应变稳态：稳态理论的完善

应变稳态（Allostasis）是基于稳态（Homestasis）的新兴生态学概念,它强调机体能在外界变化的环境中维持内环境稳定。综述了应变稳态的概念及其与稳态的区别与联系．进而阐述了不同类型的应变稳态状态（allostatic state）的生理功能和应变稳态负荷（allostatic load）的原理与类型。     

稳态概念的再认识

传统的稳态概念,主要集中在机体的内环境受干扰后才自动发生的校正反应上,也可称为“反应性稳态”。生物在进化过程中还发展了对各种周期性(昼夜、月、年等)环境变化预先发生适应性反应的精确定时系统(生物钟),故稳态概念应作进一步延伸,包括“预言性稳态”这样一种新观点;它可以使机体在环境周期性变化到来之前,最有效地作好准备或激活稳态调节机制。     

对"稳态、反馈"含义的再认识

稳态是一项重要的生命特征,是由“内环境恒定”的概念衍生和发展而来的。维持稳态就能使机体适应外界环境的不断变化,破坏稳态可导致生理功能的破坏和疾病的产生。负反馈是保持稳态的重要机制,但它不是稳态的唯一支柱。在整体内,神经－内分泌系统、前馈的作用均不容忽视。稳态是相对的,是有波动的。机体在自身的节律周期中,在千变万化的内外环境中保持着有限度的稳定,才是科学地评价稳态的地位。     

哺乳动物铁稳态分子机制研究进展

铁是机体必需微量元素,参与机体合成血红蛋白、肌红蛋白及多种酶的组成和功能发挥,对维持生命和健康至关重要。近四分之一的世界人口遭受铁缺乏或缺铁性贫血的威胁。此外,部分人群还存在铁过载问题,以脏器铁离子蓄积为主要病理改变的遗传性血色病,其在欧美发病率高达1/200,在中国也有报道。血色病后期多诱发肝脏、胰腺及心脏的功能衰退。铁过少或过多对健康都会造成严重危害,机体需要复杂而精密的调控体系维持铁稳态平衡。铁代谢主要包括小肠吸收、肝脏储存、血液转运、巨噬细胞再循环以及周身细胞利用。过去十多年是铁代谢研究的黄金时期,先后发现众多铁稳态代谢相关基因。该文综述了近年来哺乳动物铁代谢领域的研究进展,并对铁稳态代谢中存在的问题进行了初步讨论,为理解和进一步深入研究铁代谢分子机制提供参考。     

DNA甲基化修饰对血管疾病稳态失衡的影响

自稳态平衡是机体生命活动的重要基础,在维持机体的正常生理功能中发挥重要作用。血管疾病中的稳态失衡受物理、化学、生物等内外环境改变及致病因素的影响,其中氧稳态、血流稳态、糖脂代谢稳态在内环境的影响中较为突出,由此引起的一系列表观遗传修饰将导致血管结构和功能的异常。表观遗传学中的DNA甲基化与血管疾病的发生发展密不可分。此外,5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine, 5hmC)及N6-甲基腺嘌呤(N⁶-methyladenine, m⁶A)作为新的修饰碱基,将为表观遗传学研究提供新的思路。文章主要对DNA甲基化修饰变异在血管疾病稳态失衡方面的研究进展进行了阐述。     

生态系统稳态转换检测研究进展

在气候变化、人类活动等影响下,生态系统结构和功能可能发生大规模的突变,导致生态系统从一个相对稳定的状态进入另一个稳定状态,这种现象称为稳态转换。由于生态系统的复杂性,准确刻画生态系统多稳态并界定其临界点尚存在挑战,提升对生态系统稳态转换的检测和预测能力依旧是生态学领域研究的热点和难题。基于多稳态理论和稳态转换经典概念框架,阐释了稳态转换检测的理论基础;归纳总结出四种稳态转换检测方法的原理和优劣势;鉴于稳态转换的尺度依赖性,梳理了单一生态系统、区域综合生态系统和全球生态系统不同尺度下的稳态转换检测方法、研究思路和应用案例。基于研究进展和问题现状,提出在未来研究中,亟待发展适应复杂系统的综合检测方法;创新稳态转换多尺度分析的技术方法体系;深化生态系统稳态转换驱动机制研究,构建多元耦合机理模型;进而深化稳态转换检测结果链接生态系统管理的实践研究;解析生态系统服务和可持续发展机制。     

