蛋白和抗氧化剂对离心运动后肌肉功能和疼痛的影响

大量研究证实补充蛋白质或抗氧化剂均可有效提高机体的运动能力,然而,蛋白质和抗氧化剂联用的效果尚不清楚。本研究将60只SD大鼠随机分为4组,安静组(CG)、运动组(EG)、蛋白组(PG)和蛋白+抗氧化剂组(PAG),每组15只。PG组大鼠按照0.5 g/kg的剂量灌胃乳清蛋白溶液,PAG组大鼠按照0.5 g/kg的剂量灌胃乳清蛋白和抗氧化剂(富含花青素的浆果提取物)溶液。CG和EG组大鼠灌胃等体积的蒸馏水,共灌胃1周。然后,EG、PG和PAG组大鼠进行90 min的离心运动。采用机械缩足阈值来反映各组大鼠离心运动后的肌肉酸痛程度,研究显示,离心运动48 h后,PG组和PAG组大鼠的机械缩足阈值明显高于EG组,并且PG组和PAG组高于PG组。多项研究均显示,IL-6、IL-1β、MG53和MyoD参与肌肉的损伤及修复过程。本研究检测了上述因子的变化情况,发现大鼠在离心运动48 h后,后胫骨前肌组织中IL-6、IL-1β、MG53和MyoD的蛋白表达水平均显著升高,而蛋白+抗氧化剂可显著抑制上述指标的升高。苏木精伊红(HE)染色显示,离心运动48 h后,运动组大鼠的肌纤维受损程度达39.43%,显著高于蛋白组(23.54%)和蛋白+抗氧化剂组(8.42%)。此外,蛋白和抗氧化剂可显著抑制离心运动诱导的血清肌酸激酶的升高,并提高超氧化物歧化酶的活性。本研究证实蛋白联合抗氧化剂可有效减少离心运动引起的肌肉损伤、抑制机体的炎症反应并降低肌肉酸痛程度。     

秋葵籽油对高强度运动所致肝损伤的保护作用

本研究考察了秋葵籽油对高强度运动所致肝损伤的保护作用及机制。研究显示,对昆明小鼠灌胃不同剂量(10 mg/kg,20 mg/kg和50 mg/kg)的秋葵籽油4周后,秋葵籽油以剂量依赖性方式提高了小鼠的力竭游泳时间(p<0.05)。秋葵籽油降低了小鼠血清乳酸和尿素氮水平,并升高了血清游离脂肪酸和肝糖原水平(p<0.05)。秋葵籽油以剂量依赖性方式提高了小鼠肝脏组织中SOD、CAT和GSH-Px活性,并抑制了MDA的合成(p<0.05)。秋葵籽油抑制了力竭游泳诱导的小鼠血清CK、AST和ALT水平及肝脏组织NO水平的升高(p<0.05)。此外,苏木精和伊红(HE)染色证实了秋葵籽油减轻了力竭游泳诱导的肝脏病理改变。因此,本研究初步结论表明,在高强度运动过程中,秋葵籽油可通过抑制乳酸和尿素氮的积累、增加脂肪动员、降低糖原消耗、减弱氧化应激损伤等多种途径来对肝脏发挥保护作用。     

