模拟失重环境对大肠杆菌K12表型异质性亚群菌株的影响

【背景】我国未来几年深空探索任务将呈"井喷式"发展,微生物对于航天活动的影响越来越引起关注,而国内外少有表型异质性亚群的研究。【目的】从表型异质性的角度探讨低剪切力模拟失重环境(Low-shearmodeledmicrogravity,LSMMG)和低剪切力正常重力环境(Low-shearnormalgravity,LSNG)对大肠杆菌K12造成的影响。【方法】利用旋转细胞培养系统模拟失重环境对大肠杆菌K12进行连续传代培养,从单克隆形态、颜色以及菌体形态等方面挑选出表型异质性的亚群菌株,对不同菌株进行增殖速率、抗生素耐药性、生物被膜形成、环境压力抵抗力以及细胞毒性的测定,以此评估低剪切力和模拟失重环境对大肠杆菌K12的影响。【结果】利用旋转细胞培养系统连续传代培养,总共分离出4株形态不同的表型异质性亚群菌株,其中2株来自模拟失重组(M1,Ma),另外2株来自正常重力对照组(N1,Na);4株亚群与原始菌株(P)相比,在增殖速率、生物被膜形成、环境压力抵抗力和细胞毒性方面均有增强或减弱的明显变化,对于抗生素的耐药性无明显变化。【结论】低剪切力模拟失重环境以及存在低剪切力的正常重力环境均能引起大肠杆菌表型异质性变化,与原始菌株相比,表型异质性亚群菌株在分化上并没有统一的方向,但仍需警惕那些可能对人类造成危害的变化表型。     

失重/模拟失重对内皮细胞的影响实验研究进展

血管内皮作为血管壁的衬里,参与调节组织器官的局部血流和机体其它生理进程,在维持血管完整性和内环境稳定中发挥关键作用。内皮细胞对包括重力在内的机械应力刺激极为敏感,重力变化可对其形态和功能构成不同程度的影响。研究发现,失重/模拟失重通过诱导内皮细胞细胞骨架重塑、质膜caveolae重布,使其合成分泌血管活性物质、炎性介质的能力以及细胞表面粘附分子表达发生改变,这些分子变化又对内皮细胞的生长、增殖、凋亡、迁移和血管生成等具有精细调控作用。本文综合评述了失重/模拟失重对内皮细胞功能的影响,同时围绕文献报道中一些尚存争议的观点进行了适当讨论。     

模拟失重对大鼠肠道菌群影响的研究

目的：研究模拟失重条件下大鼠肠道菌群变化情况。方法：选择性培养基分别对肠球菌、肠杆菌、类杆菌、乳杆菌以及双歧杆菌进行定量测定,扫描电镜观察大鼠盲肠上皮细胞的组织变化。结果：过路菌群中肠杆菌和肠球菌数量增加显著;原籍菌群中双歧杆菌减少十分明显,乳杆菌的数量也有不同程度的减少,而类杆菌的数量有增加的趋势。SD大鼠盲肠出现了肿胀细胞,上皮细胞颈毛排列紊乱、稀疏。结论：模拟失重条件下大鼠肠道微生态出现平衡失调。     

模拟失重对大鼠情绪影响的初步研究

目的:研究模拟失重状态对大鼠情绪产生的影响。方法:从20只雄性SD大鼠中挑选16只分成正常组和模拟失重组(n=8),采用摄食和体重测定、旷场试验、糖水偏好度测试及情绪唤醒程度评定四种方法,对大鼠进行情绪检测。结果:①模拟失重组大鼠摄食量下降,体重增加速率较正常组显著减小;②模拟失重14 d后,大鼠的运动力下降,爬格数显著低于正常组(P<0.05),自我修饰次数比正常组明显增多,洗脸与理毛次数均显著高于正常组(P<0.01);③与正常组比较,模拟失重大鼠具有更高水平的情绪唤醒度;④模拟失重14 d对大鼠的糖水偏好度无显著影响。结论:模拟失重14 d使大鼠出现抑郁、紧张和焦躁等负面情绪,出现一定程度的神经质反应,但不会出现快感缺乏。     

模拟失重对大鼠腹主动脉L-Arg-NO-cGMP通路的影响

目的:观察尾部悬吊模拟失重对大鼠腹主动脉舒张反应性与一氧化氮合酶表达的影响。方法:体重300~330 g的20只雄性SD大鼠按体重配对随机分为对照组与模拟失重组,模拟失重大鼠采用尾部悬吊方法模拟失重。4周后,利用离体动脉血管环舒张实验与Western blot蛋白免疫印迹方法观察了腹主动脉舒张反应性和腹主动脉一氧化氮合酶eNOS(endothelial NOS)和iNOS(inducible NOS)的表达。结果:悬吊大鼠腹主动脉环对左旋精氨酸(L-Arg)与乙酰胆碱(Ach)的舒张反应显著低于对照,而对硝普钠(SNP)与环磷酸鸟苷(cGMP)的舒张反应在两组间无显著不同。其敏感性在两组间均无显著差别。腹主动脉的eNOS与iNOS表达在模拟失重组与对照组间亦未发现显著差别。结论:本工作提示尾部悬吊模拟失重下大鼠腹主动脉舒张反应的减弱可能是动脉血管内皮功能改变的结果,尤其是NOS活性的变化可能更为重要。     

