• 2025年第52卷第8期文章目次
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    • >综述与专论
    • 量子点在疾病诊疗中的应用

      2025, 52(8):1917-1931. DOI: 10.16476/j.pibb.2024.0494 CSTR: 32369.14.pibb.20240494

      摘要 (175) HTML (205) PDF 145.82 K (191) 评论 (0) 收藏

      摘要:量子点(quantum dots,QDs)是一种纳米级半导体晶体,因其独特的光学和电化学特性,在疾病诊疗领域极具潜力。在疾病诊断方面,QDs的高亮度和光稳定性使其在生物成像技术中能实现细胞、组织乃至单个生物分子的高分辨率成像,QDs作为荧光标记物,可用于细胞追踪、生物传感以及癌症、感染性疾病免疫和相关疾病的检测,为早期准确诊断开辟新途径。在疾病治疗方面,QDs可作为多功能纳米载体,用于靶向药物递送,帮助药物实现靶向输送,显示药物传递和释放的踪迹,QDs还可以作为光敏剂或光敏剂的载体,选择性破坏恶性细胞、血管病变和微生物感染,减少对正常组织的损伤。尽管前景广阔,但QDs从研究到临床应用仍面临诸多挑战,如毒性、稳定性和规模化工业化生产等问题。通过表面修饰、封装技术及合成工艺的改进,研究人员正逐步解决这些问题。本文总结了QDs的类型,重点介绍了其在生物成像、生物传感器、病原体检测、药物输送和光动力治疗领域的最新研究进展,讨论了阻碍其临床应用的多重障碍,并探索了克服这些挑战的潜在解决方案。

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    • 引发心血管疾病的新风险——微纳米塑料

      2025, 52(8):1932-1941. DOI: 10.16476/j.pibb.2025.0061 CSTR: 32369.14.pibb.20250061

      摘要 (83) HTML (114) PDF 92.43 K (177) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,随着塑料制品的大规模使用,塑料污染程度加剧,逐渐成为一个日益严重的全球性问题。塑料制品释放的微纳米塑料(microplastics and nanoplastics,MNPs)作为新兴的环境污染物广泛存在于生物体和环境中,这些塑料颗粒通过3种暴露途径进入人体:呼吸摄入、食物链的生物积累和转移以及皮肤接触,继而产生毒性效应。MNPs的物理特性(形状、大小、表面特性)会随环境变化而动态转化;MNPs充当化学物质载体可分为两种机制:一是从外界吸附而来的污染物,二是在商业生产过程中人工添加的化学剂(阻燃剂、色素等)。研究表明,MNPs对人体健康产生不利影响,现在已经在脑、肠道、肝脏、血液等组织器官中发现了MNPs。最新临床研究表明,MNPs是引发心血管疾病(cardiovascular diseases,CVDs)的一个新风险,其参与心肌纤维化等发生发展。CVDs是心脏、动脉、静脉、毛细血管疾病的统称,是导致人类致残和死亡的主要疾病之一。CVDs发病率和复发率较高,并发症较多,降低了患者生活品质和幸福指数,并且呈现年轻化趋势,因此,早期预防极为重要。本文综述了MNPs的性质及其对心血管系统的潜在威胁,旨在探讨MNPs通过何种生理效应、毒性机制及相关通路引发CVDs,重点讨论了其增强氧化应激,促进促炎症因子表达,形成慢性炎症微环境,吸附毒金属和有机物等有毒物质联合相互作用的毒性过程。其中,污水灌溉、大气沉降等过程是重金属与MNPs共污染农业土壤的主要因素,重金属与MNPs相互作用会抑制农作物生长,并促进重金属在植物中的吸收,再通过食物链进入人体,甚至诱发急性冠脉综合征等CVDs。此外,本文例举了MNPs对心血管功能的长期影响,探讨了当前MNPs影响心血管系统方面研究的局限性以及未来的研究方向。

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    • 基于数据库分析预测Notch信号通路及其相关非编码RNA在阿尔茨海默病中的可能调控途径

      2025, 52(8):1942-1957. DOI: 10.16476/j.pibb.2025.0090 CSTR: 32369.14.pibb.20250090

