Stromal cell‐derived factor‐1/Exendin‐4 cotherapy facilitates the proliferation,migration and osteogenic differentiation of human periodontal ligament stem cells in vitro and promotes periodontal bone regeneration in vivo

ObjectivesStromal cell‐derived factor‐1 (SDF‐1) actively directs endogenous cell homing. Exendin‐4 (EX‐4) promotes stem cell osteogenic differentiation. Studies revealed that EX‐4 strengthened SDF‐1‐mediated stem cell migration. However, the effects of SDF‐1 and EX‐4 on periodontal ligament stem cells (PDLSCs) and bone regeneration have not been investigated. In this study, we aimed to evaluate the effects of SDF‐1/EX‐4 cotherapy on PDLSCs in vitro and periodontal bone regeneration in vivo.MethodsCell‐counting kit‐8 (CCK8), transwell assay, qRT‐PCR and western blot were used to determine the effects and mechanism of SDF‐1/EX‐4 cotherapy on PDLSCs in vitro. A rat periodontal bone defect model was developed to evaluate the effects of topical application of SDF‐1 and systemic injection of EX‐4 on endogenous cell recruitment, osteoclastogenesis and bone regeneration in vivo.ResultsSDF‐1/EX‐4 cotherapy had additive effects on PDLSC proliferation, migration, alkaline phosphatase (ALP) activity, mineral deposition and osteogenesis‐related gene expression compared to SDF‐1 or EX‐4 in vitro. Pretreatment with ERK inhibitor U0126 blocked SDF‐1/EX‐4 cotherapy induced ERK signal activation and PDLSC proliferation. SDF‐1/EX‐4 cotherapy significantly promoted new bone formation, recruited more CXCR4⁺ cells and CD90⁺/CD34^‐ stromal cells to the defects, enhanced early‐stage osteoclastogenesis and osteogenesis‐related markers expression in regenerated bone compared to control, SDF‐1 or EX‐4 in vivo.ConclusionsSDF‐1/EX‐4 cotherapy synergistically regulated PDLSC activities, promoted periodontal bone formation, thereby providing a new strategy for periodontal bone regeneration.     

基于最小累积阻力模型的东北地区生态安全格局构建

生态安全格局对于缓解生态保护与经济发展之间的矛盾具有积极意义。以东北地区为研究对象,综合参考《生态保护红线划定技术指南》、《全国生态功能区划》以及东北地区自然资源禀赋和社会经济发展水平,基于水源涵养、防风固沙、生物多样性维持与保护等功能指标和敏感性指标划分生态源地;利用夜间灯光数据修正基本生态阻力面,并运用最小累积阻力模型划分缓冲区、识别生态廊道和生态战略节点,从而构建东北地区生态安全格局。结果表明:东北地区生态源地总面积为6.50×10⁵km²,占全区土地总面积的45.02%,包括18个生态源地,主要分布在大兴安岭、小兴安岭、长白山脉和西部草原的部分区域;划分了高、中、低3个水平缓冲区,关键生态廊道中心线总长11073.52km,生态战略节点29个,在东北地区形成以生态源地为中心的网状空间布局。结果可为保障区域生态系统服务功能和可持续发展政策的制定提供科学参考。     

Endocytosis against high turgor pressure is made easier by partial coating and freely rotating base

During clathrin-mediated endocytosis, a patch of flat plasma membrane is deformed into a vesicle. In walled cells, such as plants and fungi, the turgor pressure is high and pushes the membrane against the cell wall, thus hindering membrane internalization. In this work, we study how a patch of membrane is deformed against turgor pressure by force and by curvature-generating proteins. We show that a large amount of force is needed to merely start deforming the membrane and an even larger force is needed to pull a membrane tube. The magnitude of these forces strongly depends on how the base of the membrane is constrained and how the membrane is coated with curvature-generating proteins. In particular, these forces can be reduced by partially, but not fully, coating the membrane patch with curvature-generating proteins. Our theoretical results show excellent agreement with experimental data.     

