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慢性阻塞性肺疾病(Chronic Obstructive Pulmonary Disease,COPD)简称慢阻肺,是呼吸系统最常见的疾病之一,是一种以持续的气流受限为特征的可以预防和治疗的慢性炎症性疾病,气流受限多呈进行性发展且不完全可逆,肺气肿是其主要的病理改变。COPD不但可导致肺功能的进行性减退,严重危害着人民的身心健康,还给社会带来了巨大的经济负担。COPD主要损害肺脏,但也可累及全身(或称肺外)其它系统。其发病机制比较复杂,近年来研究的重点主要集中在炎症和氧化/抗氧化失衡方面。目前普遍认为吸烟是COPD的重要发病因素,香烟烟雾中含有大量的有害烟雾颗粒和气体,可导致异常的炎症和氧化应激反应,从而导致肺组织损伤。其中炎症细胞如中性粒细胞、巨噬细胞和T巴细胞以及它们分泌的促炎细胞因子、趋化因子和粘附分子等在COPD的发病中起了重要的作用,此外抗炎细胞因子IL-10以及具有抗炎抗氧化作用的酶类或药物等对COPD的发生发展起着重要的抑制作用。因此具有抗炎抗氧化等保护作用的血红素加氧酶和胆红素近年来得到了人们越来越多的关注。血红素加氧酶(heme oxygenase,HO)是哺乳动物体内血红素代谢途径中的关键酶和限速酶,可以将血红素降解为等分子量的胆绿素、一氧化碳(CO)和亚铁离子(Fe2+)。随后,胆绿素经胆绿素还原酶作用还原成胆红素(Bilirubin,BR)。HO有三种同工酶,即诱导型的HO-1、组成型的HO-2及新近发现的异构体HO-3。HO-1属于应激蛋白,又称为热休克蛋白32(Heat shock protein,HSP32),广泛存在于哺乳动物的全身组织内,尤其是单核巨噬细胞的微粒体中。HO-1除了可被其生理性的底物血红素诱导外,在病理状态下还可受多种与炎症和氧化应激相关的刺激物所诱导。HO-1作为体内保护蛋白,高表达后不仅具有抗炎作用,而且有显著的抗氧化应激作用、抗凋亡、抗平滑肌细胞增生及调节免疫应答等重要功能,在许多疾病中能起到保护效应。胆红素是血红素代谢后的一种下游产物,作为一种内源性的强抗氧化剂,也具有抗炎、抗氧化、抗凋亡、促进机体免疫应答能力以及增强维生素C和E的抗氧化能力等多种功能。目的：1.探讨临床胆红素水平与吸烟、戒烟和COPD的关系,为临床指导患者戒烟、预防和治疗肺气肿和COPD提供理论依据。2.通过建立烟雾暴露的肺气肿动物模型,期间分别给予不同干预,探讨HO-1/胆红素在肺气肿形成过程中发挥抗炎抗氧化等保护作用的机制和差别。方法：1.临床研究:查阅临床上符合研究条件的确诊为COPD的患者和无COPD患者的病历,比较其胆红素水平并探讨胆红素水平和吸烟、戒烟及COPD疾病状态的关系。2.动物实验:建立烟雾暴露的肺气肿大鼠模型,期间分别给予腹腔注射Hemin或Sn PP以诱导HO-1高表达或抑制HO-1活性,胆红素灌胃提高体内胆红素水平等干预。模型建立后通过病理切片、肺气肿形态学评价、支气管肺泡灌洗(BALF)和炎性细胞分类计数等方法验证模型建立成功与否,ELISA方法检测相关的促炎及抗炎细胞因子IL-17、TNF-α、IL-8和IL-10及趋化因子MCP-1、MIP-2α等的水平,Realtime-PCR,免疫组化和Westernblot等方法测定肺组织相关基因和蛋白如IL-17、HO-1、ICAM-1、TGF-β1、NF-κBp65、p38、p-p38的表达,探讨HO-1和胆红素在肺气肿动物模型中是否可以通过抑制促炎细胞因子、趋化因子和粘附分子等的表达抑制炎症细胞浸润发挥抗炎作用;是否通过抑制氧化应激反应和促进抗氧化酶的活性发挥抗氧化作用;此外还探讨HO-1和胆红素在肺气肿动物模型中是否通过NF-κB和p38MAPK信号途径发挥抗炎抗氧化等作用并将两者的作用效果进行比较。结果：1.间接胆红素是体内胆红素发挥保护作用的主要形式,吸烟和COPD疾病状态可以降低体内胆红素水平,而戒烟有助于恢复胆红素水平。2.烟雾暴露肺气肿大鼠模型的评价指标:病理切片、肺气肿评价、BALF细胞分类计数支持模型建立成功。吸烟组大鼠BALF中炎症细胞总数及中性粒细胞和巨噬细胞数目,BALF、血清及肺组织匀浆上清中的炎症因子IL-17、IL-8和TNF-α水平,趋化因子MCP-1和MIP-2α,粘附分子ICAM-1及TGF-β1较对照组升高,抗炎细胞因子IL-10水平降低,氧化应激产物丙二醛增多,超氧化物歧化酶SOD活性降低,谷胱甘肽GSH水平降低。3.Hemin诱导HO-1高表达后,能够减少BALF中细胞总数和炎症细胞数目,促进IL-10的分泌,不同程度地减少炎症因子、趋化因子和粘附分子等的水平,减少氧化应激产物的生成,提高抗氧化酶的活性,在模型中发挥抗炎抗氧化的保护作用。4.胆红素干预后同样可以达到抗炎抗氧化作用,且其干预效果比Hemin好,可能与其毒性更小有关。5.肺气肿模型中NF-κB和p38MAPK信号通路的激活与炎症和氧化应激都有关系,HO-1和胆红素可能通过影响它们的激活和表达发挥保护作用。结论：在烟雾暴露肺气肿大鼠模型中,HO-1/胆红素通过促进IL-10的分泌,抑制炎症因子、趋化因子和粘附分子的的合成和分泌,减少了炎症细胞的浸润发挥抗炎作用;通过减少氧化应激产物的生成和提高抗氧化酶的活性发挥抗氧化作用;抑制气道重塑,减轻了肺气肿的病变;HO-1和胆红素可能是通过影响NF-κB和p38MAPK信号通路的激活和表达发挥保护作用。其中间接胆红素是胆红素在体内发挥抗炎抗氧化作用的主要形式,且吸烟和COPD疾病状态可以降低体内胆红素水平,而戒烟有助于恢复胆红素水平。