肌肉量的減少也是營(yíng)養(yǎng)不良的表現(xiàn)，而且是重要的病理結(jié)果。研究證明，COPD患者的肌肉含量是一個(gè)比實(shí)際體重與理想體重之比(％IBW)更好的疾病預(yù)測(cè)指標(biāo)，強(qiáng)調(diào)肌肉的減少在COPD疾病發(fā)展和預(yù)后中的意義。COPD營(yíng)養(yǎng)不良特別是肌肉的營(yíng)養(yǎng)不良已經(jīng)成為呼吸內(nèi)科研究的熱點(diǎn)之一。 目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)COPD患者營(yíng)養(yǎng)不良的研究涉及三個(gè)方面：1、COPD患者發(fā)生營(yíng)養(yǎng)不良的機(jī)理；2、營(yíng)養(yǎng)不良對(duì)COPD患者的

3、影響；3、對(duì)COPD營(yíng)養(yǎng)不良患者的干預(yù)。其研究終點(diǎn)是對(duì)COPD營(yíng)養(yǎng)不良患者采取干預(yù)，改善甚至預(yù)防營(yíng)養(yǎng)不良的發(fā)生。而研究的基礎(chǔ)與核心是COPD發(fā)生營(yíng)養(yǎng)不良的機(jī)理。 有關(guān)COPD患者營(yíng)養(yǎng)不良的發(fā)生機(jī)理尚未完全闡明，目前認(rèn)為COPD患者營(yíng)養(yǎng)不良的發(fā)生的相關(guān)因素包括：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的攝入與能量的消耗失衡、組織缺氧、廢用性萎縮和細(xì)胞因子。上述的各種機(jī)制中，在早期國(guó)內(nèi)外對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的攝入與能量的消耗研究頗多，認(rèn)為攝入少、消耗多是COPD患者營(yíng)養(yǎng)不良

4、發(fā)生的病因，但有薈萃分析分析了營(yíng)養(yǎng)支持療法對(duì)COPD營(yíng)養(yǎng)不良的效果，發(fā)現(xiàn)口服營(yíng)養(yǎng)支持的療效很小，而針對(duì)組織缺氧、廢用性萎縮的治療如氧療和功能鍛煉的效果同樣欠佳，提示這三種因素在COPD營(yíng)養(yǎng)不良的發(fā)生中作用可能較小。近年研究表明：COPD患者營(yíng)養(yǎng)不良與細(xì)胞因子介導(dǎo)的代謝紊亂有關(guān)，多種細(xì)胞因子的聯(lián)合作用影響著這一病理生理過程，通過影響機(jī)體的能量代謝和物質(zhì)代謝導(dǎo)致了COPD營(yíng)養(yǎng)不良的發(fā)生。所以，國(guó)內(nèi)外的研究者逐漸將研究的中心轉(zhuǎn)移至研究細(xì)胞因子

5、在COPD患者營(yíng)養(yǎng)不良發(fā)生中的影響。目前較肯定的與COPD營(yíng)養(yǎng)不良有明顯相關(guān)性的炎癥細(xì)胞因子是腫瘤壞死因子-α(TNF-α)。TNF-α是最早證明與惡病質(zhì)相關(guān)的因子。TNF-α是由單核巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，并可直接影響炎癥反應(yīng)的細(xì)胞因子，其生物活性廣泛，除了抗腫瘤作用外，還參與炎癥、發(fā)熱以及調(diào)節(jié)機(jī)體脂肪、蛋白質(zhì)的分解代謝等病理生理過程。國(guó)內(nèi)外較多的研究都發(fā)現(xiàn)在營(yíng)養(yǎng)不良的穩(wěn)定期COPD患者中，血清TNF-α水平較營(yíng)養(yǎng)正常的患者明顯升高，提示TNF

6、-α系統(tǒng)的激活與COPD營(yíng)養(yǎng)不良有關(guān)，我們前期的臨床研究也有相同的發(fā)現(xiàn)。但目前尚沒有研究其作用機(jī)制的報(bào)道。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中靜脈注射TNF-α可導(dǎo)致蛋白質(zhì)的分解代謝增加。在營(yíng)養(yǎng)學(xué)及癌癥惡病質(zhì)的研究領(lǐng)域中，眾多的研究發(fā)現(xiàn)TNF-α可明顯地增加人的脂肪和蛋白質(zhì)的分解代謝，從而導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)狀況的惡化。而目前尚沒有有關(guān)TNF-α影響COPD營(yíng)養(yǎng)不良骨骼肌蛋白分解代謝的報(bào)道。本課題基于COPD營(yíng)養(yǎng)不良特別是肌肉的營(yíng)養(yǎng)不良在COPD疾病發(fā)展和預(yù)后中的重要意義，