FIT2 organizes lipid droplet biogenesis with ER tubule-forming proteins and septins

Lipid droplets (LDs) are critical for lipid storage and energy metabolism. LDs form in the endoplasmic reticulum (ER). However, the molecular basis for LD biogenesis remains elusive. Here, we show that fat storage–inducing transmembrane protein 2 (FIT2) interacts with ER tubule-forming proteins Rtn4 and REEP5. The association is mainly transmembrane domain based and stimulated by oleic acid. Depletion of ER tubule-forming proteins decreases the number and size of LDs in cells and Caenorhabditis elegans, mimicking loss of FIT2. Through cytosolic loops, FIT2 binds to cytoskeletal protein septin 7, an interaction that is also required for normal LD biogenesis. Depletion of ER tubule-forming proteins or septins delays nascent LD formation. In addition, FIT2-interacting proteins are up-regulated during adipocyte differentiation, and ER tubule-forming proteins, septin 7, and FIT2 are transiently enriched at LD formation sites. Thus, FIT2-mediated nascent LD biogenesis is facilitated by ER tubule-forming proteins and septins.     

Max试验验证症状限制心肺运动试验为最大极限运动进一步临床研究*

目的: 验证临床受试者所完成的心肺运动试验（CPET）为最大极限运动,进一步设计完善Max试验验证CPET结果客观定量功能评估的准确性及以某特定指标的特定数值作为停止运动的标准是否可行。方法: 选择2017年9月至2019年1月在阜外医院签署知情同意书后进行CPET和Max试验受试者216例。其中正常受试者41例,因CPET峰值呼吸交换率（RER）≤1.10,或运动中心率和血压不上升,对CPET极限运动结果存在质疑的临床患者175例进行研究。其中60例已初步报告,本研究进一步扩大研究。Max试验方法：完成CPET测试后,先蹬车≥60 r/min,再施加130%峰值功率的恒定功率,鼓励受试者运动至不能坚持的极限状态。计算分析Max试验30 s的最大心率和最大摄氧量、及其与峰值心率和峰值摄氧量之间的差值和百分差值。百分差值=（Max值-峰值值）/Max值× 100%。评测标准：①若心率和摄氧量任一指标的差值百分比≤-10%（Max测试的数值低于CPET峰值数据）则定义Max试验操作失败,否则为成功;2若心率和摄氧量的差值百分比均在-10%~10%,则Max试验操作成功,证明CPET数据为极限运动,CPET 峰值相关数据较为准确;③若心率和摄氧量差值任一指标差值百分比≥10%时,则Max试验操作成功,证明CPET结果为非极限运动。结果: 病例组峰值摄氧量（L/min、ml/（min·kg）、%pred）、无氧阈（L/min、ml/（min·kg）、%pred）、峰值氧脉搏（ml/beat、%pred）、峰值RER、峰值收缩压（mmHg）、峰值运动负荷（W/min）、峰值心率（bpm）、摄氧有效性峰值平台（OUEP）（比值、%pred）低于正常组,二氧化碳通气有效性平均90 s最低值（Lowest Ve/VCO₂）（比值、%pred）、二氧化碳通气效率斜率（Ve/VCO₂ Slope）（比值、%pred）高于正常组（P<0.05）。所有正常组与病例组均安全无任何事件完成CPET和Max试验。216例受试者中,Max试验成功198例（91.7%）,其中证明CPET为极限运动182例,为非极限运动16例;失败18例（8.3%）。结论: 在临床检查中,若对CPET结果是否为最大极限存在质疑,利用Max试验可验证CPET是否为极限运动。Max试验方法安全可行,值得进一步深入研究和临床推广应用。     

