研究报告: 组织蛋白酶B介导NLRP3小体在砷致小胶质细胞炎症激活中的作用

目的 探究组织蛋白酶B（CTSB）介导NLRP3小体在砷致小胶质细胞（BV-2）炎症激活中的作用。方法 取处于对数生长期的BV-2细胞，分别暴露于终浓度为0、2、4、8 μmol/L亚砷酸钠（NaAsO₂）溶液培养24 h，检测细胞活性，测定各组细胞内CTSB和细胞焦亡相关蛋白NLRP3、Caspase-1、IL-18、IL-1β的表达水平。流式细胞仪检测胞内溶酶体膜稳定性。基于实验结果，增设CTSB抑制剂组（5 μmol/L CA074-Me +8 μmol/L NaAsO₂、10 μmol/L CA074-Me+8 μmol/L NaAsO₂），检测两组细胞内炎症相关蛋白NLRP3、Caspase-1和IL-1β、IL-18的表达水平。结果 与对照组比较，各染砷组细胞抑制率增高，呈现剂量效应关系，溶酶体膜稳定性下降，差异有统计学意义（P<0.01），胞内CTSB、NLRP3、IL-1β、IL-18、Caspase-1表达增高，差异有统计学意义（P<0.01）；与对照组（8 μmol/L NaAsO₂）比较，抑制剂组BV-2细胞胞内CTSB、NLRP3、IL-1β、IL-18、Caspase-1水平均降低，差异有统计学差异（P<0.01）。结论 NaAsO₂通过诱导小胶质细胞内CTSB水平的上升，介导NLRP3炎症小体激活小胶质细胞，促其释放炎性因子，致神经系统损伤。     

CRISPR/Cas9系统纳米递送及其在肿瘤治疗中应用

新兴的CRISPR/Cas9基因编辑技术可实现在分子水平上对基因进行操作,具有设计简单、易于操作、特异性好、效率高等优点,广泛应用于肿瘤发生、发展和转移的潜在机制以及临床治疗的研究.利用纳米技术研发的非病毒纳米载体可以将CRISPR/Cas9系统高效递送到体内,为CRISPR/Cas9技术在临床领域的应用提供新途径.本文介绍CRISPR/Cas9的作用原理,简要概括目前CRISPR/Cas9系统的递送形式和常用的纳米递送载体,总结在部分肿瘤治疗中应用该技术的研究进展,并进一步对此进行展望.     

基于InVEST模型的疏勒河流域碳储量时空变化研究

研究区域土地利用方式与生态系统服务碳储量的关系，对于区域生态系统保护及经济社会可持续发展具有重要意义。利用InVEST模型碳储量模块和CA-Markov模型，探究并预测疏勒河流域1990-2015及2015-2040年流域生态系统碳储量时空变化特征及其与土地利用方式之间的关系。结果表明：疏勒河流域1990、1995、2000、2005、2010、2015年碳储量分别为7.994×10⁸、7.996×10⁸、7.998×10⁸、8.038×10⁸、8.064×10⁸、8.071×10⁸t，呈逐年增加趋势，累计增加7.7×10⁶t。土地利用类型变化是导致生态系统碳储量变化的主要因素，未利用地向耕地和草地转化有利于碳储量增加，而草地向耕地和未利用地的转化则导致碳储量减少。疏勒河流域碳储量存在显著的空间格局，碳储量较高区域呈现"北部点状-中部带状-南部点状片状"特征，这种分布格局与流域土地利用类型紧密联系。预测表明至2040年疏勒河流域碳储量为9.128×10⁸t，较2015年增加13.1%，主要原因是草地、耕地和林地面积较大幅度增长，提高了流域内的碳储量。     

生物质多糖的高效降解与降解酶（系）的精确定制

自然界中多糖类生物质资源十分丰富,然而其复杂的抗降解屏障限制了生物转化的进程.近年来,随着生物质多糖结构的快速解析以及大量多糖降解酶的鉴定研究,针对不同底物结构或产物需求,仿制高效微生物多糖代谢途径,精确定制多糖降解酶系,促进生物质高效转化已成为可能.本文分析中性多糖(纤维素和木聚糖)、碱性多糖(几丁质和壳聚糖)以及酸性多糖(褐藻胶)的精细结构组成与基团性质,总结3类多糖主要降解酶的活性架构特征及其底物精确结合模式.文章还阐述蛋白质工程设计与定制策略,针对酶分子不同功能区的分析,可为酶分子的功能快速设计与改造提供靶点,以获得适宜于工业应用的高效酶分子,此外,根据微生物胞外降解酶系的降解次序与协同关系,可基于应用需求精确定制复杂多糖降解酶系,实现生物质的高效与高值降解转化.     

