小角X射线散射实验中蛋白质溶液的辐照损伤及防护方法

随着同步辐射光源（尤其是目前快速发展的第四代同步辐射光源）技术的进步,可用于实验的辐射通量越来越高,实验样品（特别是蛋白质等生物大分子样品）受到的辐照损伤也越来越严重。在全球现有的同步辐射装置上,蛋白质等生物大分子溶液专用小角X射线散射（SAXS）实验站的光子通量基本上都在10¹³ cps量级。在如此高的通量下,蛋白质等生物大分子溶液样品在实验测量中受到的辐照损伤极其严重。如果没有有效的辐照防护措施,蛋白质溶液样品在毫秒级辐照时间内便会辐照损伤,导致不能获取有效的实验数据。辐照损伤严重制约了SAXS实验技术在蛋白质溶液样品方面的应用。因而,认识蛋白质溶液样品辐照损伤的产生机理、影响因素、判断标准,以及有效降低辐照损伤程度、延缓辐照损伤产生时间的方法,对于蛋白质等生物大分子溶液的散射实验具有重要的指导意义。本文在简要概述生物大分子溶液样品辐照损伤产生机理、影响因素、辐照剂量等基本概念的基础上,重点综述了同步辐射SAXS实验中辐照损伤的判断标准和防护措施。此外,本文还对比了各种防护措施的优缺点,讨论了在建HEPS新光源中SAXS束线可用的散射数据采集时间,指出辐照损伤防护剂是有价值的研究方向。     

Wnt/β-catenin信号通路在博来霉素诱导的系统性硬化症小鼠模型血管重塑中的作用

系统性硬化症(systemic sclerosis,SSc)是一种慢性可累及全身多脏器的自身免疫性疾病,以广泛的血管病变及皮肤和内脏的纤维化为特征,但其机制迄今尚不明确。已有研究证实,Wnt通路参与了SSc纤维化,但其在血管病变中的病理作用尚未见报道。本研究拟采用博来霉素(bleomycin,BLM)诱导的SSc小鼠模型,探讨Wnt通路在SSc皮肤血管病变中的作用。将18只Balb/C小鼠随机平均分为3组,分别设为对照组(于小鼠背部皮下注射PBS 100 μL/d)、模型组(于小鼠背部皮下注射浓度为 1 mg/mL 博来霉素BLM 100 μL/d)和治疗组(于小鼠背部皮下注射 1 mg/mL BLM 100 μL/d,同时腹腔注射Wnt及β-catenin的抑制剂 iCRT3 5 mg/kg·d),于造模第28 d处死小鼠。小鼠皮肤取材后,通过HE染色及Masson染色观察到经BLM诱导的模型组小鼠背真皮、表皮厚度较对照组皮肤均明显增加(P<0.05),同时模型组的皮脂腺、毛囊等皮肤附属器明显减少,脂肪层厚度变薄并被纤维组织包绕,模型组皮肤胶原沉积较对照组增加;通过免疫组织化学染色在组织学层面鉴定α-SMA表达情况,发现模型组及治疗组α-SMA在皮肤组织中均高表达,α-SMA阳性表达在血管周围较对照组明显增加;通过ELISA方法检测出模型组小鼠血清中IL-6及IL-17表达量较对照组明显升高(P<0.05),治疗组小鼠血清中IL-6及IL-17的表达量较模型组明显下降(P<0.05);提取皮肤微血管片段,通过q-PCR检测到模型组及治疗组小鼠皮肤微血管中β-联蛋白的mRNA基因表达水平较正常组升高;通过Western印迹检测皮肤微血管Wnt5A、β-联蛋白、α-SMA、col1A1的蛋白质表达情况,发现纤维化相关蛋白质α-SMA及col1A1在模型组表达升高,较对照组有统计学差异(P<0.05),治疗组较模型组表达下降(P<0.05),Wnt通路相关蛋白质β-联蛋白及Wnt5A在模型组表达明显升高,较之对照组有统计学差异(P<0.05)。本研究提示,BLM能成功诱导小鼠系统性硬化症皮肤表型,Wnt通路的异常激活参与了BLM诱导的硬皮病小鼠皮肤微血管病变,特异性Wnt通路抑制剂iCRT3可能通过直接或间接的方式下调细胞因子IL-6及IL-17,从而降低BLM诱导的小鼠皮肤微血管中的α-SMA及col1A1蛋白质表达,改善小鼠皮肤微血管病变,干预BLM诱导的小鼠血管病变的进展。     