不同功率递增速率对正常人心肺运动试验整体功能的影响Ⅱ—亚极限运动相关指标的影响*

目的: 观察健康志愿者不同功率递增速率完成症状限制性极限心肺运动试验（CPET）对CPET亚极限运动相关核心指标的影响。方法: 选择12名健康志愿者在一周内不同工作天随机完成中等适度程度（30 W/min）及比较低（10 W/min）和比较高（60 W/min）3种不同功率递增速率CPET。按标准方法比较12名志愿者CPET亚极限运动相关核心指标：无氧阈（AT）、单位功率摄氧量（ΔVO₂/ΔWR）、摄氧通气有效性峰值平台（OUEP）、二氧化碳通气当量平均90 s最低值（Lowest VE/ VCO₂）、二氧化碳通气当量斜率（VE/ VCO₂ Slope）及截距（intercept）和无氧阈时的摄氧通气效率值（VO₂/ VE@AT）和无氧阈时的二氧化碳通气当量值（VE/ VCO₂@AT）。对三组不同功率递增速率下各个指标的差异组间两两比较。结果: 中等适度功率递增速率组与比较低和比较高功率递增速率组相比摄氧通气有效性峰值平台（42.22±4.76 vs 39.54±3.30 vs 39.29±4.29）和二氧化碳通气当量平均90 s最小值（24.13±2.88 vs 25.60±2.08 vs 26.06±3.05）明显好,差异有统计学意义（P<0.05）;比较低、比较高功率递增速率组与中等适度功率递增速率组相比,单位功率摄氧量显著升高和降低（（8.45±0.66 vs 10.04±0.58 vs 7.16±0.60）ml/（min·kg））,差异有统计学意义（P<0.05）;无氧阈值没有发生明显改变（（0.87±0.19 vs 0.87±0.19 vs 0.89±0.19）L/min）,差异无统计学意义（P>0.05）;结论: 比较低、比较高功率递增速率可以明显改变摄氧通气有效性、二氧化碳排出通气有效性、单位功率摄氧量等CPET亚极限运动相关指标;选择比较低和比较高的功率递增速率和适度功率递增速率CPET相比明显降低了健康个体的摄氧通气有效性和二氧化碳排出通气有效性。CPET规范化操作要求选择适合受试者的功率递增速率,这样得到的CPET亚极限相关指标才最能反应受试者的真实功能状态。     

中国国家森林公园碳储量及固碳速率的时空动态

森林生态系统在调节气候变化和维持碳平衡中具有重要作用。国家森林公园是森林保护的主要载体,探明其碳储量和固碳速率的变化对于森林生态系统的固碳能力评估和可持续经营管理具有重要意义。本研究采用生态系统过程模型CEVSA2模型,模拟了1982—2017年中国881处国家森林公园的碳密度、碳储量和固碳速率的空间分布特征。结果表明: 国家森林公园平均碳密度为255.18 t C·hm^-2,高于中国森林生态系统平均碳密度。2017年,国家森林公园总碳储量为3.56 Pg C,占全国森林生态系统总碳储量的11.0%~12.2%。1982—2017年国家森林公园平均固碳速率达到0.45 t C·hm^-2·a^-1,各地区国家森林公园固碳速率都在0.30 t C·hm^-2·a^-1以上。东北和西南地区国家森林公园的总碳储量最高。东北地区国家森林公园的土壤有机碳固碳速率最高,而华东和中南地区国家森林公园的植被碳固碳速率最高。国家森林公园面积占中国森林总面积的5.8%,在森林碳汇管理中占据着重要地位。准确评估国家森林公园的森林生长状况、固碳潜力和碳吸收特征,可为我国森林公园生态系统服务功能的总体评估提供借鉴和参考。     

植物-固定化菌剂联合修复多环芳烃污染土壤

以火凤凰根际土壤中发现的3种优势菌[分枝杆菌(Ⅰ)、产黄纤维单胞菌(Ⅱ)、少动鞘氨醇单胞菌(Ⅲ)]构建的多菌剂体系为供试菌剂,针对大港油田原油污染土壤,将固定化供试菌剂接种于修复植物火凤凰根际,探讨供试菌剂强化火凤凰修复多环芳烃(PAHs)污染土壤的效果。结果表明: 处理ⅠⅢ(有效活菌数为10⁹ cfu·mL^-1)和ⅠⅡⅢ(有效活菌数为10⁷ cfu·mL^-1)对PAHs的降解有促进作用,PAHs降解率分别为32.2%和41.4%,均显著高于相应对照处理。此外,处理ⅠⅡⅢ对火凤凰的地下生物量有明显促进作用,比对照处理增加了31.2%。表明由3种优势菌构建的多菌剂ⅠⅡⅢ可以作为火凤凰修复PAHs污染土壤的强化手段,为微生物强化植物修复技术提供了新的修复思路及方法。