低氧诱导因子-1α与自身免疫性疾病的相关研究

自身免疫性疾病是由免疫应答异常引起的一系列复杂多变的疾病。研究表明,炎症和缺氧相互依存,持续的炎症和免疫反应增加了氧的消耗,从而导致局部组织缺氧,其中低氧诱导因子-1α(hypoxia-inducible factor-1α, HIF-1α)已被证明在自身免疫性疾病中具有重要作用。HIF-1α是血管生成和免疫系统的调节因子,其介导的代谢转变和纤维化也在一些自身免疫性疾病中起关键作用。现就HIF-1α免疫功能及其在自身免疫性疾病中的作用,包括系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎、炎性肠病、1型糖尿病和银屑病(psoriasis)等作一概述。     

氨基酸代谢调控在大鳞副泥鳅应对氨暴露中的作用

将大鳞副泥鳅(Paramisgurnus dabryanus)暴露于30 mmol/L NH4Cl溶液中以研究高浓度环境氨对其血浆、肝脏及肌肉组织中游离氨基酸含量的影响。氨暴露会显著影响大鳞副泥鳅血浆、肝脏及肌肉组织中游离氨基酸含量(P0.05)。随着氨暴露时间的延长,大鳞副泥鳅血浆中丙氨酸的含量显著增加,且显著高于对照组(P0.05)。在氨暴露12h后,其肝脏组织中游离谷氨酸含量显著上升(P0.05),而在暴露72h后迅速下降(P0.05)。而游离丙氨酸含量在氨暴露的前24h内基本保持恒定,随后开始显著上升(P0.05)并持续至72h。在氨暴露大鳞副泥鳅12h后,肌肉中游离谷氨酸含量显著上升(P0.05),随后快速下降至初始水平并持续到实验结束(P0.05),且在暴露72h和96h时显著低于对照组(P0.05)。肌肉中游离丙氨酸含量随着氨暴露时间的延长呈现先上升后降低的趋势,并在暴露12h和48h时出现2个峰值,且显著高于对照组(P0.05)。在氨暴露下,其血浆、肝脏及肌肉中游离谷氨酸含量显著降低,且谷氨酰胺含量和谷氨酰胺合成酶活性显著提高,说明在高环境氨条件下,大鳞副泥鳅会利用谷氨酰胺合成酶将谷氨酸和NH_4~+合成无毒的谷氨酰胺以降低氨毒性。随着氨暴露时间的延长,大鳞副泥鳅血浆和组织有明显的丙氨酸累积且游离谷氨酸、精氨酸和脯氨酸含量显著降低,说明其可通过代谢这些特定氨基酸生成丙氨酸以降低体内氨的累积。     

镉暴露诱导黄颡鱼鳃的组织学损伤、氧化应激和免疫反应

为研究水体镉(Cd)暴露对黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)鳃的组织学结构、抗氧化状态及免疫相关基因表达的影响, 将黄颡鱼分别暴露于0(对照组)、50和200 μg/L Cd水体中8周后, 取鳃进行分析。结果显示: 鳃中Cd含量随着水体Cd浓度的升高而上升; 组织学分析发现, Cd暴露组鳃出现了动脉瘤、细胞增生、鳃小片弯曲以及细胞脱落等病理变化。同时, Cd暴露导致鳃中谷胱甘肽-S-转移酶(GST)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)和抗羟自由基(AHR)的活性及过氧化氢(H₂O₂)的含量升高, 而过氧化氢酶(CAT)的活性及还原型谷胱甘肽(GSH)的含量下降, 但超氧化物歧化酶(SOD)的活性无显著变化。此外, Cd暴露上调了肿瘤坏死因子-α(tnf-α)、主要组织相容性复合体(mhc)、白细胞介素-10(il-10)、转化生长因子-β(tgf-β)和补体因子C3(c3)的表达, 而下调了白细胞介素-1β(il-1β)、白细胞介素-8(il-8)及溶菌酶(lys)的转录水平。研究表明, Cd暴露导致黄颡鱼鳃中Cd富集, 进而诱导鳃的组织学损伤、氧化应激和免疫反应。     