聚腺苷二磷酸-核糖聚合酶1功能与其抑制剂的作用及耐药机制

聚腺苷二磷酸-核糖聚合酶1(poly ADP-ribose polymerase-1,PARP1)是细胞中重要的修饰酶,其最广为人知的作用是通过自身PAR修饰,募集以XRCC1为首的多种DNA损伤修复效应蛋白质,参与DNA单、双链损伤修复。PARP1还能通过促进复制叉停滞与核小体解聚,为DNA损伤修复提供有利条件,维持基因组稳定性。近年来,除DNA损伤修复方面的作用,还发现PARP1能影响细胞凋亡、自噬与炎症通路,与神经退行性疾病的发生发展密切相关。而PARP抑制剂(PARP inhibitor,PARPi)是一种靶向PARP1,与细胞同源重组(homologous recombination,HR)缺陷表型共同作用,产生合成致死效应的抗肿瘤药物。该药物可捕获PARP1并抑制其活性,一方面直接干扰PARP1参与的DNA损伤修复通路,另一方面也抑制了PARP1介导的DNA损伤修复通路选择和复制叉停滞,使细胞基因组不稳定。然而,在临床治疗中常发现肿瘤细胞对PARPi不敏感。肿瘤细胞对PARPi耐药与自身基因突变高度相关,这些基因分别作用于细胞HR修复途径、PARP1循环途径、复制叉稳定性和药物主动外排等方面,在耐药肿瘤患者中确定具体的突变位点,将为临床治疗提供帮助。本文旨在对PARP1的功能作一综述,并重点介绍PARPi的作用机制和与肿瘤耐药相关的突变基因及其耐药机制,以期加深对细胞中PARP1介导的DNA损伤修复通路的认识,并为将来的临床治疗提供新思路。     

用于脑缺血小鼠海马SOD1表达的改进灌注固定法

常规灌注固定法多用于兔和大鼠等较大动物,并存在一些不足。改进了灌注固定法流程、灌注溶液的配方、流速、用量以及灌注装置,将其用于在显微操作下制备的缺血再灌注C57BL/6N小鼠模型,并对其海马进行H.E染色和免疫组织化学SOD1基因表达。结果显示,改进的灌注固定法使组织切片结构更加清晰,海马免疫阳性神经元定位于胞浆。缺血再灌注组(24hI/R)海马神经元SOD1表达比假手术对照组(sham-o)减少,而高压氧治疗组(24hHBO)SOD1表达有所恢复。表明改进的灌注固定法用于缺血再灌注C57BL/6N小鼠海马SOD1基因表达效果良好,结果可靠。实验结果提示,高压氧的治疗机制之一可能是通过增加SOD1基因表达而实现的。     

一氧化氮供体对过氧化氢引起的心肌细胞损伤的保护作用

关于一氧化氮(NO)对心肌细胞是否具有保护作用目前尚存在争议,为探讨NO对过氧化氢(H2O2)引起的心肌细胞损伤是否具有保护作用及其可能的机制,实验将体外培养的新生大鼠心肌细胞分为3组(1)阴性对照组(Normal组);(2)H2O2组H2O2(0.1mmol/L)与心肌细胞共育4h;(3)S-亚硝基-N-乙酰青霉胺(SNAP)+H2O2组NO供体SNAP(0.5mmol/L)处理心肌细胞10min后,加入H2O2与心肌细胞共育4 h.用流式细胞术检测心肌细胞凋亡率,心肌细胞损伤程度以心肌细胞存活率和乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)活性来表示,同时检测心肌细胞超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性和丙二醛(MDA)含量.通过激光共聚焦显微术检测在不同处理条件下心肌细胞胞内钙的变化.结果表明,正常心肌细胞LDH活性和细胞存活率分别为631.4±75.6 U/L和93.1±6.2%,细胞凋亡率为0;H2O2处理细胞后可使细胞LDH活性显著增高(1580.5±186.7 U/L,P＜0.01),细胞存活率明显下降(58.3±7.6%,P＜0.01),流式细胞仪检测到大量心肌细胞凋亡,凋亡率为26.4±5.7%;SOD活性较正常细胞19.67±0.85 NU/ml显著下降,为14.73±1.68 NU/m(P＜0.01),MDA含量较正常细胞6.95±0.83μmol/L显著增高,为15.35±3.49μmol/L(P＜0.01).SNAP预处理细胞可显著提高心肌细胞存活率(79.7±9.3%,P＜0.01),降低LDH活性和细胞凋亡率(分别为957.8±110.9 U/L和9.1±3.3%,P＜0.01);并提高细胞抗氧化能力,表现为较H2O2处理组的SOD活性增高(21.36±3.11 NU/ml,P＜0.01),MDA含量下降(9.12±1.47 μmol/L,P＜0.01).激光共聚焦显微镜检测结果表明,H2O2可升高细胞内钙,而SNAP则可降低细胞内钙,SNAP预处理细胞后可取消H2O2升高细胞内钙的作用.上述结果提示,NO供体SNAP可对抗H2O2对心肌细胞的损伤,其机制与提高心肌细胞抗氧化损伤能力和对抗H2O2引起的细胞内钙超载有关.     

