呼吸

慢性阻塞性肺疾病膈肌中泛素-蛋白酶体通路的激活

作者:戴福伦 来源:肺康复论坛 日期:2020-11-05
导读

         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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