• 2023年第50卷第7期文章目次
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    • >综述与专论
    • 预测性编码在视听觉神经活动中的典型表征

      2023, 50(7):1501-1516. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0503

      摘要 (617) HTML (0) PDF 4.11 M (1645) 评论 (0) 收藏

      摘要:现代神经科学研究指出,大脑是外部世界的“预测器”,它能根据先验知识和当前信息对即将到来的感觉信息进行主动估计,从而完成与外部世界的高效交互。预测性编码是描述预期作用机制的主要理论模型,梳理其在解释视、听觉神经现象方面的研究进展,可为深入理解大脑工作模式提供新的理论基础。本文简述了预测性编码的内容;从常用范式、典型现象、面临争议等方面梳理预期与感觉输入相互作用的典型研究;从有预期无刺激的神经表征、预期相关神经振荡模式两方面简述预期独立于刺激的内源性神经表征;进而回顾了支持预测性编码中分级结构的神经生理证据及重要神经结构。最后,本文从深化理论研究、助力疾病诊疗、启发脑-机接口技术等方面对预测性编码相关研究的发展进行了展望。深入理解预测性编码在视、听觉神经活动中的计算模型及神经表征,有望为揭示大脑感知觉神经活动工作模式开辟新途径。

    • 视觉皮层下通路与拓扑知觉

      2023, 50(7):1517-1526. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0123

      摘要 (648) HTML (172) PDF 1.20 M (1349) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究表明,视觉通路除了经典的视觉皮层通路外,还有一条“古老的”、快速的皮层下通路负责在有意识和无意识状态下快速处理与情绪相关的信息。皮层下视觉通路由上丘、枕核和杏仁核组成,而且不经过初级视觉皮层。我们前期研究表明,初级视觉皮层与拓扑知觉信息加工没有关系,而皮层下视觉通路负责处理视觉拓扑信息。基于这些发现,我们认为,在早期视觉中,大脑检测涉及生命攸关的信号,这些信号告诉大脑:环境中有物体出现或消失,使大脑进入警戒状态,这对物种的生存至关重要。因此,在早期视觉中,需要检测的要素只是物体的“出现”和“消失”,而不是“纹理”、“形状”等。“出现”和“消失”都是拓扑特征的变化。拓扑感知和皮层下视觉通路的存在可能是早期预警的神经基础。在灵长类动物中,视网膜外周区域主要由视杆细胞构成,该区域接收的视觉信息主要通过皮层下视觉通路进行处理;视网膜中心区域(即中央凹)主要由视锥细胞构成,视觉空间分辨率变得非常高,该区域视觉信息处理主要是由视觉皮层负责。研究表明,由视杆细胞构成的视网膜是个“古老”结构,在1亿多年前就出现了;而视锥细胞构成的视网膜类型较为“年轻”,在5 000万年前才出现。所以,我们的视网膜从“古老”结构演化到“年轻”结构至少用了5 000万年的时间,它是由一个古老结构和一个年轻结构共同组成的“嵌合体”。当我们讨论皮层下通路存在的意义时,我们也应该结合皮层通路的功能来统一考虑。

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    • 高脂饮食诱导肥胖易感和肥胖抵抗的表型差异

      2023, 50(7):1527-1537. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0280

      摘要 (467) HTML (341) PDF 1.60 M (2033) 评论 (0) 收藏

      摘要:超重与肥胖是许多代谢相关疾病的危险因素,严重威胁人类健康和生命。通常认为肥胖的发生是遗传因素与环境因素相互作用的结果。在构建饮食性肥胖模型过程中,动物常出现两种截然不同的表型,即肥胖易感和肥胖抵抗。既往研究主要基于体重、体成分、物质与能量代谢、行为学(如摄食偏好)等探讨肥胖易感型和肥胖抵抗型表型差异,然而其内部调控机制,仍没有较为明确而系统的阐述。本文在综述表型特征的基础上,从脂质代谢、胃肠道激素水平和肠道炎症、肠道微生物群和肠-脑轴信号通路、下丘脑-垂体-甲状腺轴、下丘脑弓状核食欲调节系统功能改变以及表观遗传学等方面探讨高脂饮食诱导肥胖表型差异的可能机制。