组蛋白赖氨酸甲基转移酶2D调控H9c2细胞中HIF-1α/VEGF通路

组蛋白赖氨酸甲基转移酶2D (histone-lysine N-methyltransferase 2D, KMT2D) 作为主要的组蛋白3第4位赖氨酸 (H3K4) 甲基转移酶,在调控胚胎发育、组织分化、代谢和肿瘤抑制方面发挥重要作用。在小鼠体内,敲除Kmt2d会导致严重的心脏发育缺陷最终造成胚胎期死亡。低氧诱导因子-1α (hypoxia-inducible factor 1α, HIF-1α) 作为调节细胞应对低氧的关键转录因子,能够调控多种下游基因转录。有相关研究揭示,表观遗传调控者能够调节HIF-1α的稳定性和活性。同样,作为表观遗传调控者的组蛋白甲基转移酶KMT2D是否参与低氧条件下HIF-1α对下游基因的调控,目前仍未知。在本研究中,观察在Kmt2d正常或缺乏的情况下,心肌细胞H9c2对低氧环境的应答反应。结果显示,与常氧条件相比,低氧状态下HIF-1α、组蛋白乙酰化酶P300、KMT2D及其介导的H3K4一甲基化 (H3K4 mono-methylation, H3K4me1)的蛋白质水平增加 (P<0.05);HIF-1α下游基因血管内皮生长因子 (vascular endothelial growth factor, Vegf) 的mRNA表达水平明显上调 (P<0.01)。染色质免疫共沉淀实验 (chromatin immunoprecipitation assay, ChIP-qPCR) 检测结果显示,H3K4me1和组蛋白3第27位赖氨酸乙酰化 (histone 3 lysine 27 acetylation, H3K27ac) 在Vegf基因启动子区域的结合丰度明显增加 (P<0.05)。低氧条件下沉默Kmt2d之后,H3K4me1蛋白水平和Vegf的mRNA表达下降 (P<0.05)。本研究表明,低氧条件下KMT2D参与调控HIF-1α和下游基因Vegf的表达。     

温度诱导Targetron系统用于大肠杆菌高效基因失活

构建基于TeI3c/4c嗜热二型内含子的温度诱导Targetron基因失活系统 (Thermotargetron),并应用于中温微生物基因编辑。在大肠杆菌HMS174 (DE3) 基因组中,选择Subunit of flagellum基因 (fliC) 和C4 dicarboxylate orotate:H+ symporter基因 (dctA) 为靶基因。根据TeI3c/4c DNA识别规则,在fliC和dctA基因中选择fliC489a、fliC828s、fliC1038s和dctA2a位点为基因打靶位点。使用重叠延伸PCR方法,基于pHK-TT1A质粒构建打靶载体。打靶载体转化HMS174菌株,对数期转化子培养液48 ℃热激1 h后涂布于氯霉素抗性LB平板上。使用菌落PCR和DNA测序检测突变株并计算基因失活效率。获得突变株后,通过琼脂穿刺和碳源代谢实验,鉴定ΔfliC、ΔdctA突变株表型变化。菌落PCR测序结果表明,TeI3c/4c插入到fliC和dctA基因设计位点,且打靶效率高达100%。突变株表型验证实验表明,ΔfliC突变株运动能力显著下降,ΔdctA突变株苹果酸代谢能力缺失。综上所述,文中建立了一套适用于嗜中温微生物的温度诱导型、高效基因失活系统,该系统可通过控制宿主菌在48 ℃保温时间实现高效、靶向、精准基因失活。     

夏枯草PvGGPPS基因的克隆和诱导表达分析

为探究夏枯草中GGPPS基因的生物学特性及功能,该文在夏枯草转录组测序的基础上设计特异性引物,采用逆转录PCR技术获得夏枯草中GGPPS基因的全长核苷酸序列,并进行生物信息学分析;采用qPCR法分析PvGGPPS基因在不同外源性物质诱导下在夏枯草果穗中的表达量以及该基因在夏枯草不同组织中的表达量。结果表明:PvGGPPS基因开放阅读框1 092 bp,编码363个氨基酸,理论分子量为38 815.68 D,等电点为5.69。PvGGPPS蛋白具有异戊烯基焦磷酸合酶家族的特征结构域。系统进化树表明PvGGPPS蛋白与丹参、毛喉鞘蕊花GGPPS蛋白具有较高的亲缘关系。qPCR分析表明,PvGGPPS基因在叶中表达量高于果穗及茎。对果穗施加7种外源性物质处理24 h后,GA3处理组该基因表达量升高。PvGGPPS基因在夏枯草不同组织中表达量差异较大,且受外源物质诱导表达。该研究结果为进一步研究PvGGPPS基因对夏枯草萜类成分合成途径中的功能及表达调控奠定基础。     

