缺血预处理通过β2-肾上腺素受体保护心肌细胞收缩功能

本文旨在探讨缺血预处理(ischemic preconditioning, IP)对缺血/再灌注(ischemia/reperfusion, I/R)损伤心脏的保护机制,从细胞和受体水平研究β2-肾上腺素受体(β2-adrenoreceptor, β2-AR)是否参与了IP对I/R损伤心脏的保护作用.Sprague-Dawley大鼠随机分为单纯I/R组(对照组)、IP组、短暂异丙肾上腺素(isoproterenol, ISO)处理组、IP ICI118551组、ISO ICI118551组和ICI118551组.除对照组外,其它各组大鼠处理后均行缺血30min/复灌30min.记录心脏收缩期左心室内压上升的最大变化速率( dp/dtmax)、舒张期左心室内压下降的最大变化速率(-dp/dtmax)及左心室内压差(difference of left ventricular pressure, ΔLVP,左心室收缩压-左心室舒张压).测定冠状动脉流出液乳酸脱氢酶(1actate dehydrogenase, LDH)含量.进一步酶解分离心脏,获得单个心室肌细胞,测定其存活率和收缩功能.结果显示,IP和ISO组±dp/dtmax、ΔLVP较对照组增高;心肌细胞存活率和收缩幅度也显著升高;收缩时间(time-to-peak contraction, TTP)缩短;冠状动脉流出液LDH含量减少.选择性β2-AR拮抗剂ICl118551阻断IP和ISO的作用.各组间心肌细胞舒张50%时间(time-to-50% relaxation, R50)和舒张100%时间(time-to-100% relaxation, R100)均无明显差异.结果提示,β2-AR可能在IP对I/R损伤心脏的保护作用中发挥重要作用.     

缺血预处理及低温对幼兔心肌缺血/再灌注损伤的影响

目的：探讨缺血预处理(ischemic preconditioning,IP)及低温对幼兔心脏缺血／再灌注损伤的影响。方法：采用Langendorff离体心脏灌注模型,取3～4周龄幼兔心脏,分别给予不同次数的IP后使其在20℃低温下缺血或给予同样次数的IP后使其分别在不同低温下缺血。常温再灌注30min。记录心脏缺血／再灌注前后左心室功能指标,测定再灌注末心肌组织中ATP和丙二醛(MDA)含量,超氧化物歧化酶(SOD)及Ca^2 -ATP酶的活性。结果：再灌注末,IP2组左心室各功能指标的恢复率及心肌组织的ATP含量及Ca^2 -ATP酶的活性均显著高于Con组和IP3组;SIP1、SIP2组的左心室各功能指标的恢复率及心肌组织的ATP含量均分别显著高于SConn1组和SCon2组。其心肌组织MDA含量亦分别低于SCon1组和SCon2组。结论：IP可减轻低温缺血的幼兔心肌缺血／再灌注损伤,其效应与IP的次数和低温程度有关。     

缺血后处理对缺血／再灌注大鼠心肌间质保护效应机制的探讨

目的：观察缺血后处理（IPIC）对缺血／再灌注（I／R）大鼠心肌基质金属蛋白酶-2（MMP-2）和基质金属蛋白酶抑制剂-2（TIMP-2）变化的影响,探讨IPTC保护I／R心脏间质的机制。方法：24只健康雄性SD大鼠随机分为3组（n：8）：假手术组（SC组）、I／R组和IPTC组。记录各组左室血流动力学变化,观察心肌胶原含量,测定血浆中肌酸激酶（CK）和乳酸脱氢酶（LDH）浓度。以Westernblot法测定心肌组织中MMP-2和TIMP-2蛋白表达水平,以实时定量PCR（RT-PCR）法检测MMP-2和TIMP-2的表达水平。结果：与sC组相比,I／R组心肌胶原含量和左室舒缩功能明显降低,血浆cK、LDH活力和心肌MMP-2蛋白表达及mRNA水平明显升高,TIMP-2蛋白及mRNA水平明显降低;而IPTC组,大鼠心肌胶原含量和左室舒缩功能明显升高,血浆cK、LDH活力和心肌MMP-2蛋白表达及mRNA水平降低,TIMP-2蛋白及mRNA水平升高。结论：IPTC对再灌注损伤心肌间质有保护作用,其机制可能与抑制心肌中MMP-2表达,促进TIMP-2表达有关。     