      摘要 (101) HTML (83) PDF 129.67 K (187) 评论 (0) 收藏

      摘要:阿尔茨海默病 (Alzheimer’s disease, AD) 是一种以进行性认知功能障碍和行为损害为特征的神经退行性疾病。 其病理特征包括β淀粉样蛋白(amyloid β-protein,Aβ)沉积形成的老年斑、微管相关蛋白(tubulin associated unit,tau)过度磷酸化导致的神经原纤维缠结(neurofibrillary tangles,NFTs),以及大脑皮层和海马等关键脑区神经元、突触的大量丧失,最终临床上表现为记忆减退、语言障碍及空间定向能力下降等症状,严重影响患者的生活质量。随着中国人口老龄化进程的加速,AD的发病率持续上升,已发展成为严重的公共卫生事件,迫切需要开发有效的治疗手段。近年来研究发现,Notch信号通路作为一种高度进化保守的途径,在细胞增殖、分化、发育以及凋亡等多种生物过程中发挥重要作用,其失调在AD的发病机制中起关键作用。此外,Notch信号通路与非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)的相互作用产生广泛的生物学效应,在多种疾病中被广泛报道。然而,在AD中对Notch信号通路与ncRNA的探讨相对缺乏。因此,本文基于生物信息学分析手段,整合多个公开数据库数据,系统筛选在AD中显著异常的Notch通路关键基因及其相关ncRNA,构建lncRNA-miRNA-mRNA调控网络,深入探讨其在AD发病过程中的内在联系及潜在机制,进一步评估这些分子作为AD早期诊断生物标志物及治疗干预靶点的可行性和应用价值,以期为AD的诊断和治疗提供新的策略。

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    • 网格蛋白斑块的调控机制和功能多样性

      2025, 52(8):1958-1971. DOI: 10.16476/j.pibb.2025.0065 CSTR: 32369.14.pibb.20250065

      摘要 (93) HTML (122) PDF 125.38 K (161) 评论 (0) 收藏

      摘要:网格蛋白介导型胞吞作用(clathrin-mediated endocytosis,CME)是细胞胞吞大分子物质的主要途径,同时也是细胞囊泡运输(vesicle trafficking)的起始环节。网格蛋白斑块(clathrin plaques)是细胞质膜上大而扁平的网格蛋白包被结构(clathrin-coated structures,CCSs),有时也称为扁平的网格蛋白晶格(flat clathrin lattices)。与典型的网格蛋白包被小窝(clathrin-coated pits,CCPs)相比,网格蛋白斑块具有更平坦的形态、更大的面积和更长的寿命。现有的研究证据表明,网格蛋白斑块不仅可以通过CME参与大分子货物的选择性胞吞,还是一种特殊的细胞黏附结构,并作为信号转导平台参与细胞信号通路的调节。斑块在不同类型细胞的细胞黏附、机械感应、细胞迁移、病原体入侵等过程中扮演重要角色,但截至目前,国内外研究对网格蛋白斑块的功能多样性及其形成和调控机制仍未完全明了。本文回顾网格蛋白斑块的研究历程,综述网格蛋白斑块的结构特征和功能,讨论调节网格蛋白斑块动态的机制及其在CME中的最新发现,以推动对CCSs结构的深入探索,强调斑块作为细胞机械感知桥梁和信号转导动态平台的多功能特性,拓展对CME系统的理解边界,并为相关疾病机制的研究和治疗策略提供新视角。

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    • 基于人工智能的蛋白质热力学稳定性预测

      2025, 52(8):1972-1985. DOI: 10.16476/j.pibb.2024.0530 CSTR: 32369.14.pibb.20240530

      摘要 (58) HTML (68) PDF 127.40 K (209) 评论 (0) 收藏

      摘要:人工智能技术在生物学领域的应用在近几年取得了突飞猛进的发展,其中最显著的成果为蛋白质结构预测和设计,该成果于2024年荣获诺贝尔化学奖。可以预见,对蛋白质各类物理和化学属性的精准预测将是蛋白质预测领域下一阶段的重要发展方向。蛋白质热力学稳定性在深入了解生命活动机制、药物研发、疾病诊断和治疗,以及生物技术产业中酶制剂的生产、生物传感器研发以及蛋白质药物制备等方面均具有重要意义。借助人工智能技术进行蛋白质热力学稳定性的精准预测将大幅提升蛋白质相关的科学研究能力和产业发展效率。本文综述了蛋白质热力学稳定性预测技术的发展历程,梳理了从生物实验测定方法、传统能量函数计算方法到现代机器学习预测方法。重点讨论了基于机器学习的预测模型,尤其是深度神经网络、图神经网络和注意力机制等前沿算法在蛋白质热力学稳定性预测中的突破。深入讨论了突变稳定性预测的核心挑战,如数据集质量与数量不平衡、模型过拟合及蛋白质动态性的建模等难题。旨在为研究人员提供一个全面的参考框架,助力突变蛋白质热力学稳定性预测技术的发展。