海洋酸化对泥蚶精子运动的影响及作用机理初探

研究分析了未来海洋酸化情景(pH7.8和pH7.4)对典型滩涂贝类泥蚶(Tegillarca granosa)精子运动活力的影响, 并从精子运动供能角度探究了其作用机理。研究结果表明, 海洋酸化可以显著削弱泥蚶的精子运动速度。由于精子的三磷酸腺苷(ATP)水平与其活力呈显著的正相关, 研究检测了不同酸化条件下泥蚶精子的ATP含量及其合成关键酶酶活, 实验结果显示精子的ATP含量以及磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶活力在酸化条件下均显著下降。此外, 精子内的Ca2+-ATP酶(Ca2+-ATPase)调节了精子的运动能力, 因此实验也探究了海洋酸化对泥蚶精子Ca2+-ATPase酶活的影响, 结果证实该酶活力在海水pH为7.4时被显著抑制。综合本研究结果可以得出, 海洋酸化很可能会通过干扰精子细胞内ATP的合成及Ca2+的调控进而削弱精子的运动速度。     

右归丸对大鼠膝骨关节炎的干预作用及其机制*

目的: 探讨右归丸对膝骨关节炎(KOA)模型鼠关节软骨组织骨诱导因子(OGN)、骨黏连蛋白(ON)和纤维蛋白原2(FBN2)的影响。方法: 将大鼠随机分为假手术组,模型组,硫酸氨基葡萄糖组(硫酸氨基葡萄糖),右归丸(高、中、低剂量)组,每组10只。采用改良Hulth法制备大鼠KOA模型,假手术组和模型组给予等体积生理盐水灌胃,右归丸高、中、低剂量组分别灌胃给予右归丸4.8,2.4,1.2 g/kg,硫酸氨基葡萄糖组灌胃给予硫酸氨基葡萄糖 0.17 g/kg,连续给药8周。干预结束24 h后取鼠膝关节软骨,采用HE染色法观察各组软骨的病理改变,并进行Mankin评分;免疫组化法检测各组关节软骨组织中OGN、ON和FBN2的表达;Western blot法检测各组关节软骨组中糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)的表达。结果: 与假手术组比较,模型组大鼠软骨组织Makin 评分显著升高,软骨组织FBN2蛋白表达水平上显著增加,OGN、ON和GSK-3β蛋白表达水平上的显著降低(P＜0.01);模型组关节软骨边缘严重破坏,软骨细胞排列紊乱。与模型组比较,右归丸高剂量干预组大鼠软骨组织Makin 评分和FBN2蛋白表达水平显著降低,GSK-3β蛋白表达水平上显著增加,且右归丸中、高剂量组OGN、ON蛋白表达水平均显著增加(P＜0.05或P＜0.01),软骨结构趋于正常,软骨细胞分布仅偶见不均,关节软骨表面欠光滑。结论: 右归丸能够延缓关节软骨退变,其可能机制是通过提高骨诱导因子和骨粘连蛋白的表达水平来促进关节软骨的骨化和重构。     