燃煤污染型氟中毒患者氟暴露、骨相损伤程度与骨形成标志物的关系

慢性氟暴露是世界范围内的公共卫生问题之一.为研究燃煤污染型氟中毒患者中氟暴露、骨相损伤程度与骨形成标志物血清碱性磷酸酶(ALP)、骨钙素(BGP)之间的相关关系,以贵州省织金县荷花村(燃煤污染型地方性氟中毒病区)和安顺市张官村(非氟暴露村)为调查点,采集环境样品,采用氟离子选择电极法测定环境介质及食物中的氟含量.在知情同意的原则下,对295例氟暴露和85例非氟暴露调查对象进行氟斑牙、氟骨症诊断;收集其尿液及外周血,测定尿氟(UF)浓度、ALP活性和BGP含量.结果表明: 病区环境中大米、辣椒、玉米、饮水、黏土、菜土、煤以及室内外空气氟含量均明显高于对照区,但较以往报道数据降低;随着尿氟浓度的升高,ALP活性、BGP含量显著升高,氟骨症病情差异有统计学意义,氟斑牙病情差异无统计学意义;氟骨症病情与ALP活性、BGP含量呈正相关.表明燃煤污染型低氟暴露可引起人群的骨相损害,且ALP、BGP可用于评估氟骨症患者骨转换情况,在氟骨症的辅助诊断、疗效评估中有着一定的应用价值.     

运用虚拟现实暴露疗法治疗飞行恐惧症的研究述评

虚拟现实暴露疗法是治疗飞行恐惧症的新方法。与传统的暴露疗法相比,虚拟现实暴露疗法集合了实体暴露疗法和想象暴露疗法的优点。避免了二者的不足,具有灵活、高效、安全、可重复和易于操控的特点。研究者们利用数据头盔、双通道立体声耳机、追踪设备、感应器等设备给飞行恐惧症患者呈现实时的计算机动画、双通道立体声和触觉刺激,使之沉浸在虚拟的飞行情景中,从而激发出患者的恐惧情绪。在虚拟现实暴露治疗的过程中,治疗师根据患者的情况使之逐步暴露在不同等级的刺激性情景中,经反复练习逐渐耐受并适应这些情景,最终克服不合理的恐惧。近10年的大量研究表明:虚拟现实暴露疗法能有效地治愈飞行恐惧症,在临床上具有良好的应用前景。今后的研究将进一步比较虚拟现实暴露疗法与其他治疗方法的疗效,并开发出成本更低、临场感更好的虚拟现实设备以扩展虚拟现实暴露疗法在飞行恐惧症治疗中的应用。     

《现代生物医学进展》2022年封面设计说明

新型冠状病毒肺炎(Corona Virus Disease 2019,COVID-19),简称"新冠肺炎",是由指2019新型冠状病毒感染导致的肺炎。自2019年12月以来,湖北省武汉市部分医院陆续发现了多例有华南海鲜市场暴露史的不明原因肺炎病例,证实为2019新型冠状病毒感染引起的急性呼吸道传染病。截至2021年12月27日24时,据31个省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团报告,我国现有确诊病例2275例(其中重症病例12例),累计治愈出院病例94575例,累计死亡病例4636例,累计报告确诊病例101486例,现有疑似病例3例。目前,防治该疾病的手段主要有隔离、接种疫苗和环境消毒,对于患者,目前还有注射新冠单克隆中和抗体这一新措施,《现代生物医学进展》高度关注新冠肺炎防治,继去年以重拳抗击新冠作为封面之后,今年以注射治疗新冠肺炎为寓意,设计了该封面,期盼广大医务、科研工作者能够早日战胜新冠肺炎。     