富硒板党对大鼠心肌缺血/再灌注损伤的保护作用及其机制

目的:研究富硒板党对大鼠心肌缺血/再灌注损伤的保护作用及其作用机制。方法:将32只大鼠随机分为假手术组、模型组、实验组和阳性对照组(n=8)。实验组术前按5.0 g/(kg·d)灌服富硒板党水溶液,阳性对照组按300 mg/(kg·d)灌服通心络胶囊,假手术组和模型组按5 ml/(kg·d)灌服生理盐水,连续给药14 d,参考Jonassen方法制作心肌缺血/再灌注模型,记录再灌注30 min内发生的的心律失常,并对室性心律失常(VA)进行量化评分,监测再灌注30 min时左室收缩压(LVSP)、左室舒张末压(LVEDP)、左室内压力上升最大速率(LV+dp/dtmax)及左室压力下降最大速率(LV-dp/dtmax),检测各组大鼠血清乳酸脱氢酶(LDH)、肌酸磷酸激酶(CK)、超氧化物歧化酶(SOD)的活性与丙二醛(MDA)的含量。结果:与与假手术组比,模型组大鼠LVSP、+dp/dtmax、-dp/dtmax显著降低,VA和LVEDP明显升高,血清LDH、CK活性显著增强,SOD活性显著降低,MDA含量明显增加(P0.01);与模型组比,实验组及阳性对照组大鼠LVSP、+dp/dtmax、-dp/dtmax显著升高,VA和LVEDP明显降低,血清LDH、CK活性显著降低,SOD活性显著增强,MDA含量明显减少(P0.01);与阳性对照组比,实验组大鼠VA、LVSP、+dp/dtmax、LVEDP-dp/dtmax和血清LDH、CK、SOD活性与MDA含量无显著性差异(P0.05)。结论:富硒板党对大鼠心肌缺血/再灌注损伤具有明显的保护作用,其作用机制与抗氧化损伤有一定关系。     

缺血后处理内源性心脏保护的研究进展

再灌注疗法是临床治疗心肌缺血最有效的措施,但会引起再灌注损伤,调动机体内源性保护机制可以减轻再灌注损伤,保护缺血心肌。缺血预处理（ischemic preconditioning,IPC）和后处理（ischemic postconditioning,I-postC）是缺血心脏有效的内源性保护现象,可以减轻缺血再灌注（ischemia／reperfusion,I／R）后心肌坏死与心肌功能障碍,减少恶性心律失常的发生。内源性心脏保护的机制主要是通过诱导触发因子释放,经多条细胞内信号转导途径的介导,作用于多种效应器,影响氧自由基产生、钙超载等I／R损伤的关键环节而发挥心肌细胞保护作用。特别是可以在缺血后实施的I-postC具有良好的临床应用前景。本文以I-postC为重点综述内源性心脏保护作用、机制及其临床应用现状。     