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    • 心衰进程中非编码RNA对线粒体功能的调控作用

      2023, 50(7):1538-1552. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0385

      摘要 (307) HTML (357) PDF 1.47 M (1204) 评论 (0) 收藏

      摘要:心衰长久以来一直缺少有效治疗方法,给社会造成了巨大的经济和民生负担,新诊断标志物的确认和治疗方法的研发十分迫切。线粒体功能障碍与心衰发生和发展密切相关,以线粒体为基础的能量供应紊乱、钙失衡、氧化应激和细胞死亡在心衰的发展中起着重要作用,但线粒体调控的具体机制还不十分清楚。非编码RNA被证实在表观调控、转录后修饰、翻译调节等多方面发挥重要调控作用。研究表明,包括miRNA、lncRNA、circRNA在内的大量非编码RNA在心脏发育和心脏疾病发展过程中存在差异表达,并在线粒体蛋白稳态、氧化磷酸化、氧化应激、凋亡与自噬等调控中发挥了重要作用,进而影响心衰等心脏疾病的发生发展,但其详细机制尚未完全阐明。本文就近年心衰发生和发展过程中非编码RNA调控线粒体功能机制的相关研究进行综述,梳理了近年来非编码RNA在调节线粒体结构与功能进而影响心衰发展方面的研究进展,以期为心衰研究与治疗提供新的思路和靶点。

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    • 嵌合抗原受体巨噬细胞免疫疗法及其在实体瘤治疗中的应用

      2023, 50(7):1553-1559. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0426

      摘要 (352) HTML (391) PDF 1.14 M (1221) 评论 (0) 收藏

      摘要:嵌合抗原受体T细胞(chimeric antigen receptor T-cell,CAR-T)疗法在血液肿瘤中取得了显著成功,但在实体瘤的治疗中收效甚微。相比之下,固有免疫细胞在癌症中的临床应用还没有得到广泛开发。巨噬细胞是肿瘤微环境中主要的固有免疫细胞并具有较强的吞噬和浸润能力,最近研究发现嵌合抗原受体巨噬细胞(chimeric antigen receptor macrophage,CAR-M)免疫疗法在多种实体瘤中发挥重要的抗肿瘤效应。本文总结了近年来CAR-M治疗肿瘤的相关研究,旨在探究其对实体瘤的潜在治疗价值, 为其未来的临床应用提供参考。

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    • 卟啉金属有机骨架材料在肿瘤治疗中的应用

      2023, 50(7):1560-1572. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0069

      摘要 (267) HTML (290) PDF 3.38 M (1670) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前,恶性肿瘤严重威胁人类健康和生命。临床上常用放疗法和化疗法治疗肿瘤,在一定程度上抑制肿瘤的生长和转移。但是,传统的化疗药物在给药过程中缺乏靶向性、副作用大,而且大多数化疗药物水溶性差,效果有限,高剂量的重复给药会导致耐药,单一模式的治疗策略效果不佳。因此通过构建靶向智能多功能纳米载药系统实现肿瘤精准诊断和治疗成为近年来的研究热点。卟啉金属有机骨架(MOFs)材料具有多孔性、大比表面积、表面可修饰等特性,有望成为良好的靶向刺激响应型药物载体。而且卟啉MOFs可以避免卟啉分子的自聚集以及在激发态的自猝灭,还具有卟啉分子的宽光谱响应范围,是一类具有广阔应用前景的固体光敏剂,因此卟啉MOFs近年来成为构建靶向智能多功能纳米载药系统的重要平台。本论文综述了近年来基于卟啉金属有机骨架材料的肿瘤治疗策略,特别是基于肿瘤内源性组分(pH、酶、氧化还原)和外源性物理信号(声、磁、光)刺激触发的多功能纳米平台用于肿瘤精准诊断和治疗的最新研究进展,并讨论了卟啉MOFs在未来肿瘤治疗中面临的挑战和机遇。