低氧促进肺腺癌A549细胞迁移的机制*

目的: 探讨低氧促进肺腺癌A549细胞迁移的机制。方法: 培养肺腺癌A549细胞,转染慢病毒获得稳定敲低ACC1的A549细胞株,转染si-RNA获得敲低SREBP-1的A549细胞。分别以低氧(5％ O₂)联合低氧诱导因子1α(HIF-1α)抑制剂PX-478(25 μmol)处理A549细胞,低氧联合亚油酸(LA)(20 μmol)处理敲低ACC1的A549细胞,低氧处理敲低胆固醇调节原件结合蛋白1(SREBP-1)的A549细胞。Transwell实验检测细胞迁移,蛋白质印迹法检测HIF-1α、ACC1及上皮-间质转化(EMT)相关波形蛋白(Vimentin)及E-钙黏蛋白(E-Cadherin)的表达与SREBP-1的表达,实时荧光定量聚合酶链反应(RT-qPCR)检测低氧联合HIF-1α抑制剂PX-478(25 μmol)处理A549细胞后ACC1及SREBP-1 mRNA水平变化。每项实验重复三次。结果: 与常氧组相比,低氧组A549细胞迁移数增加,ACC1与HIF-1α表达上调(P均＜0.01),SREBP-1表达上调(P＜0.05);与低氧对照组相比,PX-478(25 μmol)抑制A549细胞迁移,SREBP-1表达下调(P＜0.05);低氧处理A549细胞后ACC1 mRNA上升(P＜0.05),SREBP-1 mRNA水平上升(P＜0.01);低氧并使用PX-478(25 μmol)处理A549细胞24 h,ACC1 mRNA水平下降(P＜0.05),SREBP-1 mRNA 水平下降(P＜0.01);转染si-RNA获得敲低SREBP-1的A549细胞,Transwell 实验显示si-SREBP-1组细胞迁移数较常氧对照组减少(P＜0.01);低氧处理si-SREBP-1组与si-NC组,与对照组相比si-SREBP-1组细胞迁移数减少(P＜0.01)但与常氧组相比差异无统计学意义(P＞0.05);Western blot检测到si-SREBP-1组ACC1表达较对照组下降(P＜0.01);低氧处理si-SREBP-1组,ACC1表达较对照组下降(P＜0.01);敲低ACC1抑制A549细胞迁移(P＜0.05),敲低ACC1后A549细胞在常氧和5％ O₂条件下细胞迁移数目差异无统计学意义(P＞ 0.05);低氧处理敲低ACC1的A549细胞并给予LA(25 μmol)促进A549细胞迁移(P＜0.05)。结论: 低氧通过HIF-1α/SREBP-1/ACC1途径调节脂肪酸代谢进而促进肺腺癌A549细胞迁移。     

萝卜硫素对急性低温暴露鼠骨骼肌Nrf2介导的抗氧化能力的影响

萝卜硫素(sulforaphane,SFN)是一种在十字花科植物中含量丰富,且具有抗氧化效应的天然物质。本文基于核因子E2相关因子2(nuclear factor E2-related factor 2,Nrf2)介导的抗氧化系统,探究不同时长低温暴露对骨骼肌抗氧化酶的影响及SFN对低温暴露骨骼肌抗氧化能力的作用。首先,30只雄性C57BL/6N小鼠随机分为常温对照组(0 h组)、低温暴露1 h组(1 h组)和低温暴露3 h组(3 h组)。其次,40只雄性C57BL/6N小鼠随机分为PBS常温对照组(PBS+Con),PBS低温暴露3 h组(PBS+Cold),SFN常温对照组(SFN+Con)和SFN低温暴露3 h组(SFN+Cold)。小鼠在急性温度干预前腹腔注射4次SFN或等体积PBS。急性低温暴露后,取小鼠骨骼肌,试剂盒检测活性氧(ROS)水平、总抗氧化能力(T-AOC)、还原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量;荧光实时定量PCR检测Nrf2介导的抗氧化酶和参与生成谷胱甘肽相关酶的mRNA转录水平;Western blot检测Nrf2介导的抗氧化酶蛋白表达。结果显示,与0和1 h组相比,3 h组小鼠骨骼肌Nrf 2和抗氧化酶基因(Gpx 1、Hmox1、Cat、Sod 1和Nqo 1)的mRNA转录水平显著降低,ROS水平显著增加。与PBS+Con组相比,PBS+Cold组小鼠骨骼肌Nrf2和抗氧化酶(HMOX1和CAT)蛋白表达、GSH/GSSG比值及T-AOC水平显著降低,而GSSG含量和ROS水平增加。与PBS+Cold组相比,SFN+Cold组小鼠骨骼肌Nrf 2 mRNA及其蛋白表达、抗氧化酶(HMOX1和SOD1)蛋白表达、抗氧化酶基因(Gpx 1、Hmox 1、Cat、Sod 1和Nqo 1)mRNA转录水平、参与GSH生成的酶基因(Gclm和Gss)mRNA转录水平、GSH/GSSG比值以及T-AOC水平显著提高,而GSSG含量和ROS水平显著降低。综上,3 h急性低温暴露降低了Nrf2介导的抗氧化作用。而低温暴露前给予SFN补充,则激活了Nrf2介导的抗氧化酶和谷胱甘肽抗氧化系统,增强了骨骼肌抗氧化能力。     