缺血预处理合并低温及晶体停搏液对兔未成熟心肌的保护作用

本文拟探讨缺血预处理(ischemic preconditioning,IP)合并低温及晶体停搏液对幼兔的离体心脏是否具有心肌保护作用.采用Langendorff离体心脏灌注模型,灌注液为Krebs-Henseleit液(K-H液).取3～4周龄幼兔心脏,在第一部分实验中分为Con、IP1、IP2、IP3组(n=6),分别给予0、1、2、3次IP,其后各组心脏均在20℃低温下停灌2 h,37℃常温下再灌注30 min.在第二部分实验中分为SConI、SCon2、SCon3、SIPl、SIP2、SIP3组(n=8),其中SIPl、SIP2、SIP3组给予2次IP后灌注St.Tho-mas Ⅱ晶体停搏液(CCS)使心脏停搏,然后分别使心脏在32℃、25℃、20℃下停灌30、90和120min,其后各组均在37℃再灌注30 min.SConl,SCon2,SCon3三组则不给予IP,继续灌注20min后灌注CCS使心脏停搏,然后分别在32℃、25℃、20℃下停灌30、90和120 min,其后各组均在37℃再灌注30 min.以Maclab/4 s生理实验系统记录平衡末、缺血前、再灌注后1、3、5、10、20、30 min时心率(HR)、左心室发展压(LVDP)以及左心室内压上升及下降最大速率(±dp/dtmax),测定再灌注末心肌组织中ATP和丙二醛(MDA)的含量,以及超氧化物歧化酶(SOD)的活性.在20℃低温停灌且停灌期间不给予CCS时,再灌注末IP2组LVDP×HR、+dp/dtmax和-dp/dtmax的恢复率分别为96%±21%、101%±19%和84%±15%,显著高于Con组和IP3组(P＜0.01,P＜0.05);心肌组织的ATP含量亦高于Con组(P＜0.01).在不同低温停灌且停灌期间给予CCS时,再灌注末SIP1、SIP2组的LVDP×HR、+dp/dtmax分别恢复到87%±14%、99%±26%(P＜0.05,vs SConl group)和87%±16%、102%±20%(P＜0.05,vs SCon2 group);心肌组织的ATP含量均分别显著高于SCon1组和SCon2组(P＜0.05),心肌组织MDA含量亦分别低于SCon1组和SCon2组(P＜0.05).上述结果提示,IP对在20℃低温停灌的兔未成熟心脏具有一定的心肌保护作用,2次IP的保护效应优于1次或3次IP.在停灌期间应用CCS,IP的心肌保护作用随停灌期间低温程度的升高而减弱.     

大鼠肢体缺血/再灌注后的心肌损伤和NO的保护效应

目的:探讨大鼠肢体缺血/再灌注(LI/R)后心肌的损伤性变化及NO的保护效应。方法:制备LI/R动物模型,将Wistar大鼠随机分为4组(n=10):C(control)组、I/R组、L-Arg组和L-NAME组。用生物化学方法测定大鼠血浆CK、CK-MB及NO水平,测定心肌组织XOD、SOD、MDA含量。用BL-420生物机能实验系统监测大鼠MAP、LVSP、±dp/dtmax等。结果:LI/R后,血浆CK、CK-MB水平均明显升高(P<0.01);心肌组织SOD活性降低而MDA、XOD含量增加(P<0.01或P<0.05);MAP、LVSP、dp/dtmax、-dp/dtmax均降低(P<0.01或P<0.05);血浆NO水平在L-Arg组明显升高(P<0.01),在L-NAME组显著降低(P<0.05)。结论:大鼠LI/R可引起心肌损伤,机体的氧化应激状态可能是其发生机制之一;提高体内NO水平可在一定程度上减轻LI/R后心肌损伤的程度。     

缺血后处理对缺血／再灌注大鼠心肌基质金属蛋白酶-2表达的影响

目的：探讨缺血后处理对缺血／再灌注大鼠心肌基质金属蛋白酶-2（MMP-2）表达的影响及其与心肌间质和心功能变化的关系。方法：2,4只sD大鼠随机分为3组（n=8）：假手术组（SC组）、缺血／再灌注组（I／R组）和缺血后处理组（n,rc组）。记录各组左室血流动力学变化,观察心肌胶原含量,测定血浆中丙二醛（MJ）A）和超氧化物歧化酶（SOD）浓度改变。以№ternblot测定MMP-2蛋白的活性,以RT-PCR法测定MMP-2rrffLNA表达的变化。结果：IFIE组心肌MMP-2蛋白活性及MMP-2mRNA表达明显降低,而心肌胶原含量、左室舒缩功能明显高于L／R组。同时,血浆SOD活力增强而MDA含量降低。结论：IFIE对I／R心肌的保护作用之一可能是通过减少自由基产生,抑制MMP-2的活性和表达,减轻了心肌间质的损伤而实现的。     