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    • 细胞外囊泡在治疗膝骨关节炎中的作用与前景

      2023, 50(7):1573-1583. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0320

      摘要 (416) HTML (356) PDF 2.44 M (1399) 评论 (0) 收藏

      摘要:膝骨关节炎(knee osteoarthritis,KOA)是以关节软骨退变为主要病变的退行性疾病。目前,KOA尚无有效治疗药物。细胞外囊泡(extracellular vesicles,EVs)是由细胞释放的脂质双分子层包绕形成的球状膜性囊泡,可在细胞间传递核酸、蛋白质等生物活性分子。与动物来源EVs相比,植物来源EVs因其来源广泛且经济,在药物载体递送研究领域引起广泛关注。通过基因工程等方法改造EVs进行药物递送,可极大提高药物递送效率及其疗效。本文综述了动、植物两种来源的EVs在KOA中的治疗进展,特别聚焦于工程化EVs作为药物递送载体在KOA治疗中的研发现状,旨在为利用EVs治疗KOA提供参考。

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    • 河鲀毒素——一种具有缓解癌性疼痛潜力的药物

      2023, 50(7):1584-1596. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0300

      摘要 (520) HTML (354) PDF 3.01 M (1605) 评论 (0) 收藏

      摘要:河鲀毒素(tetrodotoxin,TTX)是一种剧毒的生物碱类天然神经毒素,具有选择性阻断钠离子通道作用。人体摄入TTX后会产生致命影响,对人类的致死剂量范围1.5~2.0 mg(血药浓度9 μg/L)。但以远低于其半数致死量(LD50)给患者施用TTX时,却可以治疗多种疾病,包括海洛因和可卡因戒断症状、脊髓损伤、脑外伤、肿瘤、神经性疼痛和内脏疼痛等。研究人员经过几十年不懈地探索,在TTX应用于生物医学领域,尤其是治疗癌症相关疼痛方面取得可喜进展,本文着重介绍TTX 作为缓解癌性疼痛药物的临床开发、作用的有效性和安全性等最新结果,展示TTX缓解癌性疼痛的前景。

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    • 高强度间歇训练:调节骨骼肌质量及功能的新手段

      2023, 50(7):1597-1613. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0281

      摘要 (450) HTML (342) PDF 3.39 M (1935) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,高强度间歇训练(high-intensity interval training,HIIT)被认为是一种调节骨骼肌质量及功能的运动方式,但其具体作用和机制以及运动和检测中需要注意的问题尚不明确。因此,梳理HIIT与骨骼肌质量及功能的关系显得尤为重要。本文综述HIIT上调骨骼肌蛋白质合成速率和下调萎缩速率、引发肌肉重塑和调节肌纤维类型、促进血管生成和血流灌注、介导骨骼肌线粒体含量上调和功能改善、增加肌肉力量和与膳食补充的协同作用等影响骨骼肌质量及功能的研究进展,为HIIT预防和改善肌肉丢失和功能下降提供理论依据和应用策略。

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    • 生物催化不对称还原制备氟代手性醇

      2023, 50(7):1614-1628. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0322

      摘要 (309) HTML (159) PDF 2.79 M (1178) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于氟原子的特殊性质,化合物中引入氟原子可显著改变其物理化学性质。因此,氟原子在药物中的应用越来越广。此外,80% 药物分子结构属于手性分子。其中,氟代手性醇常见于手性药物结构中,该类结构的合成方法研究具有重要的意义。不对称还原含氟酮是合成此结构的常见方法。与化学还原方法相比,生物催化还原具有对映选择性强、产率高和易于分离纯化等优点。生物催化,特别是酶催化还原含氟酮类化合物成为手性药物合成领域的研究热点。本文从纯化酶催化和全细胞催化两个方面,综述了近年来含氟酮生物催化还原合成氟代手性醇的研究进展,并分析总结了氟代对酮生物催化还原的影响,最后对生物催化还原法未来的发展进行了展望。

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    • CRISPR/Cas9技术在工业微生物中的应用

