肿瘤微环境及其能量代谢的重编程

20世纪20年代,瓦伯格(Warburg)提出,肿瘤细胞即使在供氧充足的情况下,葡萄糖依旧向乳酸转换,这种代谢称为有氧酵解(aerobic glycolysis)或"Warburg效应(Warburg effect)"。然而,后续越来越多的研究发现,并非所有的肿瘤中均存在"Warburg效应",肿瘤细胞的能量代谢存在明显的多样性。进一步的研究发现,肿瘤组织存在着复杂的微环境,肿瘤组织中不同区域氧的含量、乳酸的浓度及营养物质的供给都不尽相同,但肿瘤细胞却能适应逆境而保持快速生长。这种适应性是通过改变肿瘤细胞的能量代谢方式来实现的,称为能量代谢重编程。现综述了肿瘤微环境及其引起的细胞能量代谢方式的改变。对肿瘤能量代谢特征的研究,将有益于人们从肿瘤细胞能量阻断的角度开展肿瘤的临床治疗,同时对新的抗肿瘤药物的开发也有一定的指导意义。     

肿瘤能量代谢机制研究进展

细胞的能量主要来自糖酵解和线粒体的有氧氧化.细胞活性和能量状态密切相关,恶性肿瘤由于其生长迅速,常常出现葡萄糖摄取量增高、糖酵解增加和乳酸堆积现象.通过介绍肿瘤能量代谢机制研究进展,结合代谢成像技术,将会有助于深入揭示肿瘤能量代谢改变与肿瘤进展的因果关联,为靶向能量代谢的肿瘤治疗策略提供新的视野和契机.     

糖尿病病人的红细胞能量代谢

糖尿病病人内环境的改变影响了其体内红细胞的葡萄糖摄取率、胞内糖酵解酶活性、能量代谢中间产物含量以及ATP的储存与利用。这些因素共同作用于红细胞能量代谢的整个过程,使病人红细胞能量代谢发生改变,从而影响红细胞自身的结构、性质以及功能,引起机体组织微循环紊乱、供氧不足等,促进糖尿病并发症的产生。本文对糖尿病病人红细胞能量代谢的相关研究及分子机制进行总结,这些有助于了解糖尿病病人红细胞能量代谢发生的改变,并为糖尿病病人微血管病变的预防、诊断及治疗提供新的思路。     

不同葡萄糖水平对C2C12细胞线粒体能量代谢相关基因表达影响的研究

本实验目的是通过细胞实验检测葡萄糖水平对线粒体能量代谢相关基因(PGC-1α,ERRα,NRF-1,TFAM和线粒体基因)表达的影响,为研究相关调控基因在2型糖尿病中所起到的作用打下基础。细胞实验通过用两种不同葡萄糖水平的培养基对C2C12细胞进行培养,QRT-PCR检测线粒体能量代谢关键调控基因表达水平。结果显示,细胞培养过程中PGC-1α、ERRα、NRF-1、TFAM和线粒体基因(12S r RNA和COX2)表达变化趋势基本一致,60 h高糖组的基因相对表达量高于低糖组。在C2C12肌细胞中,适度的葡萄糖能诱导PGC-1α及其下游基因ERRα、NRF-1、TFAM的表达水平上升,增加mt DNA数量,促进肌细胞能量代谢,提高对糖的利用能力。     

综述:脑内线粒体雌激素受体β在女性阿尔茨海默病发生过程中的作用

脑内雌激素水平下降被认为与女性阿尔茨海默病(AD)相关,女性阿尔茨海默病患者脑中胞浆、细胞核、线粒体中的雌激素受体?茁(estrogen receptor β,ERβ)水平也较正常老年女性低．老年大鼠脑内ERβ水平发生显著下降．敲除ERβ影响小鼠的学习和记忆功能,雌激素或ERβ选择性激动剂能够改善神经元突触相关蛋白表达．在神经元中,ERβ与线粒体共定位,提示定位于线粒体上的ERβ,可能参与线粒体功能的调节,从而影响神经元功能．     

脂质合成在肿瘤代谢及发展中的研究进展

肿瘤组织中脂质合成的增加一直被认为是细胞转化过程中物质和能量代谢的重要组成部分。近年来,脂质在细胞转化为肿瘤,肿瘤生长、侵袭、转移过程中的作用备受关注。简要回顾了脂质合成和代谢在肿瘤中的研究进展,尤其是脂质代谢异常在肿瘤细胞增殖、侵袭及肿瘤血管形成过程中的作用。     

