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慢性支气管炎(Chronic Bronchitis, CB)简称慢支,病患咳嗽、咳痰持续3个月以上,并连续2年以上,且排除长期已知原因的咳嗽情况者,即可诊断为CB。该病主要为上呼吸道及其周围组织病发慢性炎症。研究慢支的发病机制,找到潜在生物标记物,应用于慢支疾病诊断,研究相关药物的作用机制,对于慢支的防治尤为重要。综合上述问题,本课题采用烟雾诱导慢支大鼠,优化造模条件；基于LC-MS和NMR技术,研究慢支大鼠血清中代谢物的变化,找出潜在生物标记物；采用岩白菜素和地塞米松治疗慢支大鼠,研究药物作用机制。具体研究成果如下：为优化造模条件,本课题参考相关文献设定3个烟雾浓度,即40%、60%、80%。采用合普8050系列动式染毒柜控制仪进行烟熏造模,严格控制造模条件并实时监控造模过程。根据肺组织病理切片和肺泡灌洗液白细胞计数结果,评估各组大鼠肺组织炎症情况。结果表明：40%、60%、80%的烟雾浓度均引起不同程度肺组织炎症现象,主要包括淋巴细胞浸润、上皮组织脱落、坏死、气道粘液分泌增多。60%烟雾浓度导致严重的淋巴细胞浸润、粘液分泌增多现象,部分切片存在含血铁黄素沉积。各组烟熏大鼠肺泡灌洗液中白细胞总数均有所增加,其中60%和80%组大鼠白细胞总数与正常组大鼠的数据相比有显著性差异,淋巴细胞和中性粒细胞的个数也明显增多。综合各组大鼠造模时精神状况、皮毛颜色、体重、大便及死亡等一般表征,以及咳嗽、呼吸节律、呼吸道分泌物等体征,筛选出最佳造模条件,即造模周期为28天的情况下,60%烟雾浓度为最佳的慢支造模条件。为研究烟雾诱导慢支的发病机制,本课题利用LC-MS技术分析大鼠血清代谢物的变化,绘制烟雾诱导的慢支代谢途径网络图,为慢支疾病诊断提供依据。结果表明：通过LC-MS代谢组学分析技术以及PCA, PLS-DA等多种模式分析法,找到11个潜在生物标记物,包括溶血磷脂酰乙醇胺(18：1)、溶血磷脂酸(18：1)、溶血磷脂酰乙醇胺(18：0)、溶血磷脂酰乙醇胺(16：0)、溶血磷脂酰乙醇胺(20：4)、二十二碳六烯酸、5-羟吲哚乙酸、5’-羧基-α-生育酚、4-imidazolone-5-propionic acid、12-羟基二十碳四烯酸和尿嘧啶。其中,模型组各个溶血磷脂酰乙醇胺、溶血磷脂酸(18：1)、溶血磷脂酰乙醇胺(18：0)、二十二碳六烯酸、5-羟吲哚乙酸和5’-羧基-α-生育酚含量在显著高于正常组(Student’s t test,p<0.05)；相反,4-imidazolone-5-propionic acid.12-羟基二十碳四烯酸和尿嘧啶含量显著低于正常组(Student’s t test,p<0.05).结果表明,烟雾可能是通过改变相关氨基酸代谢和脂类代谢导致慢性炎症,其中对脂类代谢的影响尤为突出。根据结果推测,溶血磷脂可能作为诊断慢支疾病的参考指标。采用岩白菜素和地塞米松预防性治疗慢支,应用NMR代谢组学技术进一步研究烟雾诱导慢支发病机制,并揭示药物治疗慢支的作用机制。分析各组大鼠血清代谢物,筛选潜在生物标记物,检测各生物标记物随时间在不同组的动态变化。结果表明：PCA图中正常组与模型组分离度良好(R2X=0.965,Q2=0.858).由PLS-DA得分图可见,正常组与模型组沿t[1]轴显著分开(R2X=0.318,R2Y=0.98,Q2=0.87)。利用OPLS-DA模型,基于VIP值、相关系数值以及p值,筛选出18个潜在生物标记物,包括丝氨酸、丙氨酸、谷氨酸、脯氨酸、谷氨酰胺、乳酸、肌酸磷酸、葡萄糖、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸、丙酮、乙酰乙酸、丙酮酸、甘氨酸、苏氨酸、异丁酸和甘油。分析代谢物变化规律,推测岩白菜素可能通过调节支链氨基酸代谢过程以及甘氨酸和苏氨酸的代谢来治疗慢支；地塞米松的抗炎机制可能与甘氨酸和苏氨酸的代谢以及糖酵解密切相关。