Enhanced Orai1-mediated store-operated Ca2+ channel/calpain signaling contributes to high glucose-induced podocyte injury

Podocyte injury induced by hyperglycemia is the main cause of kidney dysfunction in diabetic nephropathy. However, the underlying mechanism is unclear. Store-operated Ca²⁺ entry (SOCE) regulates a diversity of cellular processes in a variety of cell types. Calpain, a Ca²⁺-dependent cysteine protease, was recently shown to be involved in podocyte injury. In the present study, we sought to determine whether increased SOCE contributed to high glucose (HG)–induced podocyte injury through activation of the calpain pathway. In cultured human podocytes, whole-cell patch clamp indicated the presence of functional store-operated Ca²⁺ channels, which are composed of Orai1 proteins and mediate SOCE. Western blots showed that HG treatment increased the protein abundance of Orai1 in a dose-dependent manner. Consistently, calcium imaging experiments revealed that SOCE was significantly enhanced in podocytes following HG treatment. Furthermore, HG treatment caused overt podocyte F-actin disorganization as well as a significant decrease in nephrin protein abundance, both of which are indications of podocyte injury. These podocyte injury responses were significantly blunted by both pharmacological inhibition of Orai1 using the small molecule inhibitor BTP2 or by genetic deletion of Orai1 using CRISPR-Cas9 lentivirus. Moreover, activation of SOCE by thapsigargin, an inhibitor of Ca²⁺ pump on the endoplasmic/sarcoplasmic reticulum membrane, significantly increased the activity of calpain, which was inhibited by BTP2. Finally, the calpain-1/calpain-2 inhibitor calpeptin significantly blunted the nephrin protein reduction induced by HG treatment. Taken together, our results suggest that enhanced signaling via an Orai1/SOCE/Calpain axis contributes to HG-induced podocyte injury.     

半翻转生物化学教学模式对学生学业成绩和自我认知的影响

“以学生为中心”的翻转课堂教学模式可以提高学生的学业成绩、改善认知和培养创新能力等,但对知识掌握的整体性、系统化和育人方面存在明显的不足;传统教学“以教师为中心”的教学理念却有着知识学习的系统化和育人方面的独特优势。我们结合了翻转课堂和传统教学各自的优点,在山东大学齐鲁医学院2020级口腔医学、药学和预防医学专业的生物化学教学中,引入了翻转课堂与传统教学相结合的半翻转课堂的教学模式,并以2019级的传统教学模式作为对照,对学生的学业成绩和自我认知情况的改善进行统计学分析。结果表明,采用半翻转课堂教学的学生成绩优于传统式教学(P<0.01);学生的自我认知能力在半翻转课堂教学实施前后有显著改善(P<0.01或P<0.05);该研究为医学院校的相关教学和研究工作提供参考。     

STE20 phosphorylation of AMPK-related kinases revealed by biochemical purifications combined with genetics

We have recently purified mammalian sterile 20 (STE20)–like kinase 3 (MST3) as a kinase for the multifunctional kinases, AMP-activated protein kinase–related kinases (ARKs). However, unresolved questions from this study, such as remaining phosphorylation activities following deletion of the Mst3 gene from human embryonic kidney cells and mice, led us to conclude that there were additional kinases for ARKs. Further purification recovered Ca²⁺/calmodulin-dependent protein kinase kinases 1 and 2 (CaMKK1 and 2), and a third round of purification revealed mitogen-activated protein kinase kinase kinase kinase 5 (MAP4K5) as potential kinases of ARKs. We then demonstrated that MST3 and MAP4K5, both belonging to the STE20-like kinase family, could phosphorylate all 14 ARKs both in vivo and in vitro. Further examination of all 28 STE20 kinases detected variable phosphorylation activity on AMP-activated protein kinase (AMPK) and the salt-inducible kinase 3 (SIK3). Taken together, our results have revealed novel relationships between STE20 kinases and ARKs, with potential physiological and pathological implications.     

