生态化学计量学理论的应用、完善与扩展

生态化学计量学结合生物学、化学和物理学等基本原理, 研究碳、氮、磷等化学元素在各种生态过程中的平衡。由于生态化学计量学研究可以把生态实体的各个层次在元素水平上统一起来, 因此生态化学计量学已成为许多生态系统的新兴研究工具。目前, 生态化学计量学研究已深入到生态学的各个层次(分子、细胞、个体、种群、群落、生态系统)及区域等不同尺度。由于C、N、P 对有机体和生态系统的结构和功能的重要作用, C∶N∶P 化学计量学成为各种生态过程研究中的核心内容, 其基本理论(动态平衡理论、生长速率理论)围绕C∶N∶P 化学计量比而展开阐述。将生态化学计量学理论应用于全球格局下的生态系统研究时, 产生了许多崭新的成果(如植物营养全球格局等)。希望对生态化学计量学的概念、核心理论和全球格局下的应用以及该学说的完善与发展状况的简单介绍, 能有助于推动我国在此领域的相关研究。     

基于猪德尔塔冠状病毒重组核衣壳蛋白的ELISA抗体检测方法的建立与评价

【目的】猪德尔塔冠状病毒(Porcine deltacoronavirus,PDCoV)是近年来新发现的一种猪肠道冠状病毒,2014年首次暴发于美国,随后亚洲多个国家也相继报道,对养猪业构成了巨大威胁。以大肠杆菌表达纯化的PDCoV重组核衣壳(N)蛋白为包被抗原,建立检测PDCoV抗体的间接ELISA方法,为PDCoV的血清抗体检测和流行病学调查提供工具。【方法】以PDCoV CHN-HN-2014株的基因组RNA为模板,通过RT-PCR扩增PDCoV核衣壳蛋白(N)基因的全长cDNA,将其插入原核表达载体pET-30a中,构建原核表达质粒p ET30a-N,转化大肠杆菌Rosetta(DE3),经异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(Isopropyl-beta-D-thiogalactopyranoside,IPTG)诱导表达,以纯化的重组N蛋白为包被抗原,建立PDCoV N-ELISA抗体检测方法,评估其特异性、敏感性、稳定性,并用于临床血清的检测。【结果】SDS-PAGE电泳检测证实表达的重组N蛋白主要以可溶性形式存在,Western blotting证实表达的重组蛋白具有反应活性。用纯化的重组蛋白建立的N-ELISA具有良好的特异性、敏感性、稳定性。与中和试验同时检测148份免疫猪血清和102份临床血清,两种方法的阳性符合率为88.99%,阴性符合率为92.90%,总符合率为91.20%。用建立的ELISA方法检测267份临床血清,PDCoV抗体阳性血清的比率为66.67%。【结论】建立的猪德尔塔冠状病毒N-ELISA抗体检测方法与中和试验的符合率高,可用于PDCoV血清抗体检测和流行病学调查。     

MCC950对脑出血大鼠神经损伤的作用*

目的: 研究NLRP3炎性小体抑制剂MCC950对脑出血(ICH)大鼠神经损伤的作用。方法: 72只SD大鼠随机分为3组(n=24):sham组、ICH组和MCC950组。ICH组和MCC950组采用自体非抗凝血注射方法建立大鼠脑出血模型后,给予MCC950组大鼠腹腔注射MCC950 10 mg/kg(2 mg/ml),连续给药3 d。模型建立72 h后,进行前肢放置实验、转角实验和mNSS评分,观察ICH大鼠神经功能情况;新鲜脑组织切片,观察血肿体积变化情况;HE染色,观察脑组织病理学改变情况;干湿比重法,观察脑组织水肿变化情况;FJC染色,观察神经元退化的情况;TUNEL染色,观察神经元凋亡情况;Western blot,观察NLRP3、ASC、caspase-1、IL-1β、IL-18、GSDMD蛋白表达及激活水平的情况。结果: 与sham组比较,ICH组大鼠左前肢放置成功百分比和左侧转身百分比显著下降(P＜0.01,P＜0.05),mNSS评分显著升高(P＜0.01),右侧脑内血肿体积显著增大,血肿周围脑组织中小胶质细胞数量增加,神经元数量减少,神经细胞肿胀,排布不均,部分细胞固缩性坏死,染色加深,右侧基底部含水量显著增多(P＜0.05),血肿周围脑组织中FJC阳性和TUNEL阳性细胞数量显著增加(P＜0.05),NLRP3、ASC、caspase-1、pro-caspase-1、caspase-1/pro-caspase-1比值、GSDMD-N、GSDMD、GSDMD-N/GSDMD比值、IL-1β和IL-18水平显著升高(P＜0.01,P＜0.05)。与ICH组比较,MCC950组大鼠左前肢放置成功百分比和左侧转身百分比显著升高(P＜0.05),mNSS评分显著降低(P＜0.01),右侧脑内血肿体积显著减小,血肿周围脑组织中神经细胞肿胀显著减轻,固缩坏死细胞数量减少,右侧基底含水量显著减少(P＜0.05),血肿周围脑组织中FJC阳性和TUNEL阳性细胞数量显著减少(P＜ 0.05),NLRP3、ASC、caspase-1、pro-caspase-1、caspase-1/pro-caspase-1比值、GSDMD-N、GSDMD、GSDMD-N/GSDMD比值、IL-1β和IL-18水平显著降低(P＜0.05)。结论: MCC950可以通过抑制NLRP3炎性小体介导的炎症反应和细胞焦亡改善ICH后的神经损伤。     

