慢性阻塞性肺疾病膈肌中泛素-蛋白酶体通路的激活
研究显示，轻度至中度慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者的膈肌肌球蛋白含量下降，影响膈肌的收缩性能。但关于收缩蛋白含量下降的机制，尚未得知。我们假设，在轻度至中度COPD患者中，膈肌收缩蛋白含量的下降与泛素-蛋白酶体通路的激活相关。
背景和目的：研究显示，轻度至中度慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者的膈肌肌球蛋白含量下降，影响膈肌的收缩性能。但关于收缩蛋白含量下降的机制，尚未得知。我们假设，在轻度至中度COPD患者中，膈肌收缩蛋白含量的下降与泛素-蛋白酶体通路的激活相关。
方法：针对COPD患者和非COPD患者(FEV1%预计值分别为66%和93%)进行膈肌活检，测定分离的20S蛋白酶体的蛋白水解活性。此外，通过免疫印迹法测定20S蛋白酶体C8亚基的水平，通过实时聚合酶链反应测定泛素-连接酶mRNA的水平，并通过测定荧光底物的水解来确定半胱天冬酶-3的活性。
结果：COPD患者膈肌中的20S蛋白酶体的活性增加约三倍。COPD组和非COPD患者膈肌之间C8亚基水平无显著差异，说明是某些蛋白酶体的活性增加，而非数量增加。与非COPD患者相比，COPD患者膈肌中的肌肉特异性泛素-连接酶MAFbx的mRNA水平明显更高。肌肉萎缩始自半胱天冬酶-3介导的肌动球蛋白复合物分裂，它产生的碎片可由泛素-蛋白酶体通路降解。COPD患者膈肌匀浆中的半胱天冬酶-3活性更高，这与泛素-蛋白酶体活性增加一致。
结论：本研究第一次证明了COPD患者膈肌中的泛素-蛋白酶体通路活性增加。重要的是，即使是轻度至中度COPD患者(GOLDI/II级)，已见这些改变。
表1 患者特征
图1 COPD患者和非COPD患者的肌球蛋白重链含量
顶部：两组膈肌匀浆中的肌球蛋白重链含量 (实心柱：COPD患者，空心柱：非COPD患者)
底部：肌球蛋白重链免疫印迹的代表图(阳性对照组：应用纯化肌球蛋白重链，阴性对照组：非COPD患者，膈肌匀浆染色，未加抗肌球蛋白重链抗体)
图2 COPD患者和非COPD患者膈肌中的20S蛋白酶体C8亚基含量
顶部：结果显示，两组膈肌中的C8亚基含量无差异
底部：C8亚基免疫印迹的代表图(阳性对照组：应用非COPD患者分离蛋白酶体碎片，阴性对照组：非COPD患者膈肌匀浆染色，未加抗-C8抗体)
图3 COPD和非COPD患者膈肌中蛋白酶体的活性
与非COPD患者相比，COPD患者针对荧光底物(LLVY和LLE)的蛋白酶体活性更高。
图4 COPD和非COPD患者膈肌中E3-连接酶mRNA的水平
与非COPD患者相比，COPD患者的MAFbx mRNA水平更高，但MURF-1 mRNA水平无明显差异。
图5 COPD和非COPD患者膈肌中半胱天冬酶-3的活性
与非COPD患者相比，COPD患者膈肌匀浆中半胱天冬酶-3的活性更高。
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