旅游环境舒适度评价及其时空分异——以杭州西湖为例

旅游环境舒适度是影响旅游者出行决策和消费行为的重要因素,进一步影响到目的地适游期长短和旅游设施利用率。影响旅游舒适度的因素主要包括气候与环境两方面。以杭州西湖景区为研究对象,尝试将影响舒适度的空气质量、噪音等环境因素与气候因素共同纳入评价体系,选取温度、相对湿度、二氧化碳、一氧化碳、噪音5项指标和6个代表性检测点,进行为期1a定时定点检测,在排除二氧化碳与一氧化碳影响的基础上,构建了旅游环境舒适度评价模型,研究景区尺度存在的旅游环境舒适度时空分异特征。研究发现:不舒适时段主要集中在1月上旬到2月下旬,舒适和较舒适时段主要集中于2月下旬到7月中旬、8月下旬到11月下旬;山区与湖区各项环境指标要优于近城区、游客集聚区及交通繁忙区,平均舒适度山区(1.30)湖心区(1.66)城区(1.82)近城区(2.02)游人集聚区(2.47)交通繁忙区(2.48)。6个观测点在不同时段表现的舒适度差异也不同,差异最大的时段出现在4月中旬到5月中旬,差异最小时段出现在1月上旬到2月下旬。温湿度与噪音存在反向协同作用,引起环境舒适度变化。温湿度舒适时段往往旅游活动频繁,导致噪音升高降低了旅游环境舒适度。温湿度不舒适期旅游活动减少使得声环境相对舒适。     

不同控草措施对高温季节华南地区蔬菜田杂草群落的影响

华南地区高温季节从6月持续到10月,田间杂草危害严重,当前高温季节田间杂草群落发生格局相关的研究资料积累不足。因此在广州高温季节于标准化菜田通过田间杂草调查、小区控草试验和室内土壤培养,研究了杂草群落发生规律和菜田不同清园和土壤处理控草措施对田间杂草群落短期防效和后续影响。结果表明,试验田休耕50 d后,田间杂草群落中禾草类杂草种类较少但发生量明显占优,阔叶类杂草种类较多而危害总体较轻,莎草类杂草种类较少,发生量与阔叶草相当;牛筋草(Eleusine indica)呈现明显的单优势,光头稗(Echinochloa colona)、千金子(Leptochloa chinensis)、碎米莎草(Cyperus iria)、草龙(Ludwigia hyssopifolia)等的盖度也较高。休耕后取田间土壤在不同温度条件下培养的结果亦表明,高温促进禾草类杂草的出苗和幼苗生长(尤其是40℃/35℃)而15℃恒温培养14 d几乎仅有阔叶类杂草出苗。不同控草措施处理的田间试验结果表明,百草枯处理(900 g a.i./hm~2)后阔叶类杂草总盖度上升的趋势被扭转为禾草类杂草持续占优势;喷施百草枯并铲草处理30 d后杂草盖度即恢复至60%以上,而配合喷施丁草胺(1350 ga.i./hm~2)、乙草胺(750 ga.i./hm~2)、精异丙甲草胺(750 ga.i./hm~2)或二甲戊灵(600 ga.i./hm~2)进行土壤处理30 d后可使杂草盖度与仅喷施百草枯处理分别下降72.9%、84.6%、83.9%和77.5%;土壤处理前配合浅翻耕可明显提升控草效果。典范对应分析(CCA)结果表明,控草处理70d后,百草枯、铲草和翻耕处理均对试验田间杂草群落结构具有显著影响(P0.01),田间各主要杂草在CCA排序图中明显分为两个类群:1)光头稗、牛筋草、千金子、马唐(Digitaria sanguinalis)、水虱草(Fimbristylis miliacea)和三头水蜈蚣(Kyllinga triceps);2)草龙、胜红蓟(Ageratum conyzoides)、鳢肠(Eclipta prostrata)、马齿苋(Portulaca oleracea)等阔叶类杂草和碎米莎草。     