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    • 肿瘤微环境多胺抑制T细胞抗肿瘤活性

      2025, 52(8):1986-1997. DOI: 10.16476/j.pibb.2025.0022 CSTR: 32369.14.pibb.20250022

      摘要 (61) HTML (89) PDF 114.63 K (167) 评论 (0) 收藏

      摘要:肿瘤免疫治疗是继手术、放疗、化疗之后的第四大肿瘤治疗技术,克服肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)的免疫抑制作用已成为当前研究的核心问题。多胺作为重要的免疫调节因子,在TME中异常积聚,对肿瘤浸润性T细胞具有严重的抑制作用。因此,系统探讨多胺对T细胞功能的调控,对提升免疫治疗效果和解决免疫耐药问题具有重要意义。多胺阻断治疗(polyamine blocking therapy,PBT)作为新型辅助肿瘤免疫治疗策略,通过降低TME多胺水平恢复T细胞功能,并且联合免疫检查点抑制剂(immune checkpoint inhibitors,ICIs)治疗时展现出克服耐药的潜力。尽管已有研究揭示多胺对T细胞免疫功能具有抑制作用,但其中的调控机制仍有待进一步阐明。此外,考虑到肿瘤细胞存在多胺代偿机制,PBT应采用多重机制抑制策略,以提高治疗的有效性和安全性。未来,PBT的临床转化可联合多组学技术,以及结合纳米递药系统,提升PBT在肿瘤免疫治疗中的应用潜力。本文阐述了TME中多胺对T细胞免疫功能的调控作用,旨在为肿瘤免疫治疗提供参考。

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    • 肺癌免疫治疗

      2025, 52(8):1998-2017. DOI: 10.16476/j.pibb.2025.0038 CSTR: 32369.14.pibb.20250038

      摘要 (88) HTML (87) PDF 2.33 M (160) 评论 (0) 收藏

      摘要:肺癌是发病率和死亡率均位居全球首位的恶性肿瘤。据国际癌症研究机构(IARC)最新统计数据显示,2022年肺癌新发病例约250万例,肺癌死亡病例约180万例,给社会带来了巨大的疾病负担。肺癌的高死亡率与其早期症状隐匿、患者就诊时多已处于晚期密切相关,这不仅增加了治疗难度,还造成了巨大的经济损失。肺癌的治疗方法包括手术、放疗、化疗、靶向药物治疗和免疫治疗等,免疫治疗因其独特的抗肿瘤机制和显著的临床获益,已成为当前肺癌治疗领域最具突破性的研究方向。与放疗、化疗等传统肺癌治疗方法相比,免疫治疗通过激活或增强患者自身的免疫系统来识别和杀伤肿瘤细胞,具有疗效更持久、毒副作用相对较小等优势。肺癌免疫治疗的方法主要包括免疫检查点抑制剂、肿瘤特异性抗原靶向治疗、过继细胞疗法、肿瘤疫苗、溶瘤病毒治疗等,其中免疫检查点抑制剂和肿瘤特异性抗原靶向治疗已获得美国食品药品监督管理局(FDA)批准用于肺癌临床治疗,显著改善了晚期非小细胞肺癌患者的预后。其他类型的免疫疗法虽然还在临床试验阶段,但在提高治疗精准性等方面同样展现出巨大潜力。本文系统综述了肺癌免疫治疗领域的最新研究进展,包括新型免疫检查点分子的研发、治疗策略的优化、生物标志物的探索以及近期开展的临床试验等。同时,本文还探讨了肺癌免疫治疗面临的挑战,并对未来研究方向提出了展望,包括开发新一代免疫治疗药物、探索更有效的联合治疗方案以及建立精准的疗效预测体系等,旨在为该领域的进一步发展提供参考。

