Multilevel data analysis of a crossover designed human nutritional intervention study

A new method is introduced for the analysis of 'omics' data derived from crossover designed drug or nutritional intervention studies. The method aims at finding systematic variations in metabolic profiles after a drug or nutritional challenge and takes advantage of the crossover design in the data. The method, which can be considered as a multivariate extension of a paired t test, generates different multivariate submodels for the between- and the within-subject variation in the data. A major advantage of this variation splitting is that each submodel can be analyzed separately without being confounded with the other variation sources. The power of the multilevel approach is demonstrated in a human nutritional intervention study which used NMR-based metabolomics to assess the metabolic impact of grape/wine extract consumption. The variations in the urine metabolic profiles are studied between and within the human subjects using the multilevel analysis. After variation splitting, multilevel PCA is used to investigate the experimental and biological differences between the subjects, whereas a multilevel PLS-DA model is used to reveal the net treatment effect within the subjects. The observed treatment effect is validated with cross model validation and permutations. It is shown that the statistical significance of the multilevel classification model ( p < 0.0002) is a major improvement compared to a ordinary PLS-DA model ( p = 0.058) without variation splitting. Finally, rank products are used to determine which NMR signals are most important in the multilevel classification model.     

Radiographic Risk Factors for Contralateral Rupture in Dogs with Unilateral Cranial Cruciate Ligament Rupture

Background

Complete cranial cruciate ligament rupture (CR) is a common cause of pelvic limb lameness in dogs. Dogs with unilateral CR often develop contralateral CR over time. Although radiographic signs of contralateral stifle joint osteoarthritis (OA) influence risk of subsequent contralateral CR, this risk has not been studied in detail.

Methodology/Principal Findings

We conducted a retrospective longitudinal cohort study of client-owned dogs with unilateral CR to determine how severity of radiographic stifle synovial effusion and osteophytosis influence risk of contralateral CR over time. Detailed survival analysis was performed for a cohort of 85 dogs after case filtering of an initial sample population of 513 dogs. This population was stratified based on radiographic severity of synovial effusion (graded on a scale of 0, 1, and 2) and severity of osteophytosis (graded on a scale of 0, 1, 2, and 3) of both index and contralateral stifle joints using a reproducible scoring method. Severity of osteophytosis in the index and contralateral stifles was significantly correlated. Rupture of the contralateral cranial cruciate ligament was significantly influenced by radiographic OA in both the index and contralateral stifles at diagnosis. Odds ratio for development of contralateral CR in dogs with severe contralateral radiographic stifle effusion was 13.4 at one year after diagnosis and 11.4 at two years. Odds ratio for development of contralateral CR in dogs with severe contralateral osteophytosis was 9.9 at one year after diagnosis. These odds ratios were associated with decreased time to contralateral CR. Breed, age, body weight, gender, and tibial plateau angle did not significantly influence time to contralateral CR.

Conclusion

Subsequent contralateral CR is significantly influenced by severity of radiographic stifle effusion and osteophytosis in the contralateral stifle, suggesting that synovitis and arthritic joint degeneration are significant factors in the disease mechanism underlying the arthropathy.     

编码锌指蛋白的人类新基因TFL76的电子克隆

目的：根据基因同源同功原理电子克隆人类新基因。方法：利用基于基因识别软件Genescan和EST拼接的同源基因克隆法得到人类新基因序列TFL76,再利用生物信息学数据库和软件对其进行功能的预测和分析。结果：TFL76的cDNA序列长2268bp,开放阅读框编码677个氨基酸残基,含12个连续的C2H2型锌指基序,其分子量为76kDa。编码区序列被4个内含子分割。染色体定位于19q13．4。此位点存在很多与胃癌、膀胱癌、乳腺癌等癌症相关的基因。TFL76的N末端含有多种蛋白激酶的磷酸化位点和核定位信号。结论：TFL76可能是一个和癌症相关的核转录因子。     