间歇性禁食与运动对骨骼肌自噬的激活及减脂效果的比较*

目的: 以运动作为对比,观察不同时长(14 d、28 d)间歇性禁食的体重控制效果,探究其对骨骼肌质量及自噬的影响。方法: 选取60只SD大鼠(雄)随机分为3组(n=20):安静对照组(Sed组)、间歇性禁食组(InF组)、有氧运动组(Exe组),设实验周期分别为14 d和28 d。InF组采用间歇性禁食(隔日禁食),Exe组施加跑台运动干预,每周记录体重。DEXA检测体脂并计算体脂指数,天平称量比目鱼肌湿重(双侧)并计算湿重指数,免疫荧光检测细胞外基质蛋白laminin反映肌纤维横截面积、检测LC3标记自噬体,透射电镜观察自噬体数量及形态,Western blot检测自噬相关蛋白ULK1、LC3、p62及调控蛋白AMPKα、p-AMPKα(Thr172)的表达情况。结果: ①干预7 d开始,InF、Exe组大鼠体重显著低于Sed组,且InF组体重显著低于Exe组(P＜0.01),28 d干预后InF、Exe组体脂指数显著低于Sed组,且InF组体脂指数显著低于Exe组(P＜0.05)。②干预28 d时Exe组单根肌纤维面积较Sed、InF组明显增大(P＜0.01)。③在各干预时间InF、Exe组比目鱼肌中AMPKα、p-AMPKα(Thr172)、ULK1蛋白表达均显著高于Sed组(P＜0.05),但在14 d干预时仅InF组表现出自噬标记LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ水平的升高及自噬底物p62的降低(P＜0.05),Exe组中该指标在干预28 d时才出现明显差异。结论: ①间歇性禁食在控制大鼠体重、体脂增长方面优于有氧运动。②在骨骼肌自噬激活方面,间歇性禁食所需的干预时间(14 d)短于有氧运动(28 d)。     

运动增加肥胖和2型糖尿病患者体内GLP-1水平的机制及意义

胰高血糖素样肽-1 (glucagon-like peptide-1, GLP-1)的减少在肥胖和2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus, T2DM)中的重要作用为运动降低体重和血糖、改善胰岛素敏感性,以及防治肥胖及T2DM的机制研究提供了一个新视角。近年来的研究发现,运动可能通过谷氨酰胺(glutamine, Gln)、白介素-6 (interleukin-6,IL-6)、游离脂肪酸(free fatty acid, FFA)、交感-肾上腺髓质系统介导GLP-1的增加。增加的GLP-1可发挥改善胰岛β细胞功能,促进β细胞增殖、抑制β细胞凋亡、抑制食欲和胃排空以及降低chemerin等作用,从而提高胰岛素敏感性、减少能量摄入和改善血糖水平。这可能是运动防治肥胖、T2DM的机制之一,但仍需更多研究证实。该文就运动增加肥胖和2型糖尿病患者体内GLP-1水平的作用、机制及其生物学意义做一综述。     

新一代遥感技术助力生态系统生态学研究

随着气候变化和人类活动的加剧, 生态系统正处于剧烈变化中, 生态学家需要从更大的时空尺度去理解生态系统过程和变化规律, 应对全球变化带来的威胁和挑战。传统地面调查方法主要获取的是样方尺度、离散的数据, 难以满足大尺度生态系统研究对数据时空连续性的要求。相比于传统地面调查方法, 遥感技术具有实时获取、重复监测以及多时空尺度的特点, 弥补了传统地面调查方法空间观测尺度有限的缺点。遥感通过分析电磁波信息从而识别地物属性和特征, 反演生态系统组成、能量流动和物质循环过程中的关键要素, 已逐渐成为生态学研究中必不可少的数据来源。近年来, 随着激光雷达、日光诱导叶绿素荧光等新型遥感技术以及无人机、背包等近地面遥感平台的发展, 个人化、定制化的近地面遥感观测逐渐成熟, 新一代遥感技术正在推动遥感信息“二维向三维”的转变, 为传统样地观测与卫星遥感之间搭建了尺度推绎桥梁, 这也给生态系统生态学带来了新的机遇, 推动生态系统生态学向多尺度、多过程、多学科、多途径发展。因此, 该文从生态系统生态学角度出发, 重点关注陆地生态系统中生物组分, 并分别从生态系统类型、结构、功能和生物多样性等方面, 结合作者在实际研究工作中的主要成果和该领域国际前沿动态, 阐述遥感技术在生态系统生态学中的研究现状并指出我国生态系统遥感监测领域发展方向及亟待解决的问题。