低聚木糖对模拟失重大鼠肠道微生态的影响

目的 研究低聚木糖对模拟失重大鼠肠道微生态的影响。方法 采用大鼠尾部悬吊法模拟失重。32只雄性SD大鼠随机分为4组,每组8只：FC组（地面对照组,饲喂基础饲料）,FS组（地面处理组,饲喂添加低聚木糖的饲料）,SC组（尾吊对照组,饲喂基础饲料）。SS组（尾吊处理组,饲喂添加低聚木糖的饲料）,实验21d,SC和SS组解除尾吊继续观察。实验21d。采用选择性培养基对大鼠粪便肠杆菌、肠球菌、类杆菌、双歧杆菌以及乳杆菌进行定量测定。结果 SC组与FC组相比,双歧杆菌数量减少,肠杆菌和肠球菌数量增加;FS组比FC组双歧杆菌数量增加显著,肠杆菌和肠球菌有不同程度的减少,SS组比SC组双歧杆菌数量增加显著,肠杆菌和肠球菌也有不同程度的减少。类杆菌和乳杆菌变化不明显。尾吊解除期,SS组双歧杆菌数量比SC组更快恢复到正常水平。结论 低聚木糖可促进尾吊大鼠肠道益生菌主要是双歧杆菌的增殖,一定程度上促进由于模拟失重造成肠道微生态失调的平衡,并对条件致病菌具有一定的抑制作用。     

地面模拟失重实验方法概况

虽然载人航天事业已得到突破性的进展,但航天员对失重的适应和返回地球后的再适应,无论在理论上还是实践中都是尚未攻克的技术难题。航天失重环境下航天飞行综合征的发生机理及对抗措施,仍是航天医学的重要课题。在地面上无法创造长期的失重环境,但根据失重对机体产生的生理效应可实现地面模拟失重实验。本文概述了地面模拟失重的人体实验、动物实验概况,为更好开展地面模拟失重条件下相关研究提供参考。     

模拟失重实验动物模型的建立与评价

随着航天技术不断发展,航天员太空飞行的时长不断增加。研究发现,航天失重环境可能会使航天员的生理和心理发生一定变化,对航天员的身体健康产生一些影响。为探究这些影响的机制并找出合理的对抗措施,使用实验动物建立模拟失重模型进行深入的研究至关重要,选择与人体组织器官、生理机能和习性相似的实验动物建立模拟失重模型,能更好地帮助相关研究。失重模型应参照能否模拟出由于失重引起心血管骨骼、肌肉等主要系统的变化,来评估模拟失重模型是否成功建立。本文对现有的地面模拟失重动物模型建立和相关研究情况进行了概述,以期为开展相关研究工作提供参考借鉴。     

模拟失重对人成骨样细胞凋亡的影响

为了探讨失重对人成骨样细胞凋亡情况的影响及对相关分子的作用,采用双向多样本回转器模拟失重效应,将培养的人成骨样细胞MG-63随机分为静止对照组、水平旋转对照组和失重实验组(用回转器模拟失重条件),在实验的12 h取细胞用流式细胞仪检测早期凋亡情况,同时检测bcf-2、NF-κB(p65)mRNA和P53的表达.结果显示,在模拟失重12 h时,MG-63细胞表现出一定的早期凋亡趋势,且bcl-2、NF-κB(p65)的表达明显降低,P53表达增加,提示失重可能通过影响这几种凋亡相关因子的表达,启动成骨细胞凋亡,从而破坏骨形成和骨吸收之间的平衡.成骨细胞凋亡的启动可能是航天员骨丢失的原因之一.     

模拟失重大鼠左心室乳头肌收缩性能及钙反应性的变化

采用改进的Ｍｏｒｅｙ－Ｈｏｌｔｏｎ尾部悬吊大鼠模型拟失重状态和用离体乳头肌灌流技术,观察模拟失重大鼠左心室乳头肌收缩性能与钙反应性的变化过程。结果表明,模拟失重１周,收缩性能呈增高趋势;２周时,收缩性能有降低趋势;４周时,收缩性能明显降低,主要表现为等长张力降低２９．２％,达到张力峰值的时间延长１０．４％,舒张时间则呈降低趋势。另外,模拟失重４周大鼠乳头肌对Ｃａ＾２＋的反应性均较相应的 对照组明显     

