大鼠皮层扩散性抑制过程的在体内源光信号成像

皮层扩散性抑制(cortical spreading depression,CSD)是研究偏头痛、脑梗塞等疾病的一种重要病理模型.而CSD过程中伴随发生的皮层血液动力学变化目前尚不完全清楚.利用高分辨的内源光信号成像技术,在体观测了大鼠CSD产生和发展过程中540 nm及660 nm波长皮层反射内源光信号变化的时空动力学特征,分析讨论了引起这一内源光信号变化可能的内在生理机制.实验结果显示,CSD诱发的内源光信号变化呈现多时相的特点,其传播由刺激中心以同心圆的样式向周围扩散,速度约为(3.7±0.4) mm/min.对于540 nm,CSD引起了皮层反射光强的降低［幅度(－2.1±1.2)%, 持续时程(16.2±3.8)s］,升高 ［幅度(2.9±1.6)%, 持续时程(13.8±2.2)s］,再降低 ［幅度(－14.2±4.5)%, 持续时程(40.6±8.4)s］和再升高持续时程［(146.2±40.3)s］,同时观测到软脑膜动脉的大幅度舒张,血管管径变化峰值增大了(69.2±26.1)%.而对于660 nm, 内源光信号变化的时间特性在皮质区主要表现为反射光强的增大［幅度(3.8±0.6)%, 持续时程(17.9±5.1)s］,减小［幅度(－3.0±1.7)%, 持续时程(43.3±6.4)s］和稍后持续缓慢的光强增加.     

大鼠局灶性脑缺血后KCl诱导皮层扩散性抑制的体光学成像

采用线栓法制备大鼠大脑中动脉栓塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)模型,在额叶皮层用KCl诱导产生皮层扩散性抑制(cortical spreadingdepression,CSD).MCA04 h后,利用550 nm内源信号光学成像(optical intrinsic signalimaging,OISI)监测局灶性脑缺血后大鼠顶-枕叶皮层内源光信号变化.成像1 h内观测到一系列诱导CSD波(14±3次),CSD波局限于顶-枕叶皮层中央区域扩展,以光强的显著下降为特征;而旁侧区域光强无明显改变,不具备CSD波特征,表明CSD波未传播到该区域.随后TIC染色证明上述旁侧区域已经梗死.实验表明:MCAO后4h,皮层区域旁侧部分会梗死;CSD波的0IS变化可用来区分缺血梗死区和外周供血较为完整区域(未梗死区).     

肢体淋巴水肿磁共振淋巴造影技术方法的实验研究

目的：研究肢体水肿演变过程中不同时期的胍淋巴造影影像特征夏其病理基础,探讨MR淋巴造影在肢体淋巴水肿方面的诊断价值。方法：用改良的Danese手术方法在20只新西兰大白兔后肢一侧形成淋巴水肿模型,另一侧作为对照。在每只大白兔双侧后肢足背部趾硅处注射0.2ml欧乃影,于淋巴水肿演变过程的不同时期进行三维胍淋巴造影。结果：胍淋巴造影能准确地确定淋巴管阻塞的部位,反映淋巴管形态、功能的状况。肢体淋巴水肿的不同时期,由于其病理基础不同。产生不同的MR淋巴造影表现。结论：间质MR淋巴造影可以在解剖背景下敏感而又可靠地显示各期肢体淋巴水肿。     

Recent Advances in Super-Resolution Fluorescence Imaging and Its Applications in Biology

Fluorescence microscopy has become an essential tool for biological research because it can be minimally invasive, acquire data rapidly, and target molecules of interest with specific labeling strategies. However, the diffraction-limited spatial resolution, which is classically limited to about 200 nm in the lateral direction and about 500 nm in the axial direction, hampers its application to identify delicate details of subcellular structure. Extensive efforts have been made to break diffraction limit for obtaining high-resolution imaging of a biological specimen. Various methods capable of obtaining super-resolution images with a resolution of tens of nanometers are currently available. These super-resolution techniques can be generally divided into three primary classes： （1） patterned illumination- based super-resolution imaging, which employs spatially and temporally modulated illumination light to reconstruct sub-diffraction structures; （2） single-molecule localization-based super-resolution imaging, which localizes the profile center of each individual fluo- rophore at subdiffraction precision; （3） bleaching/blinking-based super-resolution imaging. These super-resolution techniques have been utilized in different biological fields and provide novel insights into several new aspects of life science. Given unique technical merits and commercial availability of super-resolution fluorescence microscope, increasing applications of this powerful technique in life science can be expected.     