      2023, 50(7):1629-1637. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0323

      摘要 (437) HTML (341) PDF 1.58 M (1450) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,通过基因编辑技术对工业微生物底盘细胞改造从而获得的优良细胞工厂,促进了农业、医学、环境、能源等领域的可持续发展,提高了人民的生活水平。微生物底盘细胞的改造离不开基因编辑,作为现阶段主要的基因编辑技术,规律间隔成簇短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)/Cas9系统自被发现以来,依靠其低成本、高效率等编辑优点,被广泛用于工业微生物底盘细胞的改造。本文主要简述了以CRISPR/Cas9为基础而衍伸出的各种基因编辑技术,提出了常用的工业微生物对应底盘细胞的改造策略,以期为研究者在进行微生物底盘细胞改造时选择出合适的基因编辑方法。最后指出了CRISPR基因编辑技术面临的PAM位点的依赖性、脱靶效应和应用广泛性等问题。

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    • 基于纳米酶的比色生物传感器在生物医学检测中的应用

      2023, 50(7):1638-1650. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0401

      摘要 (1075) HTML (463) PDF 3.58 M (1629) 评论 (0) 收藏

      摘要:比色生物传感技术由于具有灵敏度高、方法简单并且容易操作等优点,已广泛应用于生物环境中污染物检测、生物体内重要标志物的检测以及癌症筛查等多个领域。基于纳米酶的比色生物传感器主要是借助纳米酶自身所具有的催化能力,模拟类过氧化物酶活性,将显色剂氧化生成有色溶液,从而实现可视化检测,并通过对有色溶液吸光度的检测得到相关物质的含量。与无纳米酶的比色生物传感器相比,基于纳米酶的比色生物传感器具有选择性更高、检测更快以及灵敏度更高等优点。纳米酶在具有天然酶活性的同时还具有成本低、稳定性好的、易于合成等优点,其相关研究越来越广泛。目前,基于纳米酶的比色生物传感器已成为辅助相关医学检测的重要方法,同时也广泛应用于便携和实时性相关检测当中,为医学检测提供了重要的支持和保障。为了提高比色生物传感器的灵敏度以及应用范围,研究人员也在致力于增加可检测物质的种类以及纳米酶种类的多样化等。本文主要介绍基于纳米酶的比色生物传感器的检测原理、几类典型的纳米酶,以及基于纳米酶的比色生物传感器在生物医学检测领域中的应用情况和研究进展。

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    • 综合多组学数据的肝细胞癌分层策略及进展

      2023, 50(7):1651-1663. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0397

      摘要 (334) HTML (440) PDF 3.63 M (1367) 评论 (0) 收藏

      摘要:肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)是最常见和致命的肝脏恶性肿瘤。这种疾病的治疗一直受到其异质性的阻碍,极大限制了其个性化治疗的进展。因此,将高度异质的HCC分成具有相似特征的分子亚类对其临床治疗有着重要意义。随着高通量技术的不断发展,多种组学数据的关联研究可以加深了解HCC发生背后的生物学机制,也为HCC分层研究打开了新的思路。本文对当前HCC多组学分层策略及其相关研究进行了综述,并总结了当前HCC亚型的多组学特征。

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    • >研究报告
    • 非侵入物理疗法——红光照射改善脂多糖诱发小鼠抑郁样行为

      2023, 50(7):1664-1676. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0495

      摘要 (388) HTML (302) PDF 5.92 M (1216) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 抑郁的发生机制不清及药物的临床疗效不佳,导致其成为世界难题。已有研究发现甲醛的气态暴露或液态腹腔注射都可直接诱发小鼠抑郁样行为,而内源甲醛是否参与抑郁的发生尚不清楚。本研究探索脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)是否通过刺激内源甲醛产生而诱发小鼠抑郁的分子机制;并观察非侵入物理疗法——630 nm红光照射是否能激活甲醛脱氢酶而降解甲醛,从而改善小鼠抑郁样行为。方法 雄性成年C57BL/6J小鼠随机分组:a. 对照组,腹腔注射磷酸缓冲液(phosphate buffer solution,PBS);b. 抑郁模型组,按浓度梯度腹腔注射LPS;c. 红光干预组,按浓度梯度腹腔注射LPS后并定时进行630 nm全身红光照射。采用旷场实验(open field test,OFT)、糖水偏爱(suorose preference test,SPT)、悬尾实验(tail suspension test,TST)、强迫游泳(forced swimming test,FST)等方法,评估小鼠的抑郁样行为;用甲醛荧光(Na-FA,特异甲醛荧光探针)定量法及整脑甲醛荧光成像法,检测小鼠脑组织甲醛浓度及分布;用酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒检测IL-1β、TNF-α、IL-6、氨基脲敏感胺氧化酶(SSAO)浓度。结果 LPS急性注射1 h后小鼠全脑,特别是中脑中,甲醛急剧蓄积;并伴随IL-1β、TNF-α、IL-6含量上升;24 h即出现抑郁样行为,包括:旷场总运动距离、中心区运动时间(距离)显著减少;悬尾实验、强迫游泳实验总不动时间显著增加。而630 nm红光治疗显著改善LPS诱发的小鼠抑郁样行为,并伴随中脑炎症因子IL-1β、TNF-α、IL-6水平下降。结论 中脑甲醛蓄积是抑郁发生的触发因素,诱发了炎症因子大量释放,而非侵入物理疗法——红光照射消除蓄积的甲醛,是一种有前景的无创治疗抑郁新策略。