肿瘤生长的能量代谢特点及其临床应用

肿瘤细胞与人体正常细胞在代谢上有些不同,这主要体现在能量代谢和物质代谢上。肿瘤细胞能量代谢的特点表现在活跃地摄取葡萄糖和谷胺酰胺,进行有氧糖酵解(Warburg效应)。这种看上去很不经济的能量供给方式对肿瘤细胞却是必需的,它既为肿瘤细胞的不断生长提供能量,也为它们提供了生物合成的原料。肿瘤不同的代谢方式既是挑战也是机遇,弄清肿瘤细胞的代谢机制,对肿瘤早期诊断和靶向治疗具有重要意义。     

生物能量分析仪在肿瘤细胞生物能量代谢中的应用研究

靶向肿瘤细胞代谢过程中关键调控分子抑制肿瘤细胞生长的研究日益成为热点。目前,研究肿瘤细胞氧化磷酸化和有氧糖酵解主要是应用Clark氧电极法测定细胞氧耗率以及对相关中间代谢物的测定,如乳酸和葡萄糖。但是,这些方法测定的指标相对单一,而且过程繁琐。该文详细介绍了生物能量分析仪在研究肿瘤细胞糖酵解和线粒体氧耗率中的应用,并通过研究肿瘤细胞应用阿霉素及相关药物处理后生物能量代谢的变化,深入探讨了这一方法在研究肿瘤细胞生物能量代谢方面中的优越性。研究结果表明,羰基氰–对–三氟甲氧基本腙(carbonylcyanide p-trifluoro methoxyphenylhydrazone,FCCP)的浓度以及细胞数量对于研究肿瘤细胞的氧耗率十分关键,应用阿霉素能够显著抑制肿瘤细胞的有氧糖酵解和线粒体氧耗率。通过该文的介绍,期望能为肿瘤细胞生物能量代谢研究提供进一步的参考。     

乳酸代谢——肿瘤治疗新靶点

恶性肿瘤严重危害人类健康,其治疗目前主要有手术、放疗和化疗三种方式,但疗效尚无法达到令人满意的程度,因此寻找肿瘤治疗新靶点、实现肿瘤的靶向治疗非常迫切.Warburg效应普遍存在于多种肿瘤中,其重要特征是在氧气充足的条件下,癌细胞的能量代谢仍以糖酵解为主.Warburg效应是糖酵解的典型过程,葡萄糖被大量吸收并通过糖酵解转化为乳酸.糖酵解产物乳酸可以激活癌细胞中许多重要的信号通路,促进癌细胞的存活、侵袭、免疫逃逸、转移和血管生成.因此,靶向乳酸代谢过程及其关键酶可能为肿瘤治疗提供新的靶点.本文对肿瘤细胞代谢方式的改变,乳酸对肿瘤细胞免疫逃逸、肿瘤转移、肿瘤血管生成的影响,以及以乳酸为靶点的肿瘤治疗等方面进行综述.     

雌激素受体在甲状腺癌中作用的研究进展

近年来,越来越多的研究报道了雌激素受体在甲状腺癌发生发展过程中的作用。与正常甲状腺组织和结节性增生组织相比,不同亚型的雌激素受体在甲状腺癌中的表达有不同的改变:乳头状甲状腺癌中雌激素受体的表达与Ki67、突变型P53和VEGF这些重要肿瘤标志物有关;ERα与IQGAP1相互作用促进甲状腺癌进展;ERα在甲状腺癌中上调Hsp27表达,等等。这些研究结果确定了雌激素受体对甲状腺癌增殖、侵袭和转移等病理过程的影响,但不同亚型的雌激素受体对甲状腺癌影响尚不完全明确。现就雌激素受体在甲状腺癌中的相关研究进行综述。     