二氮嗪在长时程心脏低温保存中的作用

延长心脏的体外有效保存时间对临床心脏移植具有重要意义。本文旨在研究线粒体ATP敏感性钾通道开放剂二氮嗪(diazoxide,DE)在离体大鼠心脏长时程低温保存中的作用。SD大鼠随机分成5组,包括对照组(单纯Celsior保存液),DE组(Celsior液中含15、30或45μmol／L的DE)和DE 5-HD组[Celsior液中含30μmol／L的DE和100μmol／L的5-羟基葵酸盐(5-hydroxydecanoate,5-HD)]。利用Langendorff离体鼠心灌注法,观察心脏在4℃条件下保存10h后,复灌期血流动力学恢复、冠脉流出液中心肌酶漏出量及心肌水含量变化,并做心肌超微结构检查。结果显示：与对照组比较,DE处理后,复灌期的左心室舒张末期压力明显降低,心率、左心室发展压、左心室压力变化率、冠脉流出量等的恢复率在多个复灌时间点上优于对照组,且能显著减少复灌过程中心肌酶(乳酸脱氢酶、磷酸肌酸激酶及谷草转氨酶)的漏出量,降低心肌水含量;其中30和45μmol／LDE组的保护作用优于15μmol／LDE组;电镜结果显示DE对长时程低温保存心脏的超微结构有较好的保护作用。DE的上述作用可被线粒体ATP敏感性钾通道的特异性阻断剂5-HD所取消。以上结果提示：DE可通过激活线粒体ATP敏感性钾通道显著改善离体大鼠心脏长时程低温保存效果。     

大鼠肢体预缺血减小心肌缺血-再灌注后的梗塞范围

在氨基甲酸乙酯麻醉大鼠上观察肢体预缺血(limb ischemic preconditioning,LIP)对缺血-再灌注(ischemia—reperfusion,IR)心肌的影响,旨在探讨LIP对IR心肌有无保护效应,并明确腺苷和神经通路是否参与此效应。所得结果如下:(1)在心脏缺血30 min和再灌注120 min过程中,梗塞心肌占缺血心肌的51.48±0.82％。(2)LIP时心肌梗塞范围为35.14±0.88％,较单纯心肌缺血-再灌注时显著减小(P<0.01),表明LIP对心肌有保护作用。(3)事先切断股神经可取消LIP的保护效应。(4)股动脉内局部给予腺苷(10nmol/kg),可模拟LIP对心肌的保护作用;心肌梗塞范围是37.28±1.68％,而股静脉内注射同等剂量腺苷则无保护作用。(5)股动脉内预先应用腺苷A.受体拈抗剂8-环戊-1,3-二丙基嘌呤(DPCPX)(32 nmol/kg)可部分阻断LIP诱发的心肌保护效应。以上结果表明,肢体短暂预缺血可减小心肌缺血-再灌注后的梗塞范围,而局部释放的腺苷和由此所激活的相关的神经通路在LIP的心肌保护中起重要作用。     

牛磺酸对失血性休克再灌注肺损伤的防护作用及其机制探讨

目的:探讨失血性休克再灌注肺损伤与一氧化氮的关系及牛磺酸对其的影响.方法:健康家兔24只随机分为三组:对照组、单纯休克组、牛磺酸治疗组.采用失血性休克再灌注后肺损伤模型.测定肺组织及血浆中一氧化氮合酶(NOS)活性、一氧化氮代谢产物(NO2-/NO3-)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量、肺湿重/肺干重、肺水含量、肺通透指数(LPI)、肺泡灌洗液(PALF)中蛋白含量等指标的变化,并常规留取肺标本进行病理形态观察.结果:①再灌注3 h时肺组织及血浆中SOD活性显著下降,而上述其它指标均显著升高,与对照组相比差异有显著性(均P<0.01).②血浆、肺组织中NO2-/NO3-含量与MDA含量均呈正相关,且肺组织中NO2-/NO3-含量和肺损伤指标呈显著正相关.③牛磺酸(40 mg*kg-1,iv)可减轻上述指标的变化.结论:NO在休克再灌注肺损伤中起重要作用,牛磺酸可减少NO的生成、增强自由基的清除从而使肺组织损伤减轻.     

多巴胺D1和D2受体激动剂和拮抗剂对脑缺血/再灌注损伤的影响

实验应用开阔法、组织病理学方法、原位末端标记(in situ terminal deoxynucleotidyl transferase-metliated de-oxy-UTP mick end labeling,TUNEL)法及免疫组织化学等方法,探讨多巴胺D1、D2受体激动剂和拮抗剂对沙土鼠前脑缺血／再灌注损伤海马CA1区神经元凋亡及凋亡相关基因bcl-2、bax表达的影响。结果显示：前脑缺血5min可引起沙土鼠探索活动增加;再灌注3d,海马CA1区约95％的锥体细胞凋亡;再灌注7d,海马CA1区仅残存约2％—7％的存活锥体细胞;前脑缺血5min可抑制bcl-2的表达并诱导bax表达增高;预先应用D2受体激动剂培高利特可减轻缺血后沙土鼠行为学异常、抑制海马CA1区锥体细胞凋亡、提高锥体细胞存活数、显著诱导bcl-2的表达并抑制bax的表达。预先应用SKF38393、SCH23390及螺哌隆对以上结果无明显影响。实验结果提示,培高利特具有确切的脑保护作用,诱导bcl-2并抑制bax的表达可能是其脑保护作用机制之一。