基于生物信息学分析研究环境污染物对糖尿病肾病的影响及其分子机制

环境污染物是包括重金属、持久性有机污染物等在内一系列物质的总称,其可通过各种途径影响代谢类疾病及并发症的发生发展.糖尿病肾病(DN)作为糖尿病最严重的微血管并发症之一,现已成为我国终末期肾病的主要病因.本研究旨在探讨可作用于DN疾病变化进程的环境污染物及其调控机制,从而为糖尿病及DN患者精准预防和临床治疗提供一定理论依据.通过Gene Expression Omnibus(GEO)和Comparative Toxicogenomics Database(CTD)数据库获取环境污染物影响DN的相关基因,其中经GEO数据库挖掘得到9个与DN相关联的数据集,标准化后筛选去重得到差异基因1326个,CTD数据库获得环境污染物影响DN的相关基因19557个,二者取交集得到共同基因1176个,利用DAVID数据库进行GO和KEGG富集分析,再将共同基因导入String数据库和Cytoscape软件获取关键基因,利用Metascape在线平台进行Mcode模块化分析,分析得出内分泌干扰物雌二醇、双酚A是影响DN的主要环境污染物,分子对接表明主要环境污染物与关键基因翻译后的蛋白结构结合活性良好,且主要通过LEU、LYS等氨基酸残基位点直接作用于关键基因蛋白.最后,利用GEPIA在线平台验证Top20关键基因在肾透明细胞癌(KIRC)样本中的表达,并进行了Kaplan-Meier生存分析,其中8个显著表达基因与KIRC患者预后关系紧密,进一步探讨了环境污染物暴露介导的DN与肾癌关系.综上,环境污染物可通过以中性粒细胞为核心的炎症反应诱发和促进DN,在影响DN病理生理进程的同时还对其合并肾癌存在诱发效应.

双酚类化合物暴露对人乳腺癌细胞MCF-7转录组表达谱的影响

目的运用生物信息学方法以及体外实验研究双酚A(BPA)及其替代物对乳腺癌增殖和迁移等关键基因表达的影响。方法利用GEO数据库GSE 85350筛选BPA及其替代物暴露诱导人乳腺癌细胞MCF-7诱导的差异基因,通过使用R语言(版本4.2.3)中clusterProfiler和enrichplot包对差异基因进行功能富集分析并可视化,结合MCC算法筛选Hub基因并进行蛋白互作网络分析,在此基础上利用GEPIA在线分析平台验证关键基因在人乳腺癌样本中的表达,最后通过实时荧光定量PCR对关键差异基因的mRNA表达水平进行验证。结果差异基因分析结果显示,BPA暴露组的27个差异基因,主要富集在主轴组织、肌管分化等过程;BPF暴露组的65个基因,主要富集在类固醇激素的反应、细胞底物粘附的正向调节等过程;BPS暴露组的185个基因,Gene Ontology(GO)分析结果显示其主要参与细胞器裂变、核分裂等。BPB(24个差异基因)、BPAF(23个差异基因)和101个共同差异基因无富集。基于蛋白互作图与MCC算法筛选共同差异基因中的的核心基因发现,BPA及其替代物暴露会影响人乳腺癌MCF-7细胞增殖与迁移相关基因CD44、PPARG、EPAS1、CDK6,PGR、RET、CDKN2B、LDHA、ALDH1A3、SALL4基因的表达水平。结论双酚类化合物会改变MCF-7转录组表达CD44、PGR、RET、LDHA基因mRNA表达有促进作用,PPARG、EPAS1、CDK6、CDKN2B、ALDH1A3、SALL4基因mRNA表达有抑制作用。