应激导致抑郁症与单胺类递质系统稳态

当机体受到各种应激刺激时,机体会产生一系列特异性和非特异性反应,使机体的生理功能维持在新的稳态。如果应激持续时间过长,或者程度过于强烈,超过了机体稳态调节的范围,应激刺激就会对机体生理功能的稳态产生破坏。与应激相关的精神障碍不仅抑郁症一种,应激影响单胺类递质系统造成抑郁症可能主要是影响了5-HT递质系统的功能,而对NE递质系统或DA递质系统造成的影响不是导致抑郁症发病的主要原因。应激除了改变神经系统,还会影响机体内分泌系统,免疫系统,使抑郁症病人的发病和临床症状极为复杂。主要综述应激,特别是长期的、慢性的应激引起单胺能神经递质系统改变,进而导致抑郁症的神经生物学机制研究进展。     

生物钟节律与肝脏代谢稳态

生物钟(circadian clock)是机体内在的自主性计时系统,包括视交叉上核(suprachiasmatic nucleus, SCN)中枢生物钟与各组织外周生物钟。分子生物钟的核心机制包括CLOCK/BMAL1二聚体诱导抑制因子CRYs和PERs的转录,CRYs/PERs复合物反馈抑制前者转录活性,进而使这些生物钟核心因子以及节律输出基因的转录水平呈24 h振荡的反馈调节核心环路,以及REV-ERBα和RORα调控BMAL1转录的补充环路。机体大约80%的蛋白编码基因表达呈现明显的昼夜节律性特征,生物钟系统使生物能够适应地球自转所产生的昼夜节律(近日节律),使机体的代谢平衡与能量相互协同。生物钟与代谢稳态相互依存、互为基础,使机体能够高效利用能量,协同机体不同组织,快速适应内外环境变化。肝脏作为机体代谢的中枢器官,其进行的各种生理活动几乎都受到生物钟的控制。生物钟与肝脏代谢调控之间存在多重交互调控机制,两者的交互平衡失调是代谢性疾病的高风险因素。本文主要就肝脏的糖、脂和蛋白质代谢的节律性调控进行了综述,并强调了线粒体功能的振荡,讨论了肝脏代谢对生物钟的反馈调节,并对生物钟研究方法和应用进行展望。     

心肌细胞发育过程中胞浆内钙稳态的调控

Ca^2＋信号是细胞和各器官生长发育、行使其生理功能的基础,维持心肌细胞的钙稳态是保持正常心脏功能的先决条件。作为在胚胎发育过程中最早出现并行使功能的器官,胚胎期心脏的形态结构发生了明显的变化,泵血功能不断增强,以适应不断增强的机体的生理需求。从胚胎到成年,心肌细胞的功能有非常大的改变,各钙离子通道的表达也发生明显变化。因此,发育早期心肌细胞的钙稳态调控与成熟心肌细胞有明显的不同,在发育过程中引起细胞收缩的Ca^2＋来源也有明显的变化。随着分子和细胞生物学研究的发展,以及胚胎干细胞体外分化模型的应用,人们对心肌细胞发育过程中钙稳态的调控有了进一步的认识。本文综述了早期心肌细胞发育过程中胞浆内钙稳态的变化,总结了早期心肌细胞钙稳态调控机制的最新研究进展。     