地高辛抗血清阻断内洋地黄素对心肌缺血/再灌注损伤的影响

目的：探讨地高辛抗血清对大鼠实验性心肌缺血／再灌注损伤（MI／R）的心肌氧化应激的影响。方法：采用左冠状动脉前降支结扎30min,复灌45min建立在体大鼠MI／R模型。SD大鼠随机分成假手术组、缺血／再灌注模型组、生理盐水组、维拉帕米组、小、中、大剂量地高辛抗血清组：于再灌注45min后检测左室心尖部缺血区心肌中内洋地黄素含量、心肌细胞膜Na^＋,K^＋-ATP酶和SOD活性以及MDA含量,光镜下观察心肌组织形态学变化。结果：MI／R组和生理盐水组大鼠心肌组织内洋地黄素水平明显升高,细胞膜Na^＋,K^＋-ATP酶活性明显下降,心肌组织SOD活性降低,MDA水平升高。治疗组包括维拉帕米组均能减轻心肌组织结构损伤,降低MDA水平,部分恢复SOD活性;但只有地高辛抗血清能降低心肌组织内洋地黄素水平,恢复心肌细胞膜Na^＋,K^＋-ATP酶活性。结论：地高辛抗血清通过拮抗内洋地黄素,恢复心肌细胞膜Na^＋,K^＋-ATP酶活性,从而减轻缺血／再灌注时的氧自由基损伤。     

肾缺血预处理对心脏缺血／再灌注损伤的保护作用

目的：探讨肾缺血预处理对家兔心脏缺血／再灌注（I／R）损伤的影响及意义。方法：32只大耳白家兔随机分为假手术（SO）、心脏I／R、经典缺血预处理（CIPC）及肾缺血预处理（RIPC）4组。观察各组心肌梗塞面积、左室舒缩功能、心脏超微结构及心律失常发生率的变化。结果：CIPC、RIPC组,心肌梗塞面积、再灌性心律失常发生率较I／R组明显降低,左室舒缩功能明显恢复（P＜0.01）,心脏超微结构损伤明显减轻。结论：RIPC可诱导出与CIPC类似的心脏保护效应。     

Role for dopamine in malonate-induced damage in vivo in striatum and in vitro in mesencephalic cultures

Defects in mitochondrial energy metabolism have been implicated in the pathology of several neurodegenerative disorders. In addition, the reactive metabolites generated from the metabolism and oxidation of the neurotransmitter dopamine (DA) are thought to contribute to the damage to neurons of the basal ganglia. We have previously demonstrated that infusions of the metabolic inhibitor malonate into the striata of mice or rats produce degeneration of DA nerve terminals. In the present studies, we demonstrate that an intrastriatal infusion of malonate induces a substantial increase in DA efflux in awake, behaving mice as measured by in vivo microdialysis. Furthermore, pretreatment of mice with tetrabenazine (TBZ) or the TBZ analogue Ro 4-1284 (Ro-4), compounds that reversibly inhibit the vesicular storage of DA, attenuates the malonate-induced DA efflux as well as the damage to DA nerve terminals. Consistent with these findings, the damage to both DA and GABA neurons in mesencephalic cultures by malonate exposure was attenuated by pretreatment with TBZ or Ro-4. Treatment with these compounds did not affect the formation of free radicals or the inhibition of oxidative phosphorylation resulting from malonate exposure alone. Our data suggest that DA plays an important role in the neurotoxicity produced by malonate. These findings provide direct evidence that inhibition of succinate dehydrogenase causes an increase in extracellular DA levels and indicate that bioenergetic defects may contribute to the pathogenesis of chronic neurodegenerative diseases through a mechanism involving DA.     