NLRP3/Caspase-1通路对半夏厚朴汤干预慢性间歇性低氧小鼠肾脏炎性损伤中的作用*

目的: 观察半夏厚朴汤对慢性间歇性低氧小鼠肾脏NLRP3/Caspase-1/IL-1β信号通路的影响。方法: 将C57BL/6小鼠随机分为3组,每组10只,分别是正常对照组(Control)、慢性间歇性低氧组(CIH)、半夏厚朴汤治疗组(BHD)。CIH组与BHD组小鼠置于低氧舱内,先充入氮气,使氧气浓度在90 s内从21%下降到9%,后充入氧气,使氧气浓度在90 s内逐渐上升到21%,Control组小鼠置于舱内,充入正常空气,每天处理8 h,持续21 d。BHD组于每日入舱前灌胃给予半夏厚朴汤,Control组和CIH组同时灌胃等体积的生理盐水。造模结束检测各组小鼠肾功能变化和观察肾脏病理情况;通过蛋白印迹法和免疫组织化学染色法检测NOD样受体3(NLRP3)、天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白1(Caspase-1)、白介素 (IL-1β) 的表达水平。结果: 与Control组比较,CIH组小鼠血清尿酸(UA)、尿素氮(BUN)及肌酐(SCr)的含量显著升高(P<0.01),与CIH组比较,BHD组均显著下降(P<0.01)。病理染色结果显示,与对照组相比,CIH组肾小管管腔增大,肾小管上皮细胞肿胀和出现大小不等的空泡,少量细胞脱落、坏死;BHD组有少量的肾小管上皮细胞脱落、坏死。Masson染色结果显示,与对照组比较,CIH组肾小球周围出现明显的纤维化, BHD组纤维化明显减少。Western blot显示,与对照组比较,CIH组肾组织NLRP3、caspase-1、IL-1β及IL-18的蛋白水平显著升高(P<0.01,P<0.05),与CIH组比较,BHD组显著下降(P<0.01,P<0.05)。免疫组织化学染色显示,与对照组比较,CIH组NLRP3、caspase-1和IL-1β的蛋白表达显著增多(P<0.01),且NLRP3在肾小管上皮细胞和间质巨噬细胞内表达最多,caspase-1和IL-1β主要见于肾小管上皮细胞胞浆,经BHD治疗后,与CIH组比较,BHD组NLRP3、caspase-1和IL-1β表达显著下降(P<0.05)。结论: 半夏厚朴汤可通过抑制NLRP3/Casapse-1/IL-1β信号通路相关分子的表达,减轻肾脏炎性损伤。     

生态化学计量学在水生态系统中的研究与应用

生态化学计量学主要是研究碳、氮、磷等元素在各种生态过程中平衡的一门科学,其核心问题是揭示生物体元素组成的差异对生态功能的影响。由于生态化学计量学研究可以把生态实体的各个层次在元素水平上统一起来,因此生态化学计量学已成为许多生态系统的新兴研究工具。目前,生态化学计量学的研究与应用已深入到生态学的各个层次(分子、细胞、个体、种群、群落、生态系统及区域等不同尺度)。该文围绕生态化学计量学的两个重要组成理论,并结合笔者近年来的研究,归纳总结了生态化学计量学在水生态系统中的研究与应用及未来研究重点,希望有助于推动我国生态化学计量学在水生态系统中的应用研究。