低氧胁迫和恢复对杂交黄颡鱼“黄优1号”肠道组织的影响

为探究低氧胁迫和恢复对杂交黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco) “黄优1号”肠道组织的影响, 研究运用酶活测定、HE染色、qRT-PCR、TUNEL检测及16S rRNA测序技术等方法, 分析低氧胁迫[(1.0±0.1) mg/L]和恢复下[(7.0±0.5) mg/L]该鱼肠道氧化应激指标、组织结构形态、细胞凋亡及微生物组成变化。结果显示: (1)在低氧胁迫下肠道中抗氧化酶活性(SOD、CAT、GSH-Px)、能量代谢酶活性(LDH)、丙二醛(MDA)和脂质过氧化物(LPO)含量显著升高, 恢复溶氧后氧化应激反应也比较剧烈。(2)低氧胁迫阶段, 肠道组织受损现象逐渐加剧, 杯状细胞肿胀、黏膜层被侵蚀, 恢复溶氧24h后, 缺氧引起的生理变化并未得到明显改善。(3)肠道组织细胞凋亡程度随着低氧时间的延长而加剧, 凋亡相关基因(bax、caspase9和p53)的表达量显著升高, bcl-2基因的表达量则减少。(4)低氧胁迫阶段肠道微生物相对丰度降低, 低氧胁迫72h的处理组中以厚壁菌门(Firmicutes)(47.8%)和拟杆菌门(Bacteroidetes)(40.6%)的丰度最为优势, 恢复溶氧后肠道菌群数量有所增加; KEGG功能预测显示, 多数肠道微生物与代谢通路相关。研究结果可为解析低氧和恢复下杂交黄颡鱼“黄优1号”肠道组织内环境稳态调控机制提供理论依据。     

团头鲂foxO基因家族的序列特征及表达分析

为了研究鱼类foxO(Forkhead box O)基因的功能, 基于组学测序及PCR扩增获得了团头鲂(Megalobrama amblycephala)foxO家族7个基因, foxO1a/b、foxO3a/b、foxO4和foxO6a/b的编码序列, 分别为1965、1892、1929、1959、1878、1803和2157 bp。SMART结构域分析显示该家族基因属于典型的FoxO家族蛋白, 具有保守的Forkhead、FOXO_KIX_bdg和 FOXO-TAD结构域。系统进化分析显示, 团头鲂FoxO与其他鲤科鱼类的同源基因具有较高的相似性。基于qPCR分析显示7个基因在所检测的9个组织中均有表达, 但在各组织间存在表达差异, 其中foxO4在血液中表达量最高, foxO6a在肝脏中表达量最高, 而foxO6b在脑中表达量最高。在胚胎早期发育过程中, foxO1a和foxO1b、foxO3a和foxO3b、foxO6a和foxO6b的表达模式类似; 而foxO4在发育早期, 除了体节出现期、眼色素沉淀晚期、体节生成期和受精后10d表达量高外, 其他时期表达量都比较低。经急性低氧处理后, 团头鲂foxO家族基因的表达水平在所检测的大部分组织中呈现显著上调趋势, 尤其是在肌肉组织中。基于JASPAR分析显示foxO家族基因都包含有Hif-1α结合位点, 利用双荧光素酶报告系统对foxO1b启动子进行了验证, 发现该基因受到Hif-1α调控。这些结果说明foxO基因可能通过Hif-1α介导的途径在团头鲂低氧应激中发挥重要作用。