石河子莫索湾垦区绿洲景观格局变化分析

以新疆石河子１５０团场为例,从景观多样性、优势度、均匀度、分离度、分维数、嵌块体伸长指数、聚集度、嵌块体数目破碎化指数、嵌块体形状碎化指数等９个方面,对其景观格局进行了分析,结果表明：随着干扰时间的延长,整个景观的多样性和均匀度下降,而优势度聚集度指数值增加,这说明,该团场绿洲愈来愈由少数嵌块体类型所控制,嵌块体伸长度指数的增加与分维数的下降则说明,该团场绿洲嵌块体形状有愈加规则、愈趋简单势。而嵌块体形状破碎化指标数、数目破碎化指数、分离度指数的变化情况显示,１５０团场绿洲景观的破碎化程度在逐渐增加,其中以自然和半自然嵌块体的影响最大,对于人工景观而言,这意味着人类活动对１５０团绿洲施加的直接影响在逐渐减弱、而间接影响在增强。     

毛乌素沙地景观格局变化研究

通过对毛乌素沙地不同时期的景观分类和制图以及景观格局计算,分析了50年代到90年代毛乌素沙地景观动态与景观格局变化的特征和模式。研究表明,50年代以来,毛乌索沙地景观发生了巨大变化,流动沙地、半固定沙地面积大幅度增加,固定沙地面积迅速减少,农田面积明显增加,草原、柳湾和盐湿低地等面积显著减少。50年代时,整个景观以流动沙地和固定沙地占优势,而90年代,则以流动沙地占绝对优势。伴随着荒漠化的发展,各种景观要素类型之间相互转化,景观格局发生显著变化。固定沙地面积减少伴随着斑块的破碎化,大型斑块数量减少,小型斑块数量增加;流动沙地面积增加的同时,一方面,较小的斑块不断联合形成更多的大型斑块,另一方面,流动沙地不断向固定、半固定沙地内部渗透,形成更多的小型斑块,使整个景观更加破碎。不合理的人类活动是荒漠化扩展及景观格局发生显著变化的主要驱动因素。     

人体动脉血气信号波浪式变化及连续动脉逐搏取血血气分析方法的建立*

目的: 建立动脉逐搏取血血气分析法,在人体实验中验证呼吸调控核心信号——PaO₂,PaCO₂和[H⁺]a是受呼吸影响的周期性、波浪式变化信号,而不是传统理念上误认的稳定水平信号。方法: 选择心功能正常、Allen试验阴性需要监测动脉血流动力学变化的患者6例。在左侧桡动脉穿刺,连接肝素化塑化管（3 mm×1 000 mm）,注满血液并计数血液注满所需心跳次数。用止血钳将塑化管钳闭成与心跳次数相对应的分段后,迅速置于冰水中,立即进行血气分析。选取每位患者的2个典型波浪式周期,用于分析2对最高-最低和最低-最高共4个测定值,取平均值。对相邻最高和最低值作统计学配对t检验。结果: 血液注满塑化管需要16±2次心跳,均覆盖超过2个呼吸周期。每个呼吸周期是5±0.6次心跳。PaO₂、PaCO₂、[H⁺]a和SaO₂都呈现出明显的波浪式变化（相邻高点与低点比较,P<0.05）,PaO₂、PaCO₂、[H⁺]a和SaO₂的波浪幅度分别是（11.28±1.13）mmHg,（1.77±0.89）mmHg,（1.14±0.35）nmol/L和（0.52±0.44）%;波浪幅度分别是其平均值的（7.7±1.1）%,（5.1±2.5）%,（3.1±1.0）%和（0.5±0.4）%。结论: 动脉延长管连续取血,按心跳次数分隔血样,血气分析法简单易行,为验证动脉血气受呼吸影响的周期性波浪式信号提供了可靠证据。本方法为原创,技术操作层面仍需提高熟练程度,增加志愿者和试验样本的数量进一步探索此类信号的临床检测可靠性及其与临床疾病的关系。     

