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目的:COPD除了引起不可逆性的气流受限以外,还常常伴随着营养不良,主要表现为骨骼肌萎缩,直接影响患者的生活质量并且增加COPD患者的死亡率,给患者和社会带来巨大的经济负担。我们团队前期研究已发现泛素系统和自噬系统作为骨骼肌蛋白质降解的主要途径可能参与大鼠COPD骨骼肌萎缩过程,但目前关于其机制国内外鲜有报道。因此,建立COPD骨骼肌萎缩的细胞及动物模型,以明确泛素系统和自噬系统在COPD骨骼肌萎缩中的作用并进一步探索PI3K/Akt/FoxO3a信号通路对泛素系统和自噬系统的调控作用。方法:(1)不同浓度CSE处理L6成肌细胞24小时,构建L6成肌细胞萎缩模型。(1)Western Blot检测泛素特异性蛋白酶atrogin-1和MuRF-1蛋白的表达。电镜观察自噬小体的数量,Real-time PCR和Western Blot检测自噬相关基因mRNA和蛋白的表达。(2)Western Blot检测PI3K/Akt/FoxO3a信号通路相关基因的蛋白表达及Real-time PCR检测FoxO3a mRNA的表达。(3)用siRNAFoxO3a干预L6成肌细胞后,Real-time PCR和Western Blot检测FoxO3a的mRNA和蛋白表达水平。Western Blot检测泛素特异性蛋白酶atrogin-1和MuRF-1蛋白的表达。电镜观察自噬小体的数量,Real-time PCR和Western Blot检测自噬相关基因mRNA和蛋白的表达。(2)采用烟熏法构建大鼠COPD骨骼肌萎缩模型。(1)Western Blot检测大鼠伸趾长肌MHC蛋白的表达。(2)Western Blot检测泛素特异性蛋白酶atrogin-1和MuRF-1蛋白的表达及自噬相关基因蛋白的表达。(3)Western Blot检测PI3K/Akt/FoxO3a信号通路相关基因的蛋白表达。结果:(1)(1)与对照组相比,CSE处理后的L6成肌细胞内泛素特异性蛋白酶atrogin-1和MuRF-1的蛋白表达水平明显增高;与对照组相比,CSE处理后的L6成肌细胞内自噬小体的数量增加,自噬相关基因的mRNA和蛋白表达水平增加。(2)与对照组相比,CSE处理后的L6成肌细胞内p-PI3K/t-PI3K、p-Akt/tAkt蛋白表达水平降低,FoxO3a的mRNA和蛋白表达水平增高。(3)siRNAFoxO3a干预L6成肌细胞后,FoxO3a的mRNA和蛋白表达与对照组相比明显降低。siRNA-FoxO3a干预L6成肌细胞后,与单纯烟熏对照组相比,atrogin-1和MuRF-1的蛋白表达明显降低,自噬小体数量明显减少,自噬相关基因mRNA和蛋白的表达明显降低。(2)(1)与对照组相比,COPD大鼠伸趾长肌MHC蛋白表达水平降低。(2)与对照组相比,COPD大鼠伸趾长肌泛素特异性蛋白酶atrogin-1和MuRF-1蛋白的表达增加,自噬相关基因蛋白表达增加。(3)与对照组相比,COPD大鼠伸趾长肌t-PI3K、t-Akt蛋白表达无明显差异,p-PI3K、p-Akt蛋白表达显著下调,FoxO3a的蛋白表达水平增高。结论:泛素系统和自噬系统共同参与COPD骨骼肌萎缩过程,其机制可能与PI3K/Akt/FoxO3a信号通路的调控有关,为COPD骨骼肌萎缩的治疗提供新的实验基础。