本研究采用40只健康雄性C57BL/6J小鼠，随机分为空白对照组（CG，n=8）、模型对照组（SG，n=8）、低强度运动组（LG，n=8）、中强度运动组（MG，n=8）和高强度运动组（HG，n=8）。
1前言
1.1研究背景
慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease,COPD）是一种慢性不完全可逆的呼吸系统疾病，以阻塞性呼吸模式为特征，通常与吸烟有关，可导致慢性呼吸衰竭。随着世界人口不断增长的老龄化和高吸烟率等因素，COPD在21世纪成为一个更加严重的问题[1,2]。吸烟、环境暴露和遗传风险可能导致COPD，其中吸烟是最常见的原因[3]。COPD患者必须比非COPD患者更加努力地呼吸，这可能会导致其呼吸短促或因长时间用力呼吸而疲惫。在疾病早期，COPD患者在运动时可能会感到呼吸急促，但随着病情加重，可能难以呼气甚至吸气[4]。研究发现，在COPD患者中，那些最大吸气压力（maximum inspiratorypressure,MIP）偏低的人在运动时会经历更大的呼吸困难[5]，这可能与呼吸肌功能障碍有关。
膈肌作为最重要的呼吸肌，其功能障碍广泛存在于COPD的各个阶段[6]。研究表明，膈肌因吸烟引起的损伤比四肢肌更明显，并且膈肌功能障碍与COPD急性发作导致的住院风险增加有关，膈肌功能障碍导致的吸气肌无力与患者呼吸困难、高碳酸血症呼吸衰竭和过早死亡有关[7,8]。COPD膈肌功能障碍主要表现在结构和功能方面，包括膈肌萎缩，膈肌力量丧失和在特定负荷下更容易疲劳等[9]。
COPD是一种全身性疾病，先前的研究发现将吸气肌训练作为肺功能康复治疗的补充可提高吸气肌力，但在运动功能、生活质量或呼吸困难方面不提供更多的益处[10,11]。运动训练作用于COPD患者的全身，因此运动训练可能对COPD症状和功能有更好的作用，运动训练无疑是改善COPD患者骨骼肌质量、功能和生活质量的最佳治疗选择[12,13]。运动训练可以改善膈肌的功能，这可能是因为运动训练后骨骼肌的氧化能力和效率的提高导致肺泡通气减少改善了动态肺过度充气，从而降低膈肌负荷[14]。
3实验材料和方法
3.1实验材料
3.1.1实验动物
本实验选用C57BL/6J小鼠40只，SPF级，雄性，8周龄，黑色，身体健康，体重正常（20-25g），从浙江维通利华中心买入。在上海中医药大学实验动物中心饲养，环境温度为21±2℃，湿度为60%±10%，饮食供应正常。每笼饲养5只小鼠，每天定时照明12小时。本实验经上海中医药大学伦理委员会批准，伦理批号：PZSHUTCM210312012。
3.1.2实验主要仪器
5分析与讨论
5.1不同运动强度对COPD小鼠肺组织病理变化的影响
作为一种慢性阻塞性呼吸系统疾病，COPD患者可能患有阻塞性细支气管炎、肺气肿或两者兼而有之[4]。
阻塞性细支气管炎是一种气道内部变窄情况，这种情况由慢性炎症和肿胀引起，这种狭窄会影响肺部排出空气的容易程度[4]。细支气管即直径小于等于2mm的气道[114]。细支气管炎是一种涉及细支气管的细胞和间质反应，影响管腔大小、固有层、肌肉层和细支气管外膜，其表现可能包括细支气管壁炎症细胞浸润等，其中细支气管平滑肌肥大，细支气管纤维性狭窄，粘液淤滞，管腔扭曲等可能会导致管腔变窄[115]，这可能解释了COPD患者的阻塞性呼吸困难和肺过渡充气。