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    • 真核翻译起始因子5A在上皮-间质转化中的调控机制

      2025, 52(8):2018-2032. DOI: 10.16476/j.pibb.2024.0524 CSTR: 32369.14.pibb.20240524

      摘要 (83) HTML (62) PDF 146.16 K (134) 评论 (0) 收藏

      摘要:真核翻译起始因子5A(eukaryotic translation initiation factor 5A,eIF5A)是真核生物中唯一已知含有羟腐胺赖氨酸(hypusine)修饰的蛋白质。经修饰的eIF5A才具有生物学活性,并广泛参与蛋白质翻译、mRNA降解、细胞自噬等细胞内多种生命活动。上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)是上皮细胞通过高度调控的程序转化为间质表型细胞的过程,在胚胎发育、组织再生及创伤愈合中发挥关键作用。根据其生物学功能,EMT可分为I、II、III三种类型,其中III型EMT是恶性肿瘤细胞侵袭和转移的核心机制。eIF5A可以调节EMT相关信号通路的活性,从而影响肿瘤细胞的增殖、侵袭及转移。已知eIF5A调控EMT过程的信号通路包括经典Smad信号通路和非经典通路Rho/Rac1、Twist、STAT3、MAT1等。本文综述了eIF5A调控EMT的研究进展,着重探讨了eIF5A调控EMT,影响肿瘤细胞侵袭和迁移的分子机制,以期为研究肿瘤转移机制和药物发现提供参考。

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    • 骨骼肌卫星细胞介导的肌肉再生在年龄相关肌少症治疗中的作用

      2025, 52(8):2033-2050. DOI: 10.16476/j.pibb.2025.0032 CSTR: 32369.14.pibb.20250032

      摘要 (126) HTML (88) PDF 190.96 K (253) 评论 (0) 收藏

      摘要:年龄相关肌少症是一种与衰老相关的进行性全身性骨骼肌疾病,主要表现为肌肉质量、力量和身体功能的显著下降,而非正常衰老的必然结果。该病患病率高,伴随全球老龄化加剧,预计未来发病率将持续上升,构成重大公共卫生挑战。年龄相关肌少症不仅会显著增加身体残疾的风险,还对患者的生活质量、独立性及总体生存率产生深远影响。因此,亟需开发有效防治策略,以减轻其对社会和个体健康的双重负担。骨骼肌再生作为维持肌肉健康的关键生理过程,其功能障碍是导致年龄相关肌少症的重要原因之一。骨骼肌卫星细胞(muscle satellite cells,MSCs),即骨骼肌干细胞,是生成新肌纤维的核心细胞群,在肌肉再生及维持肌肉质量和功能中扮演着不可或缺的角色。MSCs的数量减少或功能异常与肌少症的发生发展密切相关。MSCs内在机制的改变(如Notch、Wnt/β-Catenin、mTOR等信号通路,转录因子和表观遗传修饰等)、微环境的变化(包括骨骼肌纤维及其分泌的细胞因子构成的直接微环境和细胞外基质蛋白和大量细胞构成的间接微环境)、线粒体功能障碍以及慢性炎症等因素,均可导致MSCs功能失调,进而引发年龄相关肌少症。目前,临床上尚缺乏针对该疾病的有效药物,主要依赖营养干预和运动疗法。在确保能量充足的基础上摄入足量蛋白质是防治年龄相关肌少症的关键,膳食补充剂、热量限制等辅助疗法也为改善年龄相关肌少症提供了新的可能性。运动可以通过机械应力、肌肉因子、远程细胞因子、免疫及表观遗传调控靶向MSCs,促进肌肉再生,改善年龄相关肌少症。对于行动受限、健康状况不佳或严重肌少症患者,传统方法可能难以满足需求。然而,新兴的治疗策略,如miRNA模拟物或抑制剂的应用、肠道菌群移植以及干细胞疗法等,为基于MSCs的干预提供了新的方向。本文总结MSCs介导的肌肉再生在年龄相关肌少症中的作用及机制进展,系统探讨通过调控MSCs介导的肌肉再生进而改善肌肉质量和力量的年龄相关肌少症的靶向治疗策略,旨在为年龄相关肌少症的防治提供理论依据和未来研究方向。

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    • 高尔基体稳态在细胞死亡与重大疾病中的信号调控作用