双酚A及其3种替代物对肝细胞甘油三酯合成的影响

目的探讨双酚A(BPA)及其替代物双酚AF(BPAF)、双酚B(BPB)、双酚S(BPS)是否可引起肝细胞脂质蓄积。方法BPA、BPAF、BPB、BPS处理HL-7702细胞24 h后,通过油红O染色观察细胞内脂肪蓄积情况;GPO-PAP酶法测定细胞内甘油三酯含量;实时PCR测定细胞内甘油三酯合成相关基因LIPIN2和DGAT2 mRNA的表达水平。结果油红O染色显示,BPA、BPAF、BPB、BPS组细胞内均可观察到大小不等的红色脂滴。甘油三酯含量测定发现,1、50μmol/L BPA组,10、50μmol/L BPAF组,1、10、50μmol/L BPB组,50μmol/L BPS组细胞内甘油三酯含量明显增加;实时PCR结果显示,10μmol/L BPAF组,10μmol/L BPB组及1、10μmol/L BPS组细胞内LIPIN2 mRNA表达水平明显升高,50μmol/L BPA组、10μmol/L BPAF组及10、50μmol/L BPB组和1μmol/L BPS组细胞内DGAT2 mRNA表达水平明显升高。结论BPA、BPAF、BPB、BPS可通过上调DGAT2 mRNA表达促进细胞内甘油三酯合成增加,BPAF、BPB、BPS还可通过上调LIPIN2 mRNA表达促进细胞内甘油二酯合成,导致HL-7702细胞内脂肪蓄积。

不同粒径矿化垃圾对大麦生长发育和斑马鱼胚胎毒性效应研究

将太原东山新沟垃圾填埋场矿化垃圾筛分为900~300μm、300~150μm、150~105μm、105~90μm和90~0μm共5个不同粒径范围,制备浸出液。在分析不同粒径矿化垃圾浸出液的理化指标基础上,研究了矿化垃圾浸出液对大麦和斑马鱼胚胎生长发育的影响。结果显示,矿化垃圾浸出液p H值随粒径的减小而减小,电导率、CODCr、全盐量和总氮则随粒径的减小而增大。矿化垃圾浸出液对大麦的萌发、根长和芽长均表现出抑制作用,且抑制作用随粒径的减小而显著增加,90~0μm抑制作用最强,具体表现为染毒1 d、2 d和3 d后,大麦种子处理组萌发率为对照组的39.74%、56.38%和59.81%;染毒3 d、5 d和7 d后,根长分别为对照组的57.08%、48.33%和41.66%;芽长分别为对照组的66.60%、64.79%和61.65%。斑马鱼胚胎暴露于不同粒径的矿化垃圾浸出液中,胚胎生长发育的毒害作用与粒径大小呈现明显负相关关系,即在最小粒径90~0μm处理后,卵凝结、血循环异常、孵化率、心包水肿及脊柱畸形影响作用达到最大,这5个指标值分别为40.28%、50.00%、51.39%、31.94%和29.17%。以上研究表明,矿化垃圾浸出液对大麦和斑马鱼胚胎生长发育的毒性效应与矿化垃圾粒径分布显著相关,小粒径矿化垃圾（90~0μm）的生态毒性效应最大。

肠道菌群在肝性脑病中的作用机制

肝性脑病临床症状多样,病因及发病机制目前尚未完全清楚,近年来研究发现肠道菌群组成与肝性脑病患者的中枢神经系统改变有关。在近年来国内外相关研究的基础上,从微生物学、神经系统及免疫学的角度分析并总结了肠道菌群通过肝-脑轴对肝性脑病的调控机制,认为深入研究肠道菌群的作用机制对肝性脑病的治疗很有必要,可为临床提供更明确的诊疗依据。

BPA暴露对本体和子代胰岛β细胞转录组差异对比分析

双酚A(BPA)作为一种典型的环境内分泌干扰物,与二型糖尿病和肥胖症等代谢类疾病密切相关.在这项研究中,旨在探讨BPA直接暴露以及围产期暴露对本体和子代胰岛β细胞影响的差异,从而实现对不同易感人群的精准预防与治疗.通过对GEO数据库中GSE126297和GSE82175两个数据集进行分析,共筛选出108个共有的差异基因,其中28个表达趋势一致,而另外80个表达趋势相反.随后对本体和子代单独的差异基因,以及共有差异基因进行了GO和KEGG对比分析.此外,利用String数据库和Cytoscape分析PPI网络中的紧密联系的基因,并将其可视化,进一步从28个表达趋势一致的基因中筛选出相互作用最为紧密的基因集1(Iqgap2,Igf2r和Rab18);从80个表达趋势相反的基因中筛选出相互作用紧密的基因集2(Polr2f,Ccnt2,Polr2e,Kdm7a,Fbl)和基因集3(Atp5g2,Atp5o和Ndufa6).最后,通过GEPIA在线验证上述基因在胰腺癌样本中的表达,研究发现Rab18,Polr2f,Polr2e,Fbl,Atp5g2,Atp5o和Ndufa6在胰腺癌病例中的表达均显著上升.同时,上述基因在本体中呈现显著上升趋势,而对于子代,只有Rab18显著上升,其他基因则呈下降趋势.综上,BPA对本体和子代的影响有一定的关联,其中关联的关键基因的异常表达可能会增加本体罹患胰腺癌的风险,而对于子代则会影响代谢过程和细胞结构.