肺由多个有弹性的肺泡组成，吸气时扩大，呼气时肺泡被动弹回到初始大小[4]。COPD对吸入有毒颗粒物和气体的先天和适应性炎症反应与组织修复和重塑过程有关，该过程增加粘液的产生，并导致肺气肿。肺气肿时，肺泡壁因为受损而失去弹性，因此肺泡中的气体不会被轻易清空。此外，肺气肿也可能导致气道的狭窄，在吸烟者中观察到的肺气肿常始于与管腔变窄的细支气管相邻的呼吸性细支气管，是COPD的主要梗阻部位[4,116]。
先前的动物实验组织学检查显示，COPD小鼠气道壁结构损坏，黏膜纤毛柱状上皮出现明显的变性、坏死和脱落[117]。此外，细支气管中有大量炎症细胞浸润，肺气肿样结构改变包括肺泡隔变薄破裂，使相邻的肺泡融合成肺大泡，肺泡上皮结构严重受损，平均线性截距显著增加，平均肺泡数显著降低[101,117]。Horiguchi等人通过对COPD小鼠肺组织的观察得到，COPD小鼠肺泡的平均线性截距明显大于正常小鼠肺泡的平均线性截距[118]，这表明COPD小鼠的平均肺泡面积增大，相同大小视野的平均肺泡数量减小。
5.2不同运动强度对COPD小鼠膈肌组织病理变化的影响
COPD膈肌存在结构损伤，先前的临床试验研究在对COPD患者膈肌组织切片进行光学显微镜分析时，发现膈肌中肌肉萎缩、肌纤维溶解和纤维化[121]。此外，Orozco-Levi等人[122]对COPD患者和肺功能正常患者的膈肌进行电子显微镜分析，发现相比于正常对照组，肌节断裂在COPD患者中更为明显。同样，在动物实验组织学检查中，刘待见等人[123]发现，相较于空白对照组，COPD模型大鼠膈肌纤维排列松弛且紊乱，纤维干瘪，局部断裂，细胞核大小不一，排列无序。Sheng等人[101]使用电镜观察COPD模型大鼠和健康大鼠的膈肌肌原纤维结构变化，发现健康大鼠膈肌肌原纤维排列有序、可以看到清晰的Z线，COPD模型大鼠的膈肌表现为Z线模糊、结构不清、部分肌丝断裂和溶解。因此，在显微镜下，COPD膈肌纤维存在萎缩、松弛、紊乱、断裂、细胞核大小不一等结构改变。
本研究结果显示，在膈肌结构方面，与空白对照组小鼠相比，模型对照组小鼠膈肌纤维萎缩，横截面积变小，形态干瘪不规则，排列紊乱，纤维有断裂并且间隙增大，这与之前的研究结果相同[123-125]。与模型对照组相比，运动组小鼠膈肌纤维较饱满，横截面积增加，纤维间隙减小，细胞核增多。其中，中强度运动对小鼠膈肌纤维横截面积等结构的改善作用最为显著。Ramos等人[15]对CS暴露小鼠进行50%最大运动速度的有氧运动干预，发现与没有接受训练的烟熏组相比，有氧运动防止了膈肌质量的下降，改善了膈肌的萎缩。
综上所述，CS暴露确实会在一定程度上引起COPD小鼠膈肌组织病理损伤。相较于低强度和高强度运动，中强度运动对COPD小鼠膈肌组织病理损伤有较好的改善作用。
6结论
（1）9周的运动干预后，不同强度的运动均可以在一定程度上改善COPD小鼠肺组织病理变化。与高强度运动相比，低强度运动和中强度运动对改善COPD小鼠肺气肿有更好作用。
（2）9周的运动干预后，与低强度运动和高强度运动相比，中强度运动对改善COPD小鼠膈肌组织病理变化和功能障碍有更好作用，这可能是因为中强度运动能够更有效地降低COPD小鼠膈肌中E3泛素蛋白连接酶Atrogin-1和MuRF1的表达水平，抑制膈肌蛋白降解。
参考文献（略）