      2025, 52(8):2051-2067. DOI: 10.16476/j.pibb.2025.0063 CSTR: 32369.14.pibb.20250063

      摘要 (69) HTML (69) PDF 143.67 K (179) 评论 (0) 收藏

      摘要:高尔基体(Golgi apparatus,GA)作为真核细胞中关键的膜性细胞器,在蛋白质翻译后修饰、分选及胞内运输中发挥核心作用。生理状态下,高尔基体与内质网、溶酶体、线粒体等多种细胞器协同运作,形成紧密的功能复合体,通过动态的囊泡运输网络完成新合成蛋白质和脂质的精确加工、分选及定向输送,确保生物活性分子准确递送至特定亚细胞区域以执行其生理功能。这种高度有序的物质转运体系不仅维持了细胞内环境稳态,更是细胞应对外界刺激的基础。研究表明,高尔基体稳态的维持对细胞存活至关重要,其结构或功能的破坏会直接导致蛋白质分泌异常、膜运输紊乱及信号转导失调,进而引发细胞周期阻滞、应激反应激活,甚至触发细胞程序性死亡。本综述聚焦高尔基体在细胞死亡与重大疾病中的作用,系统阐述其应激响应机制、调控网络及高尔基体特异性自噬对稳态维持的贡献,重点解析其在凋亡、铁死亡和焦亡中的信号调控角色。通过整合最新研究进展,进一步阐明高尔基体稳态破坏在神经退行性疾病、癌症及感染性疾病中的病理学意义,并揭示其中潜在的分子机制。

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    • 金团簇的近红外二区发光及其在生物医学中的应用

      2025, 52(8):2068-2086. DOI: 10.16476/j.pibb.2025.0124 CSTR: 32369.14.pibb.20250124

      摘要 (65) HTML (62) PDF 130.86 K (120) 评论 (0) 收藏

      摘要:近红外二区(NIR-II,1 000 ~3 000 nm)成像因其高组织穿透能力和高时空分辨率而备受关注。目前的无机荧光探针和有机荧光探针在生物安全性、光稳定性和发射波长方面有待提升。金团簇具有强光致发光、大斯托克斯位移、高光稳定性、良好生物相容性以及高生物活性等优势。因此,金团簇成为理想的NIR-II荧光探针,并在生物医学成像领域展示出潜在的应用前景。原子精度金团簇具有明确的三维结构和清晰的空间配位,可实现原子水平的结构调控,因此可以通过配体调控和合金化策略等方式实现NIR-II荧光性能的提升。本综述旨在全面介绍金团簇最新的研究进展及其在生物医学成像中的应用。首先,介绍了不同原子精度、配体、合金化对金团簇尺寸和物理化学性质的影响。其次,讨论了通过杂原子掺杂、配体工程和构建核壳结构等策略对NIR-II荧光强度的调控方法。然后,总结了金团簇在血管、肾、肝、骨、肿瘤成像中的最新应用进展。此外,还概述了金团簇的生物活性和调控方法及其在生物诊疗中的应用。最后,探讨了金团簇面临的挑战以及未来可能的与新兴技术结合的潜力。这将为金团簇的基础研究与临床应用提供重要参考意义,并加快金团簇临床转化的进度。

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    • 微重力环境下多巴胺稳态调控行为功能的作用机制

      2025, 52(8):2087-2102. DOI: 10.16476/j.pibb.2025.0153 CSTR: 32369.14.pibb.20250153

      摘要 (67) HTML (62) PDF 153.63 K (103) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着中国深空探索和长期载人飞行任务的加速推进,保障航天员在极端空间环境下的生理与行为功能成为亟需解决的问题。空间微重力是影响神经行为稳态的重要因素之一,对航天员的身体健康造成多种风险。多巴胺(dopamine,DA)作为关键的神经递质,广泛参与奖赏机制、动机驱动、执行功能及感觉运动整合等行为调控。研究表明,微重力环境可通过影响DA能神经元活性、受体分布、酶表达和代谢通路,引起DA稳态紊乱,进而导致运动协调失衡、空间定向困难及认知决策能力下降等一系列行为功能障碍。同时,脑脊液分布的变化与脑结构重塑也可能影响DA系统的功能调节。维持DA稳态在保障神经可塑性与稳定行为功能方面具有重要意义,深入解析微重力环境下DA稳态调控机制,不仅有助于揭示重力变化对神经行为功能的影响,也为制定针对性的干预策略,如药物治疗、神经调控和运动训练等提供理论基础。本文综述了DA调控在微重力适应中的应用潜力,旨在为航天员的长期太空任务健康防护提供科学依据,并为微重力环境下行为功能的机制解析与干预拓展新的视角。