磷脂酰丝氨酸合成酶基因pss的克隆与表达

磷脂酰丝氨酸合成酶能催化转酯反应,是定向合成特定磷脂类物质特别是磷脂酰丝氨酸的工具酶,但出发菌株产量低,很大程度上限制了酶法合成磷脂酰丝氨酸的工业化应用。利用表达载体pET-22b,实现了大肠杆菌磷脂酰丝氨酸合成酶基因在大肠杆菌BL21(DE3)中的同源高效表达。利用镍亲和柱对表达产物进行纯化,并用HPLC法对纯化后的重组酶的活力进行检测。结果表明,目的蛋白可在短时间内进行大量表达,蛋白含量是出发菌株的100倍,同时经6h的转酯反应转化率达到33%,重组磷脂酰丝氨酸合成酶活力达到69U/mg蛋白。     

Cloning, mapping and gene product identification of rhaT from Escherichia coli K12

Rhamnose utilization requires the function of a specific rhamnose transport system. Rhamnose transport mutants have been isolated and characterized. The structural gene, rhaT, encoding the rhamnose permease has been cloned from Escherichia coli. rhaT has been mapped in the rha locus (87.7 min) by analysis of cotransduction with glpK and other rha markers. The precise location of the gene has been determined by complementation analysis of rhamnose transport mutants transformed with recombinant plasmids containing different fragments of the cloned region. Gene order (counterclockwise) is established as glpK . . . rhaT-rhaR-rhaS-rhaB-rhaA-rhaD. The gene product has been identified by expression of rhaT in a T7 RNA polymerase/promoter system. This 23 kDa protein has been assigned to the rhaT product and has been shown to be located in the cell membrane.     

重组基因表达对大肠杆菌生理的影响

重组基因在表达外源蛋白质时常常会耗用大量的宿主细胞资源,从而对宿主造成代谢负荷,代谢负荷使得宿主的生化和生理产生很大的变化,甚至损害宿主正常的代谢功能。而过重的代谢负荷会影响目标蛋白的表达量和表达质量。综述了产生代谢负荷的原因,宿主细胞对代谢负荷的应激反应、以及减轻代谢负荷的策略。     

Cold-sensitive ompB mutants affecting expression of ompC in Escherichia coli K12

The regulatory locus ompB, consisting of 2 genes, ompR and envZ, is required for the expression of ompC and ompF genes encoding the major outer membrane porin proteins OmpC and OmpF in Escherichia coli K12. We utilized localized mutagenesis to isolate cold-sensitive mutants in the ompB operon. The isolated mutants exhibited a cold-sensitive OmpC⁻ phenotype, but remained OmpF⁺. Furthermore, ompC expression was still regulated by medium osmolarity. The cold-sensitive OmpC⁻ phenotype was complemented by plasmids carrying the wild-type ompB operon, but not by plasmids containing either envZ or ompR genes alone. This suggests that the mutations are in the ompB promotor. We show that the mutations can be used to control expression vectors based on the ompC promotor.     

Ferrous iron transport mutants in Escherichia coli K12

A ferrous iron transport system in Escherichia coli is described. Mutants in this transport system were isolated using the antibiotic streptonigrin. The gene locus feo (for ferrous iron transport) was mapped near pncA at 38.5 min on the genetic map of E. coli K12. The transport of ferrous iron was regulated by fur as the siderophore transport systems.     

外源基因在大肠杆菌中的高效表达

为了提高外源蛋白在大杨杆菌中的表达量,人们对大肠杆菌表达系统进行了许多研究。作者综述了有关外源基因在大肠杆菌中高效表达的研究进展。     

Mutational spectrum of the lacI gene in Escherichia coli K12 induced by low-energy ion beam

The mutational spectrum of the genomic lacI gene induced by low-energy nitrogen ion irradiation in wild type Escherichia coli strain W3110 were compared with the spontaneous and the vacuum controls. The mutant frequency of irradiated group was dose-dependent and reached 26.3 × 10⁻⁶ at dose of 31.2 × 10¹⁴ ions/cm², which was about 18-fold over the background (1.5 × 10⁻⁶) and 10-fold over the vacuum controls (2.6 × 10⁻⁶). This result indicated that the low-energy ion irradiation was one of many effective mutagens, though the vacuum condition of low-energy ions contributed some low-level gene mutations. It was found that the difference between the spontaneous and the vacuum control was the increases of base-pair substitutions in the vacuum control group. The spectra of irradiated group were quite similar to that of oxygen free-radical induced in the same strain, suggesting free-radicals and other adducts generated by low-energy ions might play an important role in the mutagenesis in vivo. When the spontaneous and the vacuum control group were compared, base-pair substitutions, deletions and additions of the irradiated group were significantly increased, and the +TGGC or −TGGC at hot spot was decreased from 82 to 48%. But the remarkable increase in absolute MF of the +TGGC or −TGGC at hot spot in the irradiated group suggested that low-energy ions did induce the mutations of this type. The spectra of our irradiated group had relative low-level base-pair substitutions, high-level ±TGGC and high proportion additions than those of γ-radiation induced, implying there were some different effects or processes between them.