生态系统多稳态研究进展

在多稳态的生态系统中,外力可能导致生态系统状态突然之间发生不可逆转的转变,从而达到一个新的平衡状态。但目前对多稳态理论的系统研究很少,如何使用预警信号来预测生态系统的状态转变依旧是个难题。通过多稳态理论的梳理提出了一个更加综合的多稳态定义,并以放牧模型为例,系统总结了多稳态理论的相关概念,将多稳态理论应用在生态系统演替和扰沌理论的解释中;通过对生态系统稳态转换预警信号的原理、优缺点和应用条件的分析,对不同尺度下多稳态的研究方法进行了归纳;最后提出了目前多稳态领域的研究问题和未来的研究重点。结果表明:(1)将时间和空间预警信号结合在一起,并量化正确预警信号的概率,对错误预警信号的比例进行加权,可能会提供更准确的稳态转换的预报。(2)定量观测试验适用于小尺度的研究,而较大尺度的研究则采用简化的模型来模拟研究,选择正确的尺度极有可能改变预警信号的可靠性。(3)结合多稳态理论研究生态系统临界转换和反馈控制机制,并将基于性状的特征指标和进化动力学纳入其中,是生态系统修复实践的重要研究方向。(4)将多稳态相关理论和生态保护管理政策的实践相结合,是多稳态理论未来应用的前景。本研究为多稳态理论和实践的...     

“内稳态及调节”教学的组织

生命体作为一个耗散体系,需从环境中不断输入负熵以维持其高度有序状态．而生命体的内、外环境随时处在变化之中,这些变化的信息不断对机体施加影响。在长期进化过程中,生命体通过一定的调节机制,在各个器官的协同作用下,使机体保持稳态,以适应多变的环境。     

星形胶质细胞在血脑屏障发育与稳态维持中的作用机制

血脑屏障(blood-brain barrier, BBB)由脑微血管内皮细胞及包绕内皮细胞的基膜、周细胞和星形胶质细胞的足突构成，它将血液与脑组织分隔开来，从而维持神经功能包括神经环路、突触连接和重塑等微环境的稳定。BBB稳态失衡与包括神经退行性疾病在内的许多中枢神经系统疾病有关，但目前BBB稳态维持与失衡的机制尚不清楚。星形胶质细胞作为BBB的组成成分，也是神经血管单元中联系神经元与脑微血管的枢纽，在BBB发育特别是BBB稳态维持中起重要作用。本文在简要介绍BBB的发育过程之后，综述了星形胶质细胞诱导BBB发育、成熟及其在BBB稳态维持中的作用和机制的研究进展，并指出了与BBB稳态失衡有关的A1型星形胶质细胞异质性的概念，以期为深入研究BBB稳态维持机制及加深理解BBB稳态失衡诱发神经退行性疾病提供新启示。     

历史里的稳态

正稳态是系统学等现代科学中一个重要的基本概念和理论。生理学家把正常机体通过自身的调节作用,使各个器官、系统协调活动,共同维持内环境的相对稳定状态叫做稳态。稳态概念源于对内环境的研究,后来逐渐发展成为适用于整个生物科学的基本概念。这从一个侧面反映出生物科学从分析走向综合、由分支走向统一的发展趋势。在稳态概念提出的过程中,贝尔纳、坎农和维纳等人都做出巨大贡献。     

衰老相关的蛋白稳态失衡

健康细胞利用一系列蛋白质质量调控网络来维持自身蛋白质组的稳定性和功能性,即维持蛋白稳态。但是在衰老过程中普遍出现蛋白稳态失衡的现象,其主要表现是蛋白质合成、折叠和降解之间的平衡被破坏。造成衰老相关蛋白稳态失衡的原因主要有：(1)应激反应相关途径的转录受到抑制;(2)蛋白酶体活性降低和自噬功能出现障碍;(3)核糖体翻译暂停。另外,在衰老过程中细胞主要通过蛋白稳态网络的分子伴侣、蛋白酶体、自噬系统等对蛋白稳态进行调节。本文对衰老过程中造成蛋白稳态失衡的诱因以及蛋白稳态调控的途径进行综述,以期为衰老研究和解决老年健康问题开拓新思路。     