不同二步酶灌注法分离大鼠肝星状细胞的比较研究

目的:在现有二步酶灌注法分离大鼠肝星状细胞(hepatic stellate cells,HSC)的基础上,探索更加高效的分离HSC方法。方法:分别采用链酶蛋白酶+胶原酶循环灌注、链酶蛋白酶非循环灌注+胶原酶循环灌注以及胶原酶单独循环灌注法分离大鼠HSC,比较三种方法的细胞获得率、活性和纯度差异。应用0.4%台盼蓝染色判断活性,结蛋白(desmin)、波形蛋白(vimentin)细胞免疫荧光方法鉴定纯度。结果:链酶蛋白酶非循环灌注+胶原酶循环灌注法细胞获得率高于另两种方法,细胞活力高于链酶蛋白酶循环灌注+胶原酶循环灌注法,三组得到的细胞纯度均高于90%且无显著差异。结论:在三种二步酶灌注方法中,链酶蛋白酶非循环灌注+胶原酶循环灌注法能显著提高HSC获得率,且对细胞活力影响小,不降低细胞纯度,是一种高效的分离方法,有利于HSC相关肝脏疾病的生物学研究。     

城市公园春季声景观与植被结构的关系

城市公园是城市生态系统的重要组成部分和城市生物多样性热点地区，具有丰富的声景观资源。由于声景观及声学方法具有信息量大，成本低，低侵入的特点，因此其研究和应用对生态系统健康及监测具有较高价值。声景观研究通过总结生物声的活动或多样性来衡量生物多样性。记录了北京20个城市公园的春季声景观，使用定量方法描述了声景观特征与变化；测试三种了已被证明与生物多样性相关并被广泛使用的声学指数（BIO、ADI、NDSI）与植被群落关系，完成了城市环境中声景观与环境关系的初步探究。研究结果表明：（1）声学指数能够有效表征城市公园声景观信息，具有显著的时间动态特性，能准确反映鸟类黎明合唱等重要生物生态活动；（2）声学强度指数也具有显著的时间动态变化和沿频率梯度的变化，不同的频率区间反映了不同声学群落的活动信息；（3）植被结构尤其是垂直结构对声景观起着重要作用，垂直异质性越大，声学多样性越高。发现支持声景观作为公园植被状况的度量，强调了其作为生物多样性和生态系统健康状况监测方法，用于城市管理和可持续发展的巨大潜力。     

羊膜及羊膜匀浆液在眼科学中应用的研究进展

羊膜应用于医学已有一个多世纪,应用于眼科也有70余年的历史。因种种原因,在很长一段时间里,对羊膜的研究停滞不前,但随着生物医学技术和其它相关技术的发展,羊膜的解剖结构及生物学特性研究得越来越深入。而随着羊膜的解剖和生物学特性日益明确,羊膜在医学和组织工程学中的应用也越来越广泛,并且应用前景广阔。近年来,由于羊膜的诸多解剖和生物学特性符合眼科学发展的需要,羊膜在眼科中的应用也日益广泛,并取得了良好的临床效果。羊膜的研磨提取液-羊膜匀浆液保留了羊膜中的有效生物成分,在治疗眼部疾病方面也取得了一定的进展。国内外关于羊膜及羊膜匀浆的研究文献有很多,为了更深入了解羊膜的特性及其在眼科疾病治疗方面的优势,该文将对羊膜的应用历史、羊膜及羊膜匀浆液的制备及保存、生物学特性及其在眼科学中的应用作一综述。     