Loss of Yme1L perturbates mitochondrial dynamics

Yme1L is an AAA protease that is embedded in the mitochondrial inner membrane with its catalytic domain facing the mitochondrial inner-membrane space. However, how Yme1L regulates mammalian mitochondrial function is still obscure. We find that endogenous Yme1L locates at punctate structures of mitochondria, and that loss of Yme1L in mouse embryonic fibroblast (MEF) cells results in mitochondrial fragmentation and leads to significant increased ‘kiss-and-run'' type of mitochondrial fusion; however, Yme1L knockdown (shYme1L (short hairpin-mediated RNA interference of Yme1L)) cells still remain normal mitochondrial fusion although shYme1L mitochondria have a little bit less fusion and fission rates, and the shYme1L-induced fragmentation is due to a little bit more mitochondrial fission than fusion in cells. Furthermore, shYme1L-induced mitochondrial fragmentation is independent on optic atrophy 1 (OPA1) S1 or S2 processing, and shYme1L results in the stabilization of OPA1 long form (L-OPA1); in addition, the exogenous expression of OPA1 or L-OPA1 facilitates the shYme1L-induced mitochondrial fragmentation, thus this fragmentation induced by shYme1L appears to be associated with L-OPA1''s stability. ShYme1L also causes a slight increase of mitochondrial dynamics proteins of 49 kDa and mitochondrial fission factor (Mff), which recruit mitochondrial key fission factor dynamin-related protein 1 (Drp1) into mitochondria in MEF cells, and loss of Drp1 or Mff inhibits the shYme1L-induced mitochondrial fragmentation. In addition, there is interaction between SLP-2 with Yme1L and shYme1L cells retain stress-induced mitochondrial hyperfusion. Taken together, our results clarify how Yme1L regulates mitochondrial morphology.     

Effects of increasing the number of players and memory size in the iterated Prisoner's Dilemma: a numerical approach

The Prisoner''s Dilemma has become a paradigm for the evolution of altruistic behaviour. Here we present results of numerical simulations of the infinitely iterated stochastic simultaneous Prisoner''s Dilemma considering players with longer memory, encounters of more than two players as well as different pay-off values. This provides us with a better foundation to compare theoretical results to experimental data. We show that the success of the strategy Pavlov, regardless of its simplicity, is far more general by having an outstanding role in the iterated N-player N-memory Prisoner''s Dilemma. Besides, we study influences of increased memory sizes in the iterated two-player Prisoner''s Dilemma, and present comparisons to results of experiments with first-year students.     

斜纹夜蛾核多角体病毒(SpltNPV)基因组EcoR I-G片段的序列分析

斜纹夜蛾核多角体病毒(SpltNPV)基因组EcoR I-G片段全长7 450bp,包括7个开放读码框vp39、lef-4、cg30、p91、vp33、tlp20、AcMNPV ORF81同源基因和一个同源区(hr).基因组排列比较分析发现,这些基因在基因组中的排列,在所有已知序列的杆状病毒中都比较保守.     

城市小尺度生态基础设施的设计方法——以雄安新区启动区为例

高速的城市化进程带来一系列生态破坏和环境污染等可持续发展挑战，需要在城市规划阶段尽量规避这些风险。生态基础设施建设倡导生态系统修复和环境协同治理的理念，是新兴城市化背景下指导城市规划的一种有效手段。目前，国内外生态基础设施建设在宏观尺度研究比较系统，而在小尺度的研究相对欠缺。我国社区等小尺度生态基础设施建设，由于规模较小，缺乏网络化构建，导致了建设后雨水内涝、面源污染问题仍层出不穷。构建了一种城市小尺度生态基础设施的设计方法和技术流程，以雄安新区启动区为研究区开展生态基础设施设计：（1）基于实际调研与理论研究分析场地现状，综合考虑自然要素、物理感知、心理感知、生态过程等相关因素构建"廊道为骨，斑块为节"的生态基础设施体系；（2）辨识区域主要动物活动、迁徙以及保护植物多样性等功能生态斑块，构建串联全城提供多种功能的系统性廊道、增加城市内部生态系统服务的结构性廊道、将生态系统服务渗入城市肌理的局部功能性廊道；（3）从景感满意度和年径流总量控制率2个方面进行生态基础设施建设预期效果评估。研究结果有助于缓解雄安新区建设所面临生态环境问题，保障人居生活环境品质，并为今后城市建设工作提供参考。     