澜沧江流域暴雨干旱灾害与海温异常波动规律的相关性

基于中国气象局国家气象信息中心提供的澜沧江区域1961—2011年50年气象资料,采用EMD(Empirical Mode Decomposition)分解、均生函数逐步回归模型、相关分析等方法,探讨了澜沧江流域极端天气灾害的变化特征,及其区域极端灾害变化和全球海温异常ENSO(El Nio/La Nia-Southern Oscillation)之间的联系。结果表明:(1)该区域降水和暴雨频次存在多尺度特征,降水量存在2a、7a、15a的变化周期,且主周期为准2 a。(2)降水量和暴雨频度序列的IMF1和IMF2周期在2—7 a之间,与ENSO在年际变化上的信号相吻合,NINO(El Nio)指数无论春夏秋冬或年际都与暴雨和干旱灾害频次呈现负相关,而SOI(Southern Oscillation Index)指数则呈现正相关,其中,NINO指数与干旱相关性指数在秋冬和年际接近-0.3。(3)澜沧江流域暴雨和干旱灾害与ENSO有重要联系,且随着气温升高干旱灾害频次明显增加。研究结果显示区域极端气温灾害的变化与全球气候变暖有某种关联,是全球气候变化的区域响应表现形式之一。     

中国传统生态智慧及其现实意义——以丽江古城水系为例

中国传统文化中蕴含着极其丰富的生态智慧,天人合一是这些传统文化的核心思想,天就是大自然,人就是人类,天人合一就是人类与大自然的合一。云南丽江古城水系的设计、管理和保护就是这些传统生态智慧在现代文明社会中的延续,为当今人们解决日益严峻的生态危机提供了极其宝贵而深刻的启示。古城的选址充分考虑了地形地貌、方位朝向和水系分布的特点,环山抱水的空间格局蕴含着深刻的生态智慧;古城的建筑、街巷与水系密切结合,形成了变化丰富的临水模式;依据古城地势和水系的特点,古城人们开创了独特并且延续至今的洗街文化;发达的水系造就了众多的桥梁,同时也产生了独特的桥市文化;以三眼井为代表的用水、护水民俗,蕴含着丰富的水管理智慧。面对当前旅游业迅猛发展所造成的水环境压力,古城管理部门借鉴传统的生态智慧,效仿古人的用水、护水方法,采取了一系列的调控和保护措施,古城水系的水质、水量得到了很大的改善和提高,例如:城市的污水处理率已由2008年的45.20%上升到2012年的86.82%,古城下游的水质也由2010年的劣Ⅴ类上升为2014年的Ⅲ类。中国传统生态智慧体现了人与自然之间和谐共存、共同发展的关系,具有十分重要的现实意义。     

Sulfated glycosaminoglycans and low-density lipoprotein receptor mediate the cellular entry of Clostridium novyi alpha-toxin

Dear Editor, Clostridium novyi(C.novyi)is a spore-forming anaerobic bacterium and opportunistic pathogen causing severe infectious diseases in humans and animal...     

不同血清型肉毒毒素受体结合域研究进展

肉毒毒素(botulinum neurotoxin, BoNT)是人类已知毒性最强的蛋白质之一,可以引起肌肉松弛麻痹,严重时可导致死亡。肉毒毒素共分为7种血清型(BoNT/A-BoNT/G),根据氨基酸序列差异可进一步分为40多种亚型。肉毒毒素分子结构由3个基本结构域组成：重链羧基端细胞受体结合域、氨基端的易位域和轻链催化域。在运动神经元表面,受体结合域首先与聚唾液酸神经节苷脂结合,随后与突触囊泡蛋白2或突触囊泡结合蛋白结合形成双受体复合物。每种血清型的受体结合域都必须与其相应受体结合才能发挥作用。肉毒毒素的结构功能及其对宿主的作用一直都是研究热点。近年来,因受体结合域可以促进肉毒毒素与运动神经元膜特异性结合,而成为新的研究方向。本综述将概述不同血清型肉毒毒素与受体结合过程中受体结合域结构变化和结合位点差异。通过分析不同血清型及亚型的序列以及受体结合域结构特征,可以更好地了解细胞受体结合域的序列差异和功能,并为肉毒毒素的治疗策略提供新思路。