糖脂代谢稳态调节与代谢性疾病

正糖脂代谢是机体能量与物质来源的重要生命过程,其稳态平衡是机体应对内外时空环境变化的重要前提,其稳态失衡则导致多种严重威胁人类健康的重大代谢性疾病。随着我国人民生活方式和营养结构的改变,以糖脂代谢紊乱为特征的重大代谢性疾病的患病率不断攀升,例如糖尿病的发病率达11.2%,成人各种脂代谢异常疾病的患病率为43%,超重率达34.3%[1]。这些代谢病不仅严重威胁我国人民健康,并且诊疗是个终身的过程,很多药物依赖进口,成本高,     

生态系统的多稳态与突变

许多生态系统可能在短时间内发生难以预料的状态突变, 其中一些生态系统突变的机理可以用多稳态理论进行解释。近年来生态系统的多稳态和突变现象及其机理吸引了研究者和管理者的广泛关注。本文重点对生态系统多稳态的理论基础、识别方法及稳态转换发生的早期预警信号进行综述, 并基于典型生态系统过程对现实世界中可能观测到的稳态转换进行实例分析, 最后对多稳态概念框架和理论应用中的潜在争议进行讨论, 以期为非线性生态系统动态的理论研究、管理实践和生物多样性保护等提供参考。     

稳态应激——变化的稳态

稳态应激是指通过变化的稳态。本文介绍了稳态应激的基本思想和稳态应激负荷、稳态应激超负荷类型等相关概念,对Allostasis一词的中文译名进行了探讨。认为稳态应激是对稳态概念的发展,是生物学认识论上的进步。稳态应激及其相关模型对于深入地认识和理解应激状况下生命有机体的调节机制具有重要意义。     

哺乳动物低氧应激代谢成因的研究进展

氧气是哺乳动物机体代谢稳态维持的物质基础,若代谢过程中氧气供给不足,可造成低氧应激。目前,环境低氧、代谢性低氧和携氧细胞功能障碍是造成动物低氧应激的重要成因。目前,低氧对动物机体代谢和组织功能的影响研究主要集中于肺脏、肝脏、消化道、肌肉和乳腺等部位。若处于低氧状态的哺乳动物形成了适应低氧的代谢模式,则可维持其代谢稳态;相反,若动物无法维持低氧状态下的代谢稳态,则会导致机体氧化应激甚至病变。目前,低氧应激在家畜方面的研究主要集中于高原动物代谢适应机制;然而,泌乳期动物机体代谢速率、氧气消耗和自由基水平均较高,但氧在泌乳动物代谢应激形成中的作用及其对泌乳性能的影响,仍有待探索。综述了哺乳动物产生低氧应激的代谢成因与作用结果,旨在探讨哺乳动物低氧应激生物学基础,为进一步从低氧应激调控角度为泌乳动物的健康状况维持提供理论依据。     

肠道淋巴组织与共生细菌对肠道环境稳态的共同维持

肠道环境的稳态不仅是正常消化功能的基础,还是抵御病原体入侵的重要防线。定居于肠道内的细菌与肠道免疫系统间存在着广泛的相互影响和相互补充,在维持稳态过程中发挥协同作用。本综述结合国内外相关研究进展,简要阐述肠道正常菌群对肠道淋巴组织发育的影响和对局部乃至全身免疫反应的调节机制,进而说明菌群如何与机体共同维持肠道稳态。 更多还原     

神经元钙稳态失衡在阿尔茨海默病发病中的进展

淀粉样蛋白的沉积与Tau蛋白磷酸化是阿尔茨海默病发病的关键分子机制,神经元胞内钙离子的变化可影响其生成和代谢;另一方面,这些蛋白的改变会进一步导致神经元钙稳态的失调,致使突触损伤、神经细胞凋亡及认知功能下降。本文就神经元钙稳态失衡在阿尔茨海默病发病中的进展进行综述。