慢性阻塞性肺疾病(COPD)引起的呼吸肌疲劳是其肺功能下降、丧失劳动能力、急性加重和慢性呼吸衰竭的主要原因。基于补肺健脾方药治疗COPD稳定期临床疗效显著,本课题运用烟熏联合经鼻滴入肺炎克雷白杆菌的方法建立COPD稳定期大鼠模型,实验设对照组、模型组、补肺健脾方药高、中、低剂量组和氨茶碱组,于造模12周后开始用药至24周取材。采用病理、细胞膜片钳、分之生物学等技术,从膈肌纤维的分类和计数、膈肌细胞的超微结构变化揭示COPD稳定期呼吸肌的超微结构变化特点;从膈肌三磷酸腺普脱氢酶和琥珀酸脱氢酶活性、单个膈肌细胞L-型钙通道、膈肌细胞Ca2+浓度、ROS的变化,揭示COPD膈肌疲劳发生的病理生理机制;阐明中药补肺健脾方药对COPD呼吸肌疲劳的改善作用及机制,为补肺健脾方药的进一步研究和临床应用提供理论基础和应用依据。
COPD;BUFEIJIANPI formula;diaphragmatic muscle;cell patch clamp;calcium channel
慢性阻塞性肺疾病(COPD)引起的呼吸肌疲劳是其肺功能下降、丧失劳动能力、急性加重和慢性呼吸衰竭的主要原因。本研究基于补肺健脾方药治疗COPD稳定期良好的临床疗效,采用烟熏联合经鼻滴入肺炎克雷白杆菌法建立COPD稳定期大鼠模型,将大鼠分为对照组、模型组、补肺健脾方药高、中、低剂量组和氨茶碱组,于造模12周后开始用药至24周取材。采用病理、细胞膜片钳、分子生物学等技术,观察膈肌纤维的分类和计数、膈肌细胞的超微结构变化,膈肌三磷酸腺苷脱氢酶和琥珀酸脱氢酶活性、单个膈肌细胞L-型钙通道、膈肌细胞Ca2+浓度、ROS等变化。结果发现,模型组大鼠肺脏病理和超微结构改变明显,补肺健脾方高、中剂量组可以明显改善肺部病理表现,改善慢性支气管炎、肺气肿等。模型组大鼠TV、PEF、EF50较对照组明显降低(P<0.05,P<0.01);动脉血PCO2明显升高(P<0.01),PO2明显降低(P<0.01);RVHI显著降低(P<0.01);模型组大鼠膈神经放电持续时间和间期延长(P<0.05,P<0.01),放电面积和幅度下降(P<0.01);吸气时间和呼气时间延长(P<0.01),呼吸频率降低(P<0.01),呼吸幅度和呼吸面积明显降低(P<0.01);膈肌张力和耐力明显降低(P<0.01);膈肌I、IIA型纤维比例显著增加(P<0.01),IIB型纤维比例显著减少(P<0.01);膈肌ATP酶活性明显降低(P<0.01),SDH活性显著升高(P<0.01);ROS水平明显升高(P<0.01);Ca2+浓度显著降低(P<0.01);高、中剂量补肺健脾方组上述指标均明显改善(P<0.05,P<0.01)。补肺健脾方高、中剂量可以显著提高正常大鼠ICa-L峰值(P<0.01),高于氨茶碱组(P<0.01)。本研究结果提示COPD膈肌疲劳发生的病理生理机制可能与膈神经放电间期延长,膈肌ATP酶活性和细胞内Ca2+浓度降低,SDH和细胞内ROS升高等有关。补肺健脾方可以显著改善COPD大鼠膈肌功能,其作用机制可能与改善膈神经放电,提高膈肌ATP酶活性和细胞内Ca2+浓度,抑制ROS表达,提高膈肌细胞ICa-L峰值等有关。