氨甲酰胆碱通过M2胆碱能受体对大鼠心肌细胞发挥正性肌力作用

为研究氨甲酰胆碱（carbachol,CCh）对大鼠心肌细胞的正性肌力作用机制,利用电压钳方法观察CCh对急性分离的单个大鼠心肌细胞L-型钙电流（足扎）和钠,钙交换电流（INa/Ca）的影响。细胞负载Fura-2／AM后,用离子成像系统测定场刺激下单个大鼠心肌细胞的钙瞬变和细胞缩短。结果表明,100ILmol／LCCh使正向INa/Ca从（1．18±0．57）pA／pF增加到（1．65±0．52）pA/pF（P〈O．01）,反向,INa/Ca从（1．11±0．49）pA/pF增加到（1．53±0．52）pA/pF（P〈O．01）,但不影响ICa,L。阿托品（非选择性M胆碱受体拮抗剂）和methoctramine（选择性M2胆碱受体拮抗剂）可阻断这种增加作用。100μmol／LCCh使钙瞬变从对照组的203．8±50．0增加到234．8±64.3,使细胞缩短从对照组的（3．00±0．67）μm增加到（3．55±1．21）μm。KB-R7943（选择性反向INa/Ca抑制剂）不影响钙瞬变和细胞缩短的基础水平,却完全阻断CCh引起的钙瞬变和细胞缩短的增加。尼卡地平（ICa,L抑制剂）抑制钙瞬变和细胞缩短。CCh在尼卡地平存在下仍可增加钙瞬变和细胞缩短值,提示其正性肌力作用是通过刺激钠,钙交换实现的。CCh不改变钙敏感性。阿托品和methoctramine阻断CCh的这种激动作用,说明CCh的正性肌力作用是通过M2受体实现的。以上结果提示,CCh对大鼠心肌细胞有正性肌力作用,这种作用是通过激动反向钠／钙交换实现,由M2受体介导。     

光声结构与功能成像技术研究进展

光声成像技术利用短脉冲激光激发产生光声信号,可重建出组织的光吸收分布图像,它结合了纯光学成像的高对比度和纯声学成像的高分辨率特性.光声成像技术不仅能够有效的刻画生物组织结构,还能够精确实现无损功能成像,为研究生物组织的形态结构,生理、病理特征,代谢功能等提供了全新手段.本文简要分析了光声信号产生的机理,总结报道了目前实验室几套典型的成像系统及其最新应用进展,指出光声成像作为一种新型的生物医学成像方法,可望引发生物医学影像领域的一次革新.     