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    • 运动干预对肥胖大鼠睾丸自噬和凋亡的影响

      2023, 50(7):1677-1689. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0428

      摘要 (372) HTML (0) PDF 7.86 M (1408) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 探讨肥胖对大鼠生精小管结构及自噬和凋亡相关蛋白质的影响,并探讨运动对睾丸自噬和凋亡的影响及其调控机制。方法 将50只6周龄雄性SD大鼠随机分为标准饲养组(SD组,n=20)和高脂饲养组(HFD组,n=30)。HFD组喂养8周建立肥胖大鼠模型,并随机筛选出20只肥胖大鼠进行运动干预。SD组和HFD组分别随机分为标准对照组(CC组)、标准运动组(CE组)、肥胖对照组(OC组)、肥胖运动组(OE组),每组10只。其中CE组和OE组进行8周中等强度跑台运动干预,60 min/d,5 d/周,其他两组维持原饲养条件。在最后一次运动结束48 h后,将大鼠腹腔麻醉,称重,取大鼠左右两侧睾丸、称量睾丸重量并计算睾丸指数。制作睾丸石蜡切片,利用HE染色法观察睾丸组织结构。采用蛋白质印迹法(Western blot)检测睾丸组织中p62、LC3II、LC3I、BCL-2、Bax和AMPK蛋白表达量并计算LC3II/LC3I比值,采用免疫荧光检测睾丸中LC3和BCL-2蛋白表达位置。结果 与CC组相比,OC组大鼠睾丸指数降低,生精小管直径显著降低(P<0.01),精子细胞减少,睾丸组织中有脂滴沉积现象,睾丸组织中p62和Bax蛋白表达显著升高(P<0.01),AMPK、LC3II/LC3I比值和BCL-2蛋白表达显著降低(P<0.01),精子细胞上LC3蛋白数量明显减少。运动干预后,与OC组相比,OE组大鼠睾丸指数升高,生精小管直径(P<0.01)和精原细胞数量(P<0.05)显著升高,生精小管结构改善,睾丸组织中p62和Bax蛋白表达显著降低(P<0.01),AMPK、LC3II/LC3I比值和BCL-2蛋白表达显著升高(P<0.01),大鼠精母细胞和精子细胞中BCL-2蛋白表达数量明显增加。所有大鼠睾丸组织中AMPK与p62、LC3II/LC3I、Bax蛋白表达为强相关。结论 高脂饮食诱导的肥胖会抑制大鼠睾丸组织中自噬过程、促进凋亡发生;8周中等强度运动可能通过AMPK激活睾丸组织中的自噬并抑制凋亡,矫正肥胖带来的精子发生过程的异常。