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    • >Research Papers
    • Juntophilin-2膜结合及肥厚型心肌病相关突变的结构基础

      2025, 52(8):2103-2116. DOI: 10.16476/j.pibb.2025.0183 CSTR: 32369.14.pibb.20250183

      摘要 (65) HTML (4) PDF 82.11 K (31) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 Junctophilin-2(JPH2)是维持心肌细胞中膜连接复合物(junctional membrane complexes,JMCs)结构与功能的关键蛋白质,其N端膜占领与识别基序(membrane occupation and recognition nexus,MORN)重复序列被认为同时介导质膜锚定与蛋白质识别,但具体机制尚不明确。本研究旨在解析JPH2的膜结合分子机制,并探讨其在肥厚型心肌病中的致病潜力。方法 本研究优化缓冲液体系,成功在近生理条件下纯化了重组小鼠JPH2 N端片段(JPH2-NT),并采用X射线晶体学解析了其MORN-Helix结构域,获得分辨率为2.6 ?的晶体结构。结合序列保守性分析、细胞定位实验、脂质体结合实验及突变体功能测定,系统评估了JPH2-NT的膜结合特性及HCM相关突变(如R347C)对其功能的影响。结果 结构解析显示,JPH2 MORN-Helix结构域呈紧凑的β片层构型,核心由交替排列的芳香族氨基酸残基构成,并由C端α螺旋稳定构象。结构分析表明,MORN重复区域表面的凹槽为潜在蛋白质结合界面。功能实验发现,带正电荷的连接区驱动JPH2-NT膜结合,R347C突变显著削弱该能力,导致细胞定位异常。结论 JPH2 MORN-Helix结构域通过连接区域介导质膜的锚定,HCM突变可通过破坏膜结合能力影响JMC稳定性。本研究为JPH2相关心肌病的致病机制提供了结构依据和功能解释。

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    • >研究报告
    • 重复经颅磁刺激通过影响神经元铁死亡和钙稳态改善阿尔茨海默病小鼠认知功能

      2025, 52(8):2117-2130. DOI: 10.16476/j.pibb.2025.0023 CSTR: 32369.14.pibb.20250023

      摘要 (223) HTML (66) PDF 88.43 K (267) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 重复经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)是一种非侵入性脑刺激技术,为治疗阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)提供了一种非药物方法。研究表明,铁死亡可促进AD的病理发生和发展,而抑制神经元铁死亡可有效改善AD的认知障碍。钙离子(Ca2+)稳态失衡与AD的病理密切相关,并可通过多种途径驱动铁死亡的发生。本研究旨在探讨rTMS是否通过抑制神经元铁死亡或者维持钙稳态来改善AD小鼠认知障碍,从而为rTMS在治疗AD中的应用奠定理论和实验基础。方法 APP/PS1 AD小鼠分别经过0.5 Hz低频和20 Hz高频rTMS处理,通过新物体识别和水迷宫实验评估治疗结果。利用酶联免疫吸附分析(ELISA)方法测定各组小鼠海马体中谷胱甘肽(GSH)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、Fe2+的水平。使用Erastin诱导HT-22细胞铁死亡,经过高低频磁刺激处理后,CCK-8检测其细胞活性,Fluo-4 AM检测其胞内钙离子浓度变化。结果 与正常小鼠相比,AD小鼠表现出显著的认知能力下降,同时铁死亡水平和胞内钙离子浓度显著升高。高频和低频rTMS治疗都能够显著改善AD小鼠认知障碍,并且能够抑制AD小鼠神经元铁死亡和胞内钙离子异常增加。结论 高频和低频重复经颅磁刺激都能够有效改善AD小鼠认知功能障碍,这种效应可能是通过改善铁死亡或细胞内钙离子失衡来实现的。

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    • >Research Papers
    • 重复经颅磁刺激对阿尔茨海默病认知功能与脑网络连接的调控效应