2018年中国植物科学若干领域重要研究进展

2018年中国植物科学继续呈现快速发展的态势, 我国科学家在国际植物科学主流学术刊物发表论文数量大幅增加, 取得了多项具有重要影响的成果。调控植物生长-代谢平衡实现可持续农业发展入选2018年度中国科学十大进展; 中国被子植物区系进化历史研究入选2018年度中国生命科学十大进展。以水稻为代表的农作物和果蔬等经济作物研究在国际上已呈现出明显的优势, 若干领域已从“追赶”状态跨越到“领跑”地位。该文对2018年中国科学家在植物科学若干领域取得的重要研究成果进行了概括性评述, 旨在全面追踪和报道当前中国植物科学领域的发展前沿和热点, 展示中国科学家所取得的杰出成就。     

2017年中国植物科学若干领域重要研究进展

2017年中国植物科学继续保持高速发展态势, 重大成果频出, 具体表现在中国植物学家在国际顶级学术期刊发表的文章数量平稳上升。中国植物科学领域的研究工作者成果精彩纷呈, 如新型广谱抗病机制的发现、水稻广谱抗病遗传基础及机制和疫霉菌诱发病害成灾机制研究等。2017年中国生命科学领域十大进展评选中, 有两项植物科学领域的研究成果入选。水稻生物学、进化与基因组学和激素生物学等领域学科发展突出。另外, 值得一提的是, 长期从事高等植物与代谢途径调控分子网络研究和水稻品种设计育种的李家洋院士的研究成果“水稻高产优质性状形成的分子机理及品种设计”荣获2017年国家自然科学一等奖。这一具有重大国际影响的开创性贡献标志着中国植物科学在该领域的国际科学前沿居于引领和卓越地位。该文对2017年中国本土科学家在植物科学若干领域取得的重要研究成果进行了系统梳理, 旨在全面追踪和报道当前中国植物科学领域发展的最新前沿动态, 与广大读者共同分享我国科学家所取得的辉煌成就。     

我国葫芦科植物离体培养研究进展

葫芦科植物包括多种瓜类蔬菜,对其进行离体培养研究具有重要的理论和实践意义。综述了国内在葫芦科植物器官培养、体细胞胚胎发生、花药培养、原生质体培养和体细胞杂交及离体遗传转化等方面取得的研究进展,并对葫芦科植物离体培养、遗传转化与育种的前景作了展望。     

SSTR5 ablation in islet results in alterations in glucose homeostasis in mice

Somatostatin (SST) peptide is a potent inhibitor of insulin secretion and its effect is mediated via somatostatin receptor 5 (SSTR5) in the endocrine pancreas. To investigate the consequences of gene ablation of SSTR5 in the mouse pancreas, we have generated a mouse model in which the SSTR5 gene was specifically knocked down in the pancreatic beta cells (betaSSTR5Kd) using the Cre-lox system. Immunohistochemistry analysis showed that SSTR5 gene expression was absent in beta cells at three months of age. At the time of gene ablation, betaSSTR5Kd mice demonstrated glucose intolerance with lack of insulin response and significantly reduced serum insulin levels. Insulin tolerance test demonstrated a significant increase of insulin clearance in vivo at the same age. In vitro studies demonstrated an absence of response to SST-28 stimulation in the betaSSTR5Kd mouse islet, which was associated with a significantly reduced SST expression level in betaSSTR5Kd mice pancreata. In addition, betaSSTR5Kd mice had significantly reduced serum glucose levels and increased serum insulin levels at 12 months of age. Glucose tolerance test at an older age also indicated a persistently higher insulin level in betaSSTR5Kd mice. Further studies of betaSSTR5Kd mice had revealed elevated serum C-peptide levels at both 3 and 12 months of age, suggesting that these mice are capable of producing and releasing insulin to the periphery. These results support the hypothesis that SSTR5 plays a pivotal role in the regulation of insulin secretion in the mouse pancreas.     