7、研究COPD營(yíng)養(yǎng)不良大鼠模型骨骼肌蛋白質(zhì)分解代謝的特點(diǎn)以及TNF-α是否影響COPD營(yíng)養(yǎng)不良大鼠模型骨骼肌蛋白質(zhì)分解代謝，并探討其可能的機(jī)制。 第一部分： COPD大鼠模型血清TNF-α的變化及與營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的關(guān)系、骨骼肌組織TNF-α的變化及與骨骼肌蛋白質(zhì)分解代謝率的關(guān)系。 目的：建立COPD大鼠模型，觀察大鼠營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)和骨骼肌蛋白質(zhì)分解代謝率的變化，觀察血清TNF-α的變化及與營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的關(guān)系、骨骼肌組織TNF-α的變化及與

8、骨骼肌蛋白質(zhì)分解代謝率的關(guān)系；對(duì)部分發(fā)生營(yíng)養(yǎng)不良的大鼠采用腫瘤壞死因子單克隆抗體(TNF-αMcAb)靜脈注射進(jìn)行干預(yù)，觀察上述指標(biāo)的變化，明確TNF-α是否對(duì)COPD模型大鼠的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)和骨骼肌蛋白質(zhì)分解代謝率有影響。 方法：將90只健康Wistar大鼠隨機(jī)分為模型組70只，對(duì)照組20只。模型組采用氣管內(nèi)注入豬胰彈性蛋白酶(PPE)和熏香煙的方法建立COPD大鼠模型。對(duì)照組不熏香煙，在模型組氣管內(nèi)注入PPE的同一天采用同一術(shù)式在

9、氣管內(nèi)注入等量注射用生理鹽水。模型制作成功后，以低于對(duì)照組大鼠平均體重的90％作為判斷發(fā)生營(yíng)養(yǎng)不良的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)COPD大鼠模型組營(yíng)養(yǎng)不良發(fā)生率達(dá)到29％時(shí)，隨機(jī)抽取己發(fā)生營(yíng)養(yǎng)不良的大鼠10只，將動(dòng)物分為對(duì)照組、COPD模型營(yíng)養(yǎng)正常組、COPD模型營(yíng)養(yǎng)不良非干預(yù)組和COPD模型營(yíng)養(yǎng)不良TNF-α McAb干預(yù)組。COPD模型營(yíng)養(yǎng)不良TNF-αMcAb干預(yù)組尾靜脈注射腫瘤壞死因子-α單克隆抗體(TNF-α McAb)0.1mg/Kg.Bw，其

10、他組動(dòng)物在相同時(shí)間尾靜脈注射等量注射用生理鹽水，干預(yù)4天，繼續(xù)飼養(yǎng)10天后，處死全部大鼠，進(jìn)行如下指標(biāo)測(cè)定： 1)采用酶聯(lián)免疫吸附實(shí)驗(yàn)(ELISA)測(cè)定大鼠血清、骨骼肌勻漿TNF-α含量。 2)使用自動(dòng)生化儀測(cè)定大鼠血漿葡萄糖、白蛋白、甘油三酯含量。 3)分離大鼠膈肌、伸趾長(zhǎng)肌，分別稱重，勻漿后取上清液，采用高效液相色譜法(HPLC)測(cè)定上清液中三甲基組氨酸(3-MH)、酪氨酸(Tyr)含量。 結(jié)論：TN

11、F-α參與了COPD大鼠模型營(yíng)養(yǎng)不良的發(fā)生。COPD大鼠模型骨骼肌蛋白質(zhì)分解代謝率增高，與外周肌相比，呼吸肌蛋白質(zhì)分解代謝率增高明顯，且這種現(xiàn)象在COPD大鼠模型發(fā)生營(yíng)養(yǎng)不良的大鼠表現(xiàn)更為明顯。TNF-α是引起COPD大鼠發(fā)生營(yíng)養(yǎng)不良和骨骼肌蛋白質(zhì)分解代謝率增高的因素之一。 第二部分：探討TNF-α引起COPD大鼠模型骨骼肌分解代謝率增高的作用機(jī)制 目的：建立COPD大鼠模型，對(duì)部分發(fā)生營(yíng)養(yǎng)不良的大鼠采用TNF-αMcA

12、b靜脈注射進(jìn)行干預(yù)，觀察大鼠骨骼肌泛素.蛋白酶體途徑主要成分：泛素mRNA，蛋白酶體20S C2亞基mRNA的表達(dá)以及骨骼肌TINF-α mRNA的表達(dá)。探討TNF-α引起COPD大鼠模型骨骼肌分解代謝率增高的作用機(jī)制。 方法： 1、同第一部分方法建立COPD大鼠模型。 2、同第一部分進(jìn)行分組及干預(yù)后，采用RT-PCR半定量測(cè)定大鼠膈肌、伸趾長(zhǎng)肌TNF-α mRNA，泛素mRNA，蛋白酶體20S C2亞基mRNA