      2025, 52(8):2131-2145. DOI: 10.16476/j.pibb.2025.0007 CSTR: 32369.14.pibb.20250007

      摘要 (76) HTML (50) PDF 100.14 K (99) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 尽管现有研究证实高频重复经颅磁刺激(rTMS)靶向刺激背外侧前额叶皮层(DLPFC)可改善阿尔茨海默病(AD)患者的认知功能,但尚未在生物标志物水平上验证其有效性,且其介导的神经网络重构机制仍不明晰。本研究拟结合临床量表、血液生物标志物及脑电图(EEG)技术多角度探索rTMS对AD的调控效应及其神经网络响应机制。方法 采用前瞻性双盲临床试验设计,纳入12例AD患者,接受为期14 d的20 Hz的rTMS干预,基于临床量表评分-血液标记物水平-脑电进行基线期与干预后纵向对照研究。采用简易智力状态检查量表(MMSE)和蒙特利尔认知评估量表(MoCA)系统评估rTMS对AD患者总体认知功能的调控效应;通过日常生活能力量表(ADL)分析rTMS对AD患者日常生活能力的影响;结合汉密尔顿抑郁量表(HAMD)与神经精神科问卷评估rTMS对AD患者神经精神症状的影响。统计分析刺激前后外周血神经退行性相关生物标志物水平,探究rTMS对AD相关分子代谢的调控效应。基于EEG功率谱动态演化特征探究rTMS对神经节律的调控作用,最后基于相位同步(PLV)建立脑网络,并通过图论拓扑参数系统量化AD脑网络连接特性的影响。结果 rTMS刺激后,MMSE和MoCA评分显著升高(P<0.05),ADL、HAMD和NPI评分有所降低。血液标记物中Aβ1-40显著升高(P<0.05),p-tau181有所降低。delta和theta功率显著降低(P<0.05),alpha、beta和gamma功率显著增加(P<0.05)。刺激后,delta和alpha频段的聚类系数显著降低(P<0.05),delta频段的全局效率增加(P<0.05)。在alpha波段,网络平均度显著增加(P<0.05),同时特征路径长度显著降低(P<0.05)。进一步的相关性分析显示,HAMD与Aβ1-40、p-tau181呈负相关,MMSE和MOCA评分的变化与alpha频段节点度的变化呈负相关(P<0.05),与delta频段的聚类系数呈负相关(P<0.05)。然而,MMSE分数的变化与delta和alpha频段的全局效率变化呈正相关(P<0.05)。结论 20 Hz的rTMS可通过特异性调节AD患者的神经节律,增强神经元同步化能力及优化功能脑网络的拓扑结构有效强化振荡网络的功能整合,从而显著改善AD患者的认知功能,并提升β淀粉样蛋白及tau蛋白的代谢清除效率。研究结果不仅证实rTMS作为AD辅助治疗手段的临床有效性,更凸显了多模态评估体系在AD病程监测中的核心价值。本研究为深化rTMS神经调控机制研究及开发精准化AD干预方案提供了关键的理论框架与数据支持。

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    • >研究报告
    • 基于功能性近红外光谱技术分析孤独症儿童粗大动作任务的脑功能活动特征

      2025, 52(8):2146-2162. DOI: 10.16476/j.pibb.2025.0165 CSTR: 32369.14.pibb.20250165