    • 玉竹提取物对大鼠多囊卵巢综合症的疗效研究

      2023, 50(7):1690-1700. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0445

      摘要 (241) HTML (213) PDF 5.82 M (1030) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 观察玉竹提取物(POD)对多囊卵巢综合症(PCOS)模型大鼠卵巢功能及炎症的影响。方法 本研究选择3周龄雌性SD大鼠,采用来曲唑进行灌胃21 d复制PCOS模型,造模成功后,采用不同浓度POD对PCOS模型大鼠进行灌胃处理。记录大鼠每日饮水及摄食量、体重变化情况及动情周期,检测血液相关指标、测定血清睾酮水平,检测大鼠糖耐量,采用苏木素-伊红(HE)染色观察卵巢组织形态学变化,通过蛋白质免疫印迹法(WB)、实时荧光定量反转录聚合酶链反应(qRT-PCR)及免疫组织化学法(IHC)检测卵巢组织内抗苗勒激素(AMH)、炎性细胞因子白介素-1β(IL-1β)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)的表达。结果 与对照组相比,PCOS模型大鼠动情周期紊乱、卵巢呈多囊样改变,血清睾酮水平显著上升、卵巢AMH表达上调、糖耐量异常(P<0.01),IL-1β和TNF-α表达增加(P<0.01);不同浓度POD处理PCOS模型大鼠后,大鼠动情周期逐渐恢复正常、卵巢中黄体数量增加、囊性卵泡数量减少、血清睾酮水平下调、糖耐量异常缓解(P<0.01),卵巢组织炎性细胞因子IL-1β、TNF-α表达下调。结论 POD可以改善PCOS模型大鼠卵巢功能并且抑制炎症反应,对模型大鼠的PCOS有一定的治疗效果。

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    • 紫外辐照恢复早期耐辐射奇球菌的转录组学分析

      2023, 50(7):1701-1715. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0471

      摘要 (368) HTML (146) PDF 4.20 M (1087) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 耐辐射奇球菌是一种对紫外线、电离、干燥和化学试剂具有较强抗性的极端微生物。然而,该菌在紫外辐照后恢复早期的分子响应还不完全清楚。本文的目的是揭示耐辐射奇球菌在这一阶段的转录组响应。方法 本研究采用 RNA-seq技术,测定了正常和紫外辐照培养条件下耐辐射奇球菌的转录组。为确定关键的差异表达基因及其调控关系,进行了功能富集分析。选取部分关键差异表达基因,进行实时定量PCR实验验证。利用以往研究中的转录组数据,寻找紫外辐照、电离辐射和干燥胁迫条件下公共的差异表达基因。构建了蛋白质-蛋白质相互作用网络;对蛋白质互作网络中的枢纽基因和主要模块进行了鉴定;对这些枢纽基因和模块进行了功能富集分析。结果 紫外辐照后的恢复早期,上调基因数量是下调基因数量的2倍以上,且多数与应激反应和DNA修复有关。恢复早期的修复途径主要有单链退火(SSA)途径(涉及基因:ddrA-D)、非同源端连接(NHEJ)途径(涉及基因:ligBpprA)和核苷酸切除修复(NER)途径(涉及基因:uvrA-C),前两种途径为同源重组(HR)做准备,而NER途径去除紫外线照射带来的嘧啶二聚体。通过比较紫外辐照、电离辐射和干燥胁迫下的转录组数据,发现公共的差异表达基因主要涉及奇球菌属特异性基因和DNA/RNA代谢相关基因。从差异表达基因的蛋白质互作网络中发现了几个重要的枢纽基因和相互作用模块,其功能集中在双链断裂修复、DNA拓扑改变和复制。结论 在紫外辐照后的早期恢复阶段,耐辐射奇球菌的多种基因发生了转录组水平的分子响应,并启动了多个修复途径来应对这种胁迫,其中一些修复途径在其他应激条件下同样存在。