巨噬细胞特异性启动子/抗菌肽PR39基因腺病毒载体的构建及其表达

旨在构建由巨噬细胞特异性启动子调控的抗菌肽PR39基因腺病毒表达载体,检测目的基因在小鼠巨噬细胞RAW264.7中的表达。PCR扩增巨噬细胞启动子/抗菌肽PR39成熟肽基因序列,插入腺病毒穿梭载体pAdTrack中,重组穿梭质粒(pAdTrack-SP/PR39)与腺病毒骨架(pAdEasy-1)共转化大肠杆菌BJ5183,通过细菌内同源重组产生重组腺病毒载体(pAd-SP/PR39)。pAd-SP/PR39经PacI线性化后转染293细胞,包装出重组腺病毒(Ad-SP/PR39)。Ad-SP/PR39感染小鼠巨噬细胞RAW264.7,经RT-PCR和免疫细胞化学检测PR39的靶向表达特异性。成功构建了由巨噬细胞特异性启动子调控的抗菌肽PR39基因腺病毒表达载体。包装出的重组腺病毒仍然能感染小鼠巨噬细胞且高效表达抗菌肽PR39。构建的重组腺病毒能够在巨噬细胞中表达抗菌肽PR39基因,为靶向表达抗菌肽在胞内菌感染治疗中的应用奠定了基础。     

斜纹夜蛾核多角体病毒VP39-GST融合蛋白的原核表达

用PCR的方法扩增得到斜纹夜蛾核多角体病毒（Spodoptera litura multicapsid nucleopolyhedrovirus,SpltMNPV）vp39全长基因。将其克隆至原核表达载体pGEX-4T-1上,构建重组表达质粒pGEX-4T-vp39,转化大肠杆菌BL21（DE3）,在1 mmol/L异丙基硫代-β-D-半乳糖苷（IPTG）诱导下超量表达了与理论预测值相符的一个约60 kD的VP39-GST融合蛋白。VP39-GST融合蛋白的成功表达为进一步研究VP39在病毒侵染过程中与宿主细胞成分或病毒粒子蛋白间的相互作用奠定了基础。     

操纵茶树类黄酮3′-羟基化酶生物合成B环-3′,4′-二羟基黄酮类化合物

【目的】操纵茶树类黄酮3′-羟基化酶,生物合成B环-3′,4′-二羟基黄酮类化合物圣草酚、二氢槲皮素和槲皮素。【方法】构建了4个茶树类黄酮3′-羟基化酶基因(CsF3′H)和拟南芥的P450还原酶基因(ATR)融合表达质粒:SUMO-CsF3'H[7-517]::ATR1[49-688]3 AA、SUMO-CsF3'H[28-517]::ATR1[49-688]3 AA、SUMO-CsF3'H[7-517]::ATR2[75-711]3 AA和SUMO-CsF3'H[28-517]::ATR2[75-711]3 AA,分别转化大肠杆菌菌株TOP10、DH5α和BL21,获得12个转化菌株S1–S12;构建了茶树类黄酮3′-羟基化酶基因CsF3′H表达质粒p YES-Dest52-CsF3′H,转化酵母菌株WAT11,得到转化菌株S13;构建了茶树类黄酮3′-羟基化酶基因CsF3′H表达质粒pES-URA-CsF3′H,及茶树黄烷酮3-羟基化酶基因CsF3H与拟南芥黄酮醇合成酶基因At FLS的融合表达质粒pES-HIS-CsF3H::At FLS 9AA,二者共转化酵母菌株WAT11,获得转化菌株S14。【结果】转化SUMO-CsF3'H[28-517]::ATR1[49-688]3 AA质粒的TOP10菌株S6在25°C条件下发酵,转化效率最高,能将1000μmol/L柚皮素、二氢山奈酚和山奈酚,分别转化生成287.93μmol/L圣草酚、131.76μmol/L二氢槲皮素和188.62μmol/L槲皮素。发酵菌株S13能分别将1000μmol/L柚皮素、二氢山奈酚和山奈酚,最多能转化生成734.32μmol/L圣草酚、446.07μmol/L二氢槲皮素和594.64μmol/L槲皮素。喂食S14发酵菌株5 mmol/L的底物柚皮素,在发酵36–48 h中,最多能生成1412.16μmol/L圣草酚、490.25μmol/L山奈酚、445.75μmol/L槲皮素、66.75μmol/L二氢槲皮素和73.50μmol/L二氢山奈酚。【结论】本研究首次将茶树类黄酮3′-羟基化酶基因应用于B环-3′,4′-二羟基黄酮类化合物圣草酚、二氢槲皮素和槲皮素的生物合成。     