      摘要 (54) HTML (69) PDF 128.87 K (98) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 通过与典型发育(typically developing,TD)儿童进行对比,基于功能性近红外光谱(functional near-infrared spectroscopy,fNIRS)脑成像技术探究孤独症(autism spectrum disorder,ASD)伴运动功能障碍(motor dysfunctions,MDs)儿童粗大动作任务脑功能活动特征,为进一步揭示ASD儿童MDs发生机制及从中枢角度设计靶向性干预方案提供理论依据。方法 根据纳入和排除标准,招募48名伴有MDs的ASD儿童纳入ASD组,40名TD儿童纳入TD组。利用fNIRS设备采集单手投袋和踮脚走路状态下皮层运动相关脑区血氧变化信息,分析两组儿童脑激活与功能连接差异。结果 与TD组相比,ASD组在物体操控性动作(单手投袋)任务中,脑激活方面表现出左侧感觉运动皮层(sensorimotor cortex,SMC)和右侧次级视觉皮层(secondary visual cortex,V2)脑区激活程度均显著降低(P<0.05),而右侧前运动皮层和辅助运动皮层(pre-motor and supplementary motor cortex,PMC&SMA)脑区激活程度显著升高(P<0.01),且表现为双侧脑区活动,脑功能连接方面表现出连接强度显著降低(P<0.05)且主要与背外侧前额叶皮层(dorsolateral prefrontal cortex,DLPFC)和V2相关联。ASD组在身体稳定性动作(踮脚走路)任务中,脑激活方面表现出DLPFC、SMC和PMC&SMA等运动相关脑区激活程度均显著升高(P<0.05),且表现为双侧脑区活动,脑功能连接方面表现出连接强度显著降低(P<0.05)且主要与PMC&SMA和V2相关联。结论 ASD儿童在物体操控性和身体稳定性动作任务中表现出不同于同龄TD儿童的脑功能活动异常特征,反映了局部脑区代偿性激活不足或过度以及跨脑区整合能力受损,这为进一步揭示其MDs发生机制并从中枢角度设计针对性的干预方案提供了理论和数据支撑。

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    • >Techniques and Methods
    • 基于超声造影图像亮度变化曲线的肝细胞癌预测

      2025, 52(8):2163-2172. DOI: 10.16476/j.pibb.2024.0517 CSTR: 32369.14.pibb.20240517

      摘要 (59) HTML (50) PDF 77.22 K (173) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 本研究旨在建立一种基于超声造影(CEUS)图像的亮度变化曲线来分类肝细胞癌(HCC)与非HCC恶性肿瘤的方法。方法 本研究回顾性地纳入131例HCC患者和30例非HCC恶性肿瘤患者。首先,采用YOLOX网络自动检测B超和超声造影图像中感兴趣的肿瘤区域;然后,开发一种定制算法从超声造影感兴趣区域提取肿瘤及邻近肝实质区域的亮度随时间变化的曲线;最后,构建基于深度学习的一维卷积神经网络(1D-ResNet、1D-ConvNeXt和1D-CNN)和传统的机器学习模型组,包括支持向量机、集成学习、k近邻和决策树等,来分析亮度变化曲线,并对HCC和非HCC恶性肿瘤进行分类。结果 各机器学习方法的受试者工作特征曲线下面积(AUC)值分别为0.70、0.56、0.63、0.72;1D-ResNet、1D-ConvNeXt和1D-CNN的AUC分别为0.72、0.82和0.84。结论 1D-CNN可以实现基于亮度变化曲线自动分类HCC和非HCC恶性肿瘤,其准确率高于传统的机器学习方法和其他一维深度学习模型。本文提供了一种简单、低成本的计算机辅助诊断方案来协助放射科医生进行临床诊断HCC。

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    • >科教融合
    • 人工智能赋能生物化学与分子生物学案例教学的探索与实践

      2025, 52(8):2173-2184. DOI: 10.16476/j.pibb.2025.0224 CSTR: 32369.14.pibb.20250224

      摘要 (92) HTML (56) PDF 69.19 K (149) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,人工智能(artificial intelligence,AI)与医学教育的深度融合为生物化学与分子生物学教学开辟了新机遇,也为突破“蛋白质结构与功能”这一教学难点提供了新路径。本研究以非小细胞肺癌的间变性淋巴瘤激酶(anaplastic lymphoma kinase,ALK)基因突变为核心案例,将AI技术融入案例教学(case-based learning,CBL),构建了AI-CBL融合教学模式。该模式整合智能病例生成系统,基于真实临床数据动态构建ALK突变情境,将分子生物学知识与临床问题紧密对接,应用AI蛋白质结构预测工具精准可视化野生型与突变型ALK蛋白的三维结构,并动态模拟其构象变化导致的功能异常,同时,通过虚拟仿真平台模拟ALK基因检测的流程,弥合理论与实操的鸿沟。由此,形成了以临床案例驱动、分子结构解析与实验技术验证相结合的多维教学体系。教学实践表明,AI技术提供的三维可视化、动态交互及智能分析功能,显著提升了学生对分子机制的理解深度、课堂参与度及科研创新能力。该模式贯通了“基础理论-科研思维-临床实践”的培养路径,为攻克教学难点提供了高效方案,也为医学教育的智能化转型探索了一条可行路径。

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