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目的1建立一种新的更为贴近临床发病机制的COPD大鼠模型并评价其特点与远期稳定性,为深入开展COPD研究提供研究基础。2基于香烟熏吸联合反复细菌感染制作的COPD大鼠模型,探讨补肺健脾方改善膈肌功能障碍的作用机制。方法1大鼠随机分为对照(Control)组、香烟熏吸(CSI)组、反复细菌感染(RBI)组和香烟熏吸联合反复细菌感染(CCR)组,每组40只,分别采用单纯吸烟、单纯反复细菌感染和香烟熏吸联合反复细菌感染的方法制作稳定期COPD大鼠模型,并每4周检测肺功能,肺部病理包括支气管壁厚度、支气管管腔狭窄程度、单位面积的肺泡数量、肺泡大小、肺小血管壁厚度以及第8周时肺组织Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型胶原沉积情况等。2大鼠随机分为对照(CG)组、模型(MG)组、补肺健脾高剂量(HDG)组、中剂量(MDG)组、低剂量(LDG)组和氨茶碱(AG)组,采用实验一中CCR组的方法制作COPD稳定期模型,于第9周开始补肺健脾方3个剂量和氨茶碱干预,共12周。检测大鼠肺功能、肺脏病理(包括支气管壁厚度、支气管管腔狭窄程度、单位面积的肺泡数量、肺泡大小、肺小血管壁厚度)、膈肌病理和细胞超微结构、膈神经放电、呼吸运动、离体膈肌的张力和耐力、膈肌三磷酸腺苷(ATP)脱氢酶和琥珀酸脱氢酶(SDH)活性、膈肌细胞内活性氧(ROS)和钙离子(Ca2+)浓度等。结果1第8周时CSI组、RBI组和CCR组大鼠TV. PEF和EF50均较Control组显著降低(P<0.05或P<0.01), CCR组TV和EF50下降趋势较CSI组和RBI组明显(P<0.05或P<0.01)。三个模型组大鼠肺组织第8周均可见明显病理改变,随时间进行性加重,且CCR组病理改变较CSI组和RBI组更为明显,表现在支气管壁增厚、支气管管腔狭窄,单位面积肺泡数量减少和肺泡直径增大、肺小血管壁增厚等(P<0.05或P<0.01)CCR组Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ胶原表达较Control组有显著升高(P<0.05或P<0.01),CSI组和RBI组胶原沉积均有增加趋势,但无显著性差异,CCR组Ⅲ型胶原沉积较CSI组和RBI组显著升高(P<0.01)。三模型组COPD大鼠RVHI组明显降低(P<0.05或P<0.01)2 MG、HDG、MDG、LDG和AG组大鼠TV、PEF、EF50较CG组大鼠明显降低(P<0.05或P<0.01)。高、中剂量补肺健脾方可以显著提高TV、PEF、EF50(P<0.05或P<0.01)。MG组大鼠动脉血中PCO2明显升高(P<0.01),PO2明显降低(P<0.01),补肺健脾方可以显著降低PCO2,提高PO2,以高、中剂量组尤为突出(P<0.05或P<0.01),量效关系明显(P<0.05或P<0.01)。MG组大鼠肺脏病理改变明显,补肺健脾方可以明显改善肺部病理表现,且以高、中剂量组疗效更优。MG组膈肌病理和超微结构改变明显,高、中剂量补肺健脾方较氨茶碱可以显著改善上述表现。MG组大鼠RVHI显著降低(P<0.01),补肺健脾方可以显著改善RVHI,其中以高剂量组和中剂量组更为显著(P<0.05或P<0.01),优于氨茶碱组(P<0.05或P<0.01)。MG组大鼠膈神经放电持续时间和间期延长(P<0.05或P<0.01),而放电面积和幅度下降(P<0.01),补肺健脾方高剂量组和中剂量组膈神经放电时间和间期缩短,放电面积和放电幅度提高(P<0.05或P<0.01),效果优于氨茶碱组(P<0.05或P<0.01)。MG组大鼠吸气时间和呼气时间延长(P<0.01),呼吸频率降低(P<0.01),高、中剂量补肺健脾方可以显著缩短呼气和吸气时间,提高呼吸频率(P<0.05或P<0.01),疗效优于氨茶碱组。MG组大鼠呼吸幅度和呼吸面积明显降低(P<0.01),高、中剂量补肺健脾方可以显著增强呼吸幅度和呼吸面积(P<0.05或P<0.01),剂量依赖显著(P<0.01),且疗效优于氨茶碱组(P<0.05或P<0.01)。MG组大鼠膈肌张力和耐力明显降低(P<0.01),高、中剂量补肺健脾方可以显著提高大鼠膈肌张力和耐力(P<0.05或P<0.01),剂量依赖显著(P<0.05或P<0.01),且疗效优于氨茶碱组(P<0.05或P<0.01)。MG组大鼠膈肌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),补肺健脾方高、中剂量可以明显改善上述纤维比例(P<0.05或P<0.01),剂量依赖显著(P<0.05或P<0.01),且优于氨茶碱组(P<0.01)。MG组大鼠膈肌ATP酶活性明显降低(P<0.01),SDH活性显著升高(P<0.01),高、中剂量补肺健脾方可以显著改善上述酶活性(P<0.05或P<0.01),且优于氨茶碱组(P<0.05或P<0.01)。MG组大鼠膈肌细胞ROS水平明显升高(P<0.01),高、中剂量补肺健脾方可以显著降低ROS水平(P<0.01),疗效优于氨茶碱组(P<0.055或P<0.01)。MG组大鼠膈肌细胞内Ca2+浓度显著降低(P<0.01),高、中剂量补肺健脾方可以显著提高Ca2+浓度(P<0.05或P<0.01),剂量依赖显著(P<0.05或P<0.01),且疗效优于氨茶碱组(P<0.01)。相关分析表明：膈肌疲劳指数(FI)与呼气时间(r=0.701,P=0.000).ROS(r=0.700,P=0.000),ROS与膈神经放电间期(r=0,527,P=0.000)、呼气时间(r=0.660,P=0.000)；呼吸幅度与呼吸面积(r=0.743,P=0.000).Pt(r=0.731,P=0.000).PO(r=0.795,P=0.000).ATP(r=0.670,P=0.000).膈肌细胞内钙离子浓度(r=0.772,P=0.000),呼吸面积与Pt(r=0.599,P=0.000) PO(r=0.656,P=0.000).膈肌细胞内钙离子浓度(r=0.645,P=0.000),Pt与PO(r =0.882,P=0.000).ATP(r=0.730,P=0.000).膈肌细胞内钙离子浓度(r=0.813,P=0.000),Pt与ATP(r=0.790,P=0.000).膈肌细胞内钙离子浓度(r=0.880,P=0.000),ATP与膈肌细胞内钙离子浓度(r=0.810,P=0.000)呈显著正相关且相关关系密切(相关系数r>0.5)结论1吸烟联合反复细菌感染方法能够在较短的时间内复制出COPD多种病理,并且肺功能和病理发展平稳,有良好的优势和远期稳定性。本模型将为COPD远期研究的开展提供依据和研究基础。2膈(呼吸)肌疲劳的发生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。3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表达等有关。