2018年中国植物科学若干领域重要研究进展

2018年中国植物科学继续呈现快速发展的态势, 我国科学家在国际植物科学主流学术刊物发表论文数量大幅增加, 取得了多项具有重要影响的成果。调控植物生长-代谢平衡实现可持续农业发展入选2018年度中国科学十大进展; 中国被子植物区系进化历史研究入选2018年度中国生命科学十大进展。以水稻为代表的农作物和果蔬等经济作物研究在国际上已呈现出明显的优势, 若干领域已从“追赶”状态跨越到“领跑”地位。该文对2018年中国科学家在植物科学若干领域取得的重要研究成果进行了概括性评述, 旨在全面追踪和报道当前中国植物科学领域的发展前沿和热点, 展示中国科学家所取得的杰出成就。     

我国葫芦科植物离体培养研究进展

葫芦科植物包括多种瓜类蔬菜,对其进行离体培养研究具有重要的理论和实践意义.综述了国内在葫芦科植物器官培养、体细胞胚胎发生、花药培养、原生质体培养和体细胞杂交及离体遗传转化等方面取得的研究进展,并对葫芦科植物离体培养、遗传转化与育种的前景作了展望.     

Changes in aquatic vegetation in Rhine floodplain streams in Alsace in relation to disturbance

Abstract. Changes are described in aquatic vegetation in oligotrophic, groundwater-fed Rhine floodplain streams in Alsace (eastern France), resulting from disturbance. Disturbance factors include changes in nutrients, either permanent ones - effluent from a waste water treatment plant or trout hatcheries - or periodic ones: flooding. Regular inputs of high levels of phosphate and ammonia modified the macrophyte vegetation in these streams. The floristic composition, which was characteristic of oligotrophic waters upstream of the eutrophicated sector, changed to that of a eutrophic situation as originally found downstream. Periodic disturbance by floods which normally occur once a year, irregularly eutrophicates the small streams, causing the development of a mixture of eutrophic and oligotrophic species. Six macrophyte communities are distinguished, indicating different trophic levels. The aquatic vegetation is adapted to the variations of phosphate and ammonia levels. Hence, aquatic macrophytes can be used as bio-indicators of fluctuations in water nutrient levels in relation to the type of disturbance.     

Apoptosis in experimental myocardial infarction in situ and in the perfused heart in vitro

We report the appearance of apoptotic cells in experimental myocardial infarction (rabbit heart) in in situ and in vitro preparations. Apoptosis was recognized by intravital staining with Hoechst 33342 (Ho342), by nick-end labeling (TUNEL) and by DNA laddering. A steady rise in the relative number of apoptotic cardiomyocytes (apoptotic index) was noted in in situ preparations. Apoptosis was first noted 6 h after the onset of ischemia with its highest value occurring after 72 h. Apoptotic nuclei were absent in remote areas of the left and right ventricles. Apoptotic nuclei within the infarcted area showed diminished intensity of Ho342 fluorescence. Three days after ischemia, a border zone adjacent to the infarcted area consisting of apoptotic macrophages was recognized. A novel finding was the appearance of apoptotic cardiomyocytes in the isolated perfused ischemic heart. Occurring as early as 50 min after the onset of ischemia, a high apoptotic index was present adjacent to the ligature placed around the coronary artery. This observation provides the opportunity to selectively examine factors leading to apoptosis in the ischemic heart under controlled experimental conditions.     

节肢动物内共生细菌研究进展

节肢动物门是动物界最大的门,占整个动物种数的80%,全世界约有120万现存种。节肢动物在生长发育过程中会感染多种微生物,这些微生物会与其形成协同进化和互利共生的关系。内共生细菌是一类广泛分布于节肢动物体内的共生微生物,能够进行垂直传播和水平传播,对宿主的生长发育、生殖代谢、适应性、免疫功能和进化等诸多方面均具有重要的作用。目前,随着现代分子生物学理论和技术的发展,节肢动物内共生细菌相关研究主要集中在对其宿主的生殖调控功能、与其宿主、宿主寄主植物以及其宿主体内微生物和宿主天敌间互作关系等方面。因此,利用内共生细菌对昆虫种群动态的生殖调控功能,阻断热带蚊虫带来的疾病或植物病害的传播并对宿主昆虫进行种群压制或种群替换,可达到防控害虫的目的。本文从节肢动物内共生细菌的传播方式、对其宿主生物学效应以及内共生细菌与其宿主、宿主寄主植物、宿主天敌和宿主体内微生物互作关系等多方面进行概述,并对内共生细菌今后研究方向进行展望,以期为生物进化、物种形成和种群压制提供参考。