宝山堇菜（Viola baoshanensis）、紫花地丁(V. yedoensis)光合异质性比较

利用荧光成像技术,研究了特定和不同光合有效辐射下,宝山堇菜（Viola baoshanensis）、紫花地丁 (V. yedoensis)不同叶龄（幼叶和成熟叶片）叶片纵向（叶基、叶中部、叶尖）间的光合异质性特征。特定光化光照射下,两种堇菜不同叶龄的F_v/F_m、ΦpsⅡ、qP、PS/50和Abs在叶尖、叶中部、叶基间呈依次降低趋势,NPQ/4和qN变化趋势与之相反。F_v/F_m、ΦpsⅡ和Abs在两种堇菜不同叶龄的叶片纵向间均没有显著性差异,NPQ/4和qN均显示宝山堇菜不同叶龄的叶片纵向间存在显著差异;但NPQ/4和qN分别显示紫花地丁成熟叶和幼叶叶片的叶尖和叶基处差异显著。qP的显著差异只存在于宝山堇菜幼叶的叶尖和叶基处,PS/50在两种植物幼叶纵向间均有显著差异。快速光曲线的变化中,两种堇菜α由叶尖向叶基下降幅度不明显,幼叶纵向间P_m差异显著,成熟叶叶尖处P_m显著高于叶中部和叶基。两种堇菜成熟叶叶尖处I_k显著高于叶中部和叶基,宝山堇菜幼叶纵向间I_k差异显著,而紫花地丁幼叶纵向间I_k差异不显著。以上结果反映出两种堇菜叶片纵向间F_v/F_m和ΦpsⅡ具有较高的均质性,F_v/F_m和ΦpsⅡ的下降受到NPQ/4、qN、qP、PS/50和Abs的综合影响,但F_v/F_m和ΦpsⅡ的变化与NPQ/4、qN、qP、PS/50的显著变化并不一致。叶龄对两种堇菜叶片纵向间α影响不显著,对P_m影响显著,α的小幅下降反映两种堇菜叶片纵向间捕光能力基本相同。叶片纵向间I_k的显著差异受叶龄和植物种类的综合影响。     

意识活动的神经生物学机制

人类神经系统可能是生物界最后有待攻克的功能系统之一,而尤以其中枢部分、特别是大脑的功能活动最为复杂和奥秘。目前,神经科学工作者对神经系统的一般功能及其生物学机制已有相当深入的了解,但仍然不能清楚地说明大脑是如何产生意识、并以此为基础完成各种高级神经或精神活动的。本文主要从神经科学的角度出发,对近年来利用更为精确的脑电信号记录和功能性脑立体成像等先进技术在意识活动研究方面取得的进展作一概略介绍,并重点介绍意识研究领域中几个比较有影响的学说。     

生物光子学应用

生物光子学是光学技术与生命科学的交叉学科,可以在分子水平上研究细胞的功能和结构,包括生物系统的光子辐射以及这些光子携带的信息,用光子及其技术对生物系统进行检测、加工和改造等。激光扫描共焦显微术、双光子荧光显微术、近场光学扫描显微术和光镊等显微技术在生命科学研究中的应用非常重要。     

携带CD基因骨髓间充质干细胞对C6大鼠胶质瘤体内抑制作用研究

为了研究自杀基因——胞嘧啶脱氨酶基因(cytosine deaminase gene,CD基因)对大鼠脑胶质瘤的体内治疗效果,采用基因转导系统将慢病毒包装的CD基因转染骨髓间充质干细胞(MSC)并使其长时间、高效表达,然后移植到使用颅内立体定向接种法制作的40只SD大鼠胶质瘤模型中．按接种细胞类型将实验SD大鼠分为5组, 每组8只：① C6胶质瘤; ②C6+MSCs细胞(1∶1);③ C6+MSCs细胞(1∶2);④ C6+MSC-codA/eGFP细胞(1∶1);⑤ C6+MSC-codA/eGFP细胞(1∶2)．瘤龄7天后腹腔注射500 mg/(kg·d) 5-氟胞嘧啶(5-flucytosine,5-FC),共14天．用磁共振成像(MRI)动态监测肿瘤的体积并进行了大鼠存活期观察、常规病理分析、RT-PCR检测、HE 染色．结果显示,第①组瘤龄14天时病灶呈圆形,中心见坏死区,肿瘤平均246 mm³,均存活期15.3天,第②组平均生存期16.0天,第③组平均生存期16.6天,第④⑤组自然存活期均大于30天,14天时病灶平均体积分别为55 mm³、40 mm³,28天时肿瘤抑制率分别为77.24%、83.28%．MRI扫描可清楚显示肿瘤的大小、形态和内部结构,与病理结果高度相关;MRI动态观察可证实携带CD基因的骨髓间充质干细胞及5-FC治疗系统治疗C6颅内胶质瘤有效;RT-PCR检测结果证实肿瘤组织内有胞嘧啶脱氨酶表达．