代谢、血液碱化和纯氧影响呼吸调控的人体实验研究I:运动试验*

目的: 在整体整合生理学医学理论的指导下,通过分析正常人运动期间心肺代谢等多系统功能整体整合的连续动态变化,探讨正常环境运动状态下呼吸反应模式的调控机理。方法: 选正常志愿者5名,在美国洛杉矶加州大学Harbor-UCLA医学中心分别进行动脉置管,在常温室内空气状态下完成症状限制性最大极限心肺运动试验(CPET)。在运动过程中,连续测定肺通气指标及每分钟动脉取样的血气分析指标的变化,对CPET期间呼吸气体交换和血气指标的动态变化进行统计分析。结果: 在CPET期间,随着运动功率逐步递增,分钟摄氧量(每呼吸摄氧量×呼吸频率=每搏摄氧量×心率）和分钟通气量(潮气量×呼吸频率)均呈现近于线性渐进性递增(与静息状态比较,P<0.05~0.001);在运动超过无氧阈和呼吸代偿点后,分钟通气量的上升反应更加显著。结论: 人体在运动过程中,为了克服自行车功率计的阻力而发生代谢率改变,呼吸随代谢改变而变化,高强度运动时酸性代谢产物堆积更加加剧呼吸反应。     

病毒融合蛋白的结构和功能

病毒融合蛋白可以分为三种类型,不同类型的病毒融合蛋白的结构差异很大,但是会采用相似的"发卡"构象实现融合.在一定条件下,病毒融合蛋白的疏水结构域,融合环或融合肽插入靶膜中,通过其自身折叠形成发卡使病毒和宿主的膜靠近.与此同时,融合蛋白构象变化会释放出足够的能量将双方膜打破并完成融合.本文中,我们总结了三种类型病毒融合蛋白的特征,并对其中央发卡三聚体结构域、跨膜结构域以及近膜结构域在融合过程中的作用进行了论述.     

亚热带森林乔木树种DNA条形码研究——以哀牢山自然保护区为例

作为新一代植物志iFlora的重要组成部分,DNA条形码已经成为物种鉴定中重要且有效的方法。本研究以亚热带森林的乔木树种为研究对象,开展了DNA条形码的尝试性工作。为评估DNA条形码对鉴定亚热带森林树种的有效性,收集并研究了来自哀牢山自然保护区内5l科111属中204个树种的525个乔木个体。结果显示,所选4个DNA片段（rbcL,matK,trnH-psbA和ITS）的PCR扩增成功率都超过90％;测序成功率rbcL和matK最高,分别为90．7％和90．5％,trnH-psbA次之（83．6％）,ITS最低（73．5％）,表明4个片段在亚热带森林乔木中都具有较好的通用性。应用BLAST与NJ Tree两种方法,对物种和属水平的鉴别成功率进行统计,发现单片段中ITS最高,分别为68．4％-81．3％和99．0％～100％,核心条码rkL和matK组合的成功率是52．8％～60．2％和86．7％～90．5％,再与补充条码trnH-psbA和ITS联合,可以成功鉴别74．7％～79．6％哀牢山自然保护区亚热带森林中的乔木物种。由于ITS片段在亚热带森林部分重要树种类群（樟科和壳斗科等）中的测序成功率较差,所以对这些植物类群采用trnH-psbA作为DNA条形码是一个更好的选择。     

生态环境用水研究现状、问题分析与基本构架探索

生态学与水文学交叉研究是目前国际上前沿研究领域之一,生态环境用水研究则是连接生态过程与水文过程、刻画生态演化与水资源相互关系的核心问题。对生态、环境用水产生与发展的基本过程进行了回顾,并根据对已有成果的综合分析提出了目前研究中存在的5方面主要问题。首先,生态用水尚需理论上的进一步升华,这一点突出体现在生态用水的概念与内涵表述上;其次,在生态用水研究中,缺乏合理的生态保护目标的建立,因而影响到了研究成果的实际应用价值;第三,目前的研究均是针对较大尺度所作的,不能在生态机理与物理机制上揭示生态用水规律,因此,不适于具体问题的深入分析,个别实验在由“点“尺度向生态用水计算的“面“尺度转换时缺乏基础,从而严重影响了研究成果的精度;第四,生态用水机理是生态用水研究中至为关键的工作,以往研究主要依据野外宏观观测资料来探讨,缺乏直接的实验依据;第五,没有涉及生态用水对生态系统稳定性、生态用水满足程度及其波动性对生态系统影响等方面,从而也使得研究成果的科学性受到影响。同时作者认为,中国工程院“中国可持续发展水资源研究报告“中的生态环境用水概念对我国地大物博,地质地貌与气候类型多样的特点给给予了更多的关注,故可以确定为全国性的生态环境用水概念。最后文章认为应当将生态用水与环境用水分别予以考虑,并给出了其新的概念构架。