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目的: 慢性阻塞性肺病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)以不完全可逆的气流受限和全身系统炎症为特征,可造成脑部供氧不足和神经炎症,导致脑细胞损伤。本研究利用分子生物学等方法探究COPD大鼠脑损伤的分子机制,并为快速诊断出COPD和临床治疗提供依据。 方法: 雄性SD大鼠由厦门大学实验动物中心提供,体重230-280g,随机分成4组,健康对照组,吸烟组,脂多糖组,吸烟+脂多糖组,饲养在相同环境下,给予充足的水和食物。通过被动吸烟和气管注射脂多糖进行COPD大鼠模型的复制,通过Morris水迷宫测试,openfield测试以及平衡木测试来判断大鼠行为是否发生改变。通过对低氧诱导因子、炎症因子、特异性脑蛋白进行分子生物学等实验来探究COPD大鼠脑损伤的分子机制。 结果: 1)与对照组相比,吸烟组和脂多糖+吸烟组体重均显著减轻(P<0.001,P=0.003)。肺功能参数如第50s气道阻力显著增加(FEV50/FVC%),功能性残气量显著增加(FRC),肺部顺应性显著增加(Cchord),肺部总量显著增加(TLC),呼气时间显著增加(Te)(P<0.01)。 2)与对照组相比,水迷宫测试,经过平台次数,吸烟组明显下降(P<0.05);经过平台所在象限的时间占总时间的比例,吸烟组和脂多糖组都显著减少((P<0.01;P<0.05)。和对照组比较,open-field结果显示吸烟组有明显的焦虑症的特征,表现为越格数显著增加(P<0.001),中间格数增加,大便粒数显著增加(P<0.05),趴墙次数显著增加(P<0.001);脂多糖组有抑郁的特征,表现为越格数显著减少(P<0.001),中间格数减少,趴墙次数显著减少(P<0.01),修饰次数显著减少(P<0.05),吸烟+脂多糖组有抑郁的特征,表现为越格数减少,中间格数减少,趴墙次数显著减少(P<0.001),修饰次数显著减少。平衡木测试,和对照组比较,脂多糖和脂多糖+吸烟组在平衡上所花的时间都显著增多(P<0.05),吸烟组没有显著差异。 3)分子生物学实验,和对照组比较,模型组炎症因子,低氧诱导因子,脑损伤因子在模型组中发生了改变且有统计学意义;和对照组比较,吸烟组大鼠脑组织中的髓鞘碱性蛋白(MBP),S100β显著减少(P<0.05;P<0.05);少突胶质细胞髓鞘相关蛋白(OMGP),血影蛋白降解产物120(SBDP120)显著增多(P<0.01;P<0.05)。 结论: 成功地复制出COPD大鼠模型,模型组的行为发生了明显的改变,包括空间记忆能力、平衡能力的下降,大鼠有焦虑或者抑郁的特征;低氧诱导因子,炎症因子在血浆中的水平增高导致了COPD大鼠脑部的损伤,从而使脑损伤因子在血浆中含量升高和脑组织少突胶质细胞和神经细胞中特异性蛋白含量发生变化(MBP,S100β显著减少以及OMGP,SBDP120显著增加),通过相关性分析,低氧诱导因子,炎症因子的升高可以解释脑损伤的分子机制。需要进一步研究筛选出理想的生物标记物,为临床快速诊断COPD提供依据。