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    • 胃容积及胃食道液体状态变化的电学特性研究

      2023, 50(7):1716-1727. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0460

      摘要 (270) HTML (149) PDF 7.54 M (1154) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 三维电阻抗成像(3D-EIT)结合二维电阻抗成像(2D-EIT)研究胃容积及胃食道液体状态变化的电学特性响应,旨在探究EIT技术应用于胃食道反流病监测的可能性。方法 8名受试者被要求在实验前4 h禁食,保证实验开始时胃部处于排空状态,实验开始后受试者被要求分两次喝下400 ml经口补水液,在摄入200 ml状态下和摄入400 ml状态下分别应用3D-EIT检测腹腔3D空间的电导率分布。为了定量说明不同状态下电学特性的变化,使用配对样本t检验分析3D-EIT重建3D图像的空间平均电导率()。采用数值仿真工具,建立两种尺寸胃容积模型验证,实验结果中胃容积变化是引起受试者腹腔3D空间内电导率变化的原因,并研究胃腔被不同比例补水液填充状态下电学特性的变化趋势,应用2D-EIT数值仿真进行电导率分布图像重建。结果 8名受试者腹腔3D-EIT实验中空间平均电导率的配对样本t检验结果表明,空间平均电导率从C200 ml状态下的200 ml=0.226增加到C400 ml状态下的400 ml=0.387(n=8,P<0.05)。因此,受试者腹腔胃部区域空间平均电导率随胃容积增加而显著增加。2D-EIT数值仿真结果表明,随着胃腔填充补水液比例的增加测量电压差(ΔV)逐渐减少,ΔV对胃腔填充补水液体积敏感。与小型胃容积模型相比,大型胃容积模型在胃腔填充补水液比例相同情况下平均电压差()更小,对胃容积模型的尺寸敏感。在小型胃容积例中,随着胃腔填充补水液比例增加而增加,从填充25%的 A=-0.29增加到填充100%的D=-0.41;在大胃容积例中,随着胃腔填充补水液比例增加而增加,从填充25%的E=-1.85增加到填充100%的H=-2.12。结论 3D-EIT电阻抗成像技术能够通过图像直观的反映不同尺寸胃容积的电学特性差异,2D-EIT根据在不同胃容积尺寸模型中ΔV显示出相同的趋势得出结论,3D-EIT结合2D-EIT技术令人满意的监测了胃食道在不同胃容积中的液体状态变化。

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    • >技术与方法
    • 基于原子力显微镜的溶液环境下单个天然状态病毒颗粒多参数成像及纳米力学特性分析

      2023, 50(7):1728-1741. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0467

      摘要 (320) HTML (96) PDF 9.98 M (981) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 研究单个病毒颗粒的行为特性对于揭示调控病毒生命周期的内在机制、发展新型抗病毒治疗方法具有重要基础意义。原子力显微镜(AFM)的出现为高分辨率探测单个病毒颗粒的结构和力学特性提供了新的强大工具,极大地促进了物理病毒学的发展。然而,目前人们对于力学特性在病毒生命活动过程中调控作用的认知仍然很不足,特别是利用多参数AFM成像技术对病毒颗粒开展的研究还不多见。本文结合AFM多参数成像技术和压痕实验技术研究了溶液环境下化学刺激诱导的单个天然状态病毒颗粒结构及力学特性动态变化。方法 通过在盖玻片基底表面覆盖一层多聚赖氨酸以将慢病毒颗粒吸附到基底,随后利用AFM直接在溶液环境下对天然状态的单个病毒颗粒进行探测。基于AFM峰值力轻敲(PFT)多参数成像模式,同时获取单个病毒颗粒的形貌结构及力学特性图。在AFM形貌图导引下控制AFM探针移动至单个病毒颗粒中央部位进行压痕实验以测量病毒力学特性。利用75%酒精溶液对病毒颗粒进行处理后,对病毒颗粒的形貌结构及力学特性变化情况进行观测。结果 利用AFM在溶液环境下可对单个病毒颗粒的形貌及力学特性进行高质量成像表征,实验结果显示病毒颗粒在空气中和溶液中分别呈现不同的黏附特性和弹性特性。经过酒精处理后,病毒颗粒形状变得不规则,且病毒颗粒的杨氏模量显著增加,形变能力显著减弱。结论 本文结果为研究溶液环境下单个天然状态病毒颗粒的结构和纳米力学特性提供了新的方法,对于病毒学研究具有广泛的基础意义。

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    • 高内涵分析系统联合激光扫描共聚焦显微镜观察细胞间隧道纳米管

