PPARα基因多态性及mRNA表达与COPD骨骼肌线粒体功能、超微结构研究

目的:探索COPD病人股外侧肌肉PPARα基因rs45550937(C/G),rs45552534(A/G),rs45576140(C/G),rs45528736(A/G),rs45576734(A/G)五个位点的多肽性及mRNA表达水平与肌肉中线粒体呼吸功能、超微结构关系。 方法:对昆明地区123例COPD患者和61例年龄匹配正常对照者的身体组成及肺功能进行测量,并对PPARα的五个突变位点rs45550937(C/G),rs45552534(A/G),rs45576140(C/G),rs45528736(A/G),rs45576734(A/G)采用多聚酶链和测序的方法进行多态性分析。并随机对其中的6例健康对照组(Control),8例COPD正常体重(BMIN)及6例低体重COPD(BMIL)病人,行股外侧肌活检,对活检的肌肉用实时定量PCR检测PPARα基因的mRNA,冷冻离心法提取肌肉中线粒体,Clark氧电极法测定线粒体呼吸功能,根据线粒体呼吸耗氧量换算出ST3、ST4、RCR(ST3/ST4),并在透射电镜下观察单位骨骼肌横切面积上线粒体数目,线粒体面积,Z线宽度。 结果:在正常对照和COPD患者中,PPARα的上述五个位点未发现有突变; PPARα基因的mRNA表达在三组中分别为(单位:AU):0.82±0.10,0.64±0.09,0.41±0.12,在COPD病人中表达下降,在低体重COPD病人中下降明显(p＜0.01); 线粒体呼吸控制率RCR(ST3/ST4)在COPD病人中降低(5.13±0.35vs3.50±0.71),各组间均可见差异(p＜0.01); 电镜下COPD病人单位肌肉截面积线粒体数目在Control、BMIN、BMIL三组中分别为0.52±0.06、0.43±0.08、0.32±0.07,线粒体横截面积百分比在三组中分别为4.31±0.76、3.71±0.47、2.50±0.37。与Control相比,BMIN组的线粒体数目面积(线粒体体积密度)下降不明显(p均＞0.05),BMIL组中明显下降(p均＜0.01)。Z线(代表肌纤维类型)在BMIL组明显下降(103.2±6.42vs87.2±8.79,p=0.024)。 PPARα基因的mRNA表达水平与RCR,单位肌肉横切面积内线粒体数目n、面积百分比正相关,其r值分别为0.71,r=0.69,r=0.75,p均＜0.01。PEARα的mRNA表达与Z线宽度(代表肌纤维类型)正相关(r=0.63,p＜0.01) 结论:在COPD病人中,上述PPARα基因位点昆明在地区突变率低,与其mRNA表达下调无关。需要进一步筛查PPARα的其他基因位点。 COPD患者的骨骼肌质量还未下降(FFMI评估),线粒体的电子传递链和氧化磷酸化(RCR评估)即出现了异常,但线粒体的体积密度得到了维持,而在低体重的COPD患者中,二者均下降。线粒体的电子传递链和氧化磷酸化先于线粒体的体积密度改变,是COPD患者骨骼肌功能障碍的早期事件。 PPARα基因的mRNA表达下调,并与线粒体呼吸功能,单位肌肉横切面积内线粒体面积比分下降相关,或许,PPARα基因的mRNA的表达下降是线粒体呼吸功能下降,体积密度减少的一个原因。