科尔沁沙地典型固沙人工林地土壤水分时空特征及其对环境因子的响应

土壤水分时空动态特征对于干旱地区人工林的可持续经营与管理起着至关重要的作用。以位于科尔沁沙地南缘的樟子松和柠条固沙人工林为对象，于2018年11月-2019年11月连续观测了林地0-200 cm土壤剖面的含水量、温度及微气象因子，系统分析了土壤水分的时空变化特征及其对环境因子的响应。研究期内，两种林地土壤水分的季节变化可分为冻结期、补充期、消耗期和稳定期；依据土壤剖面的水分特征可分为易变层、活跃层和稳定层，但两种林地的分层深度有一定差异。在生长季内（5-10月），土壤含水量对大气降雨的响应随着土层深度的增加而减弱；降雨对樟子松人工林0-20 cm层土壤水分的影响极显著（P<0.01），对柠条人工林0-10 cm层的影响极显著（P<0.01）、20-60 cm层显著（P<0.05）。在土壤冻融周期内（2018年11月-2019年4月），两种林地的土壤均表现为"单向冻结"和"双向融化"的特点；土壤温度是影响冻融期内土壤含水量的关键因素，两者呈极显著的指数函数关系；樟子松和柠条人工林土壤的最大冻结深度分别为170 cm和190 cm，前者10 cm土层解冻时间要比后者晚11 d，可能与乔木树冠的遮阴作用有关。潜在蒸散与柠条林0-60 cm层、樟子松林0-20 cm和200 cm层的土壤水分呈极显著相关（P<0.01），而与樟子松林60 cm和160 cm层呈显著相关（P<0.05），这与树木蒸腾和土壤蒸发等综合作用有关。研究表明，由于两种人工林的树种组成、树冠大小、郁闭程度和根系分布等结构特征不同会导致林地土壤水分时空特征的异质性及其对环境因素响应的差异。     

以短肽组装体为模板仿生矿化二氧化硅纳米管

目的 二氧化硅纳米管由于具有生物相容性好、光学性质优异等特殊性能在不同领域展现出良好的应用前景，其尺寸和形貌可显著影响材料性质。为制备尺寸较大的纳米管并拓展其在不同领域的应用，本研究选择尺寸较大的多肽组装体为模板，进行二氧化硅的仿生矿化。方法 以Bola型多肽Ac-KI₃VK-CONH₂自组装形成的尺寸较大（直径约40 nm）的纳米管为模板，通过仿生矿化的方法制备二氧化硅纳米材料。首先考察了多肽纳米管的稳定性，发现在稀释、加入有机溶剂和改变溶液pH值时，纳米管的形貌均被破坏，展示出较差的稳定性。在此基础上，以该多肽纳米管为模板，选择反应速率较快的正硅酸甲酯（TMOS）为前驱体仿生矿化二氧化硅纳米材料，探索了不同矿化条件对二氧化硅纳米管尺寸和形貌的影响。结果 以反应速率较快的TMOS为硅源、体积百分比浓度为1.11%~3.33%、溶液为中性或者弱碱性时能够矿化形成形貌和尺寸较大且分布均匀的二氧化硅纳米管。结论 通过选择合适的多肽组装体模板和反应速率快的TMOS为硅源，成功制备出了尺寸较大的二氧化硅纳米管，这为拓展其在不同领域的应用奠定了基础，具有重要意义。     

饵料蛋白水平对德国小蠊肠道细菌群落的影响

昆虫肠道微生物在宿主营养代谢、生长发育、免疫以及抵御病原菌等方面具有重要作用。研究不同蛋白水平饵料饲养对德国小蠊（Blattella germanica）雄成虫肠道细菌群落组成及其功能的作用，探究德国小蠊肠道细菌对宿主营养和健康的影响，以期为发展生物防治的诱食性饵料提供理论支持。分别取连续饲喂低蛋白（LP2组：5%）、高蛋白（HP3组：65%）以及正常蛋白水平饵料（CD1组：25%）21 d的德国小蠊雄成虫，饥饿24 h后无菌条件下分离并提取肠道总基因组DNA，采用特异引物扩增细菌16S rDNA的V4可变区并进行高通量测序，分析德国小蠊肠道细菌群落组成及其功能特征。结果表明德国小蠊肠道细菌主要由拟杆菌门（Bacteroidetes）、变形菌门（Proteobacteria）、梭杆菌门（Fusobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）等细菌群落组成。饲喂低蛋白饵料LP2组的德国小蠊肠道细菌中拟杆菌属（Bacteroides）细菌丰度（47.44%）显著高于HP3组（23.97%）和对照CD1（7.04%）。饲喂高蛋白饵料的HP3组梭杆菌门丰度显著高于其他两组。LEfSe物种差异分析也表明HP3组德国小蠊肠道细菌中梭杆菌属（Fusobacterium）细菌与低蛋白饵料LP2组和对照CD1组有显著差异。基于Tax4Fun功能预测显示，HP3高蛋白饵料组的德国小蠊肠道细菌中与能量代谢功能相关基因的相对丰度极显著高于对照组CD1组，外源性物质代谢与降解和其他氨基酸代谢功能基因的相对丰度显著高于低蛋白LP2组。本研究结果表明饵料中蛋白质水平的差异能够显著改变德国小蠊肠道中细菌群落结构组成，并影响其代谢功能。