两湖泊轮虫群落结构的时空动态对水体氮磷含量及“下行效应”的响应

为探讨氮和磷、"上行效应"和"下行效应"在轮虫群落结构时空变动调控中的相对重要性,于2011年7月至2012年6月每月两次采集了芜湖市九莲塘和汀棠湖中的轮虫样品,利用相关分析法和典范对应分析法(CCA)分析了轮虫群落结构的时空变动与水体理化因子及其潜在捕食者密度间的关系。卡尔森营养状态指数表明,两湖均处在富营养化初期。除了总氮和硝态氮的年均浓度、晶囊轮虫(Asplanchna)和剑水蚤(Cyclopoidea)无节幼体的年均密度存在显著差异外(P0.05),两湖泊的其他水环境因子间并未表现出明显的差异(P0.05)。实验室鉴定发现九莲塘中共有轮虫48种,隶属于15科21属;汀棠湖中共有轮虫55种,隶属于15科24属。两湖泊中,疣毛轮虫(Synchaeta)、臂尾轮虫(Brachionus)和异尾轮虫(Trichocerca)均是主要轮虫类群,而密度优势种分别有7种和4种。相关分析结果显示,P含量与九莲塘轮虫群落的均匀度和物种多样性指数间均呈现显著的负相关(P0.05),而N含量却与汀棠湖轮虫群落的物种多样性指数呈现显著的正相关(P0.05);两湖泊中的轮虫物种多样性指数均与水体中的TN∶TP(质量比)间呈现显著的正相关(P0.05)。CCA分析结果显示,九莲塘中桡足类和其无节幼体密度显著高于其他采样批次时的轮虫群落聚成Ⅰ类,汀棠湖中晶囊轮虫密度显著高于其他批次时的轮虫群落聚成Ⅱ类,而其他的轮虫潜在捕食者密度很低或未出现时的轮虫群落聚成Ⅲ类。研究结果表明,湖泊中的TN∶TP(质量比)可能是反映N和P含量对轮虫群落物种多样性影响程度的较为合适的指标。当水体中的轮虫潜在捕食者密度较高时,两湖泊轮虫群落结构的变动均主要取决于"下行效应";而当轮虫潜在捕食者密度很低时,"上行效应"可能是调控两湖泊轮虫群落结构变动的主要因素。     

Effect of amyloids on the vesicular machinery: implications for somatic neurotransmission

Certain neurodegenerative diseases are thought to be initiated by the aggregation of amyloidogenic proteins. However, the mechanism underlying toxicity remains obscure. Most of the suggested mechanisms are generic in nature and do not directly explain the neuron-type specific lesions observed in many of these diseases. Some recent reports suggest that the toxic aggregates impair the synaptic vesicular machinery. This may lead to an understanding of the neuron-type specificity observed in these diseases. A disruption of the vesicular machinery can also be deleterious for extra-synaptic, especially somatic, neurotransmission (common in serotonergic and dopaminergic systems which are specifically affected in Alzheimer''s disease (AD) and Parkinson''s disease (PD), respectively), though this relationship has remained unexplored. In this review, we discuss amyloid-induced damage to the neurotransmitter vesicular machinery, with an eye on the possible implications for somatic exocytosis. We argue that the larger size of the system, and the availability of multi-photon microscopy techniques for directly visualizing monoamines, make the somatic exocytosis machinery a more tractable model for understanding the effect of amyloids on all types of vesicular neurotransmission. Indeed, exploring this neglected connection may not just be important, it may be a more fruitful route for understanding AD and PD.     

Hamilton's rule meets the Hamiltonian: kin selection on dynamic characters

Many biological characters of interest are temporal sequences of decisions. The evolution of such characters is often modelled using dynamic optimization methods such as the maximum principle. A quantity central to these analyses is the ''Hamiltonian'' function, named after the mathematician William R. Hamilton. On the other hand, evolutionary models in which individuals interact with relatives are usually based on Hamilton''s rule, named after the evolutionary biologist William D. Hamilton. In this article we present a generalized maximum principle that includes the effects of interactions among relatives and we show that a time-dependent (dynamic) version of Hamilton''s rule holds involving the Hamiltonian. This result brings together the power and generality of both the maximum principle and Hamilton''s rule thereby providing a natural framework for understanding the evolution of ''dynamic'' characters under kin selection.