      2023, 50(7):1742-1754. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0453

      摘要 (383) HTML (152) PDF 11.34 M (1044) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 隧道纳米管(tunneling nanotubes,TNTs)是存在于细胞间的膜管样结构,具有直接且远距离的生物信息交换功能。TNTs因结构易破坏、存在时间短以及形成后不稳定,故观察其动态形成与功能存在一定难度。而本研究采用高内涵分析系统(HCA)联合激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)尝试观察TNTs形成的动态过程及其对囊泡物质的转运功能。方法 荧光探针标记人肺腺癌A549及顺铂耐药A549/DDP细胞,分别利用HCA观察TNTs形成过程、LSCM观察TNTs三维结构、HCA联合LSCM分析TNTs囊泡物质转运功能。结果 同种肿瘤细胞(A549或A549/DDP)间、不同亚型肿瘤细胞(A549与A549/DDP)间均可形成TNTs结构;与A549细胞相比,A549/DDP细胞间TNTs结构长且粗、形成指数高(A549和A549/DDP细胞TNTs长度、直径和形成指数分别为14.71 μm、2.27 μm、4和25.44 μm、2.59 μm、11);肿瘤细胞间通过细胞接触-膜融合-细胞反向易位-胞膜融合区拉长变细,以及细胞膜凸起-膜凸起丝状伪足样拉长-膜凸起与其他细胞膜/膜凸起融合两种方式形成TNTs;TNTs囊泡转运功能具有双向性,囊泡转运速率及数量因转运阶段和供体细胞不同而存在差异,A549/DDP细胞向A549细胞进行囊泡转运过程中表现为囊泡转运速率初始快、末期慢,A549作为供体细胞向受体A549/DDP细胞转运的囊泡数量和比例高于A549/DDP作为供体细胞的反向转运。结论 HCA联合LSCM可有效观察、分析TNTs动态形成过程及囊泡物质转运功能。

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    • 基于径向基函数神经网络的肺部加权频差电阻抗成像方法

      2023, 50(7):1755-1766. DOI: 10.16476/j.pibb.2022.0330

      摘要 (338) HTML (119) PDF 4.43 M (1147) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 对肺通气过程进行床旁实时连续图像监控,是机械通气患者和临床医生的迫切需求。肺部电阻抗成像(EIT)可反映呼吸引起的胸腔电特性变化分布,在肺通气监测方面具有天然的优势。本文目的在于建立基于径向基函数神经网络(RBFNN)的肺部加权频差电阻抗成像(wfd-EIT)方法,实现对肺通气的高空间分辨率成像。方法 利用肺部wfd-EIT成像方法实时描绘胸腔电导率分布状况,再通过RBFNN将目标区域可视化并精准识别其边界信息。首先通过数值分析模拟,在各个激励频率利用COMSOL与MATLAB软件建立2 028个仿真样本,分为训练样本集和测试样本集,验证所提出成像方法的可行性和有效性。其次,为了验证仿真结果,建立肺部物理模型,选用具有低电导特性的生物组织模拟肺部通气区域,对其进行成像实验,并采用图像相关系数(ICC)和肺区域比(LRR)定量数据衡量成像方法的准确性。结果 wfd-EIT方法可以在任意时刻进行图像重建,并能够准确反映出目标区域的电特性分布;利用基于RBFNN的算法能够增强目标区域的成像精度,ICC可达0.94以上,更好地凸显其边界轮廓信息。结论 通过wfd-EIT成像方法,利用多频阻抗谱同步测量实现目标区域的快速可视化,并结合RBFNN网络逼近任意非线性函数的优点,实现对目标区域电特性变化的精准识别,为下一步进行临床肺通气的EIT图像监测奠定了理论和技术基础。

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    • >科教融合
    • 探究式课程设计在医学生临床决策能力培养中的探索

      2023, 50(7):1767-1774. DOI: 10.16476/j.pibb.2023.0183

      摘要 (264) HTML (226) PDF 2.13 M (1115) 评论 (0) 收藏

      摘要:临床决策能力是一个医生的必备能力之一,是医学教育中必要且重要的培养目标之一。目前对医学生临床决策能力的培养没有形成完备的体系,一般安排在高年级阶段进行,为时较晚。如何把临床决策能力的培养融入低年级基础课中,以尽早开展能力训练值得探索研究。本研究以医学遗传学课程为例,结合探究式教学方式的特点,模拟临床决策思维过程的各细分模块,优化了课程设计,探索在低年级课程中融入临床决策能力的培养。结果提示:探究式课程设计能充分调动学生主动性,增加学生分析、思考的投入;在教师引导下,促使学生依循临床决策思维的过程得到有效地训练。最后,整理分析了探究式课程设计及实践的思路,总结了设计原则和要点,反思了教学中的经验得失。

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