PM_(2.5)诱导人支气管上皮细胞线粒体损伤

流行病学和实验研究表明,PM_(2.5)会对呼吸系统造成损害,但毒性机制还有待深入探讨.本研究采集太原市冬季PM_(2.5),考察其对人支气管上皮细胞(BEAS-2B细胞)的线粒体损伤效应.结果表明,PM_(2.5)会造成细胞线粒体结构变化和功能异常,主要表现为三磷酸腺苷(ATP)水平和线粒体膜电位(MMP)随着PM_(2.5)浓度升高而下降.此外,线粒体功能相关因子PGC-1α、NRF-1和TFAM的蛋白表达量也随着PM_(2.5)浓度的升高呈下降趋势,并在30μg·mL^(-1)时达到最小值.这些结果提示,PM_(2.5)可以导致BEAS-2B细胞发生线粒体结构和功能性变化,进而诱发呼吸系统损伤.

肌萎缩侧索硬化症治疗的研究进展

肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)是一种慢性神经元性疾病,主要是由运动皮质上运动神经元(UMNs)和脊髓及脑干下运动神经元(LMNs)损伤造成的。该病导致球部、四肢、躯干、胸部、腹部肌肉逐渐无力并萎缩,从而影响运动、交流、吞咽和呼吸功能,最终致死。肌萎缩侧索硬化症患者中10%为家族性患者(familial ALS,fALS),平均发病年龄为58~63岁;其余90%为散发性患者(sporatic ALS,sALS),平均发病年龄为43~52岁[1]。其发病机制可能是兴奋性氨基酸毒性、氧化应激损伤、线粒体异常、基因突变、蛋白质失稳和神经营养因子缺乏等。本文将从药物治疗、非药物治疗及综合对症治疗等方面,针对近期ALS的治疗方案进行综述,旨在为临床治疗提供新的思路。

小学美术巧用创作材料的智趣教学研究

随着我国综合国力的不断提高,我国越来越重视对于国民综合素质的培养。综合素质不仅包括传统意义上的智育和德育,同时还包括对体育,美育和劳育等方面的培养。现阶段我国正处于知识创新和应用为主要特征的21世纪,在这个时期,我国对于小学美术的教育和教学也有了不同的理念。在传统意义上,美术在小学阶段所占比重较小,且在一定程度上教学内容也相对较为单一。同时在传统美术教学过程中,教师过分重视对于美术技能的教学,对于学生的兴趣和爱好等方面的培养并不重视,这就导致学生对于美术学科的认识越来越刻板,进而会丧失对于美术学习的兴趣,同时,过于专制主义的教学方式,还在一定程度上扼制学生想象力和创造力的发展。因此,本文主要针对如何利用创作材料对小学美术进行智趣教学展开探讨。

亚硫酸钠暴露对人正常肝细胞自噬的影响及其作用机制

目的探讨亚硫酸钠(Na_(2)SO_(3))暴露对人正常肝细胞自噬的影响及其作用机制。方法人正常肝细胞HL-7702分别暴露于含10%胎牛血清的DMEM培养基(阴性对照组)、0.2%DMSO(溶剂对照组)、Na_(2)SO_(3)暴露组(0.1、1、2.5、5 mmol/L)和20 mmol/L CCl_(4)(阳性对照组)2 h、48 h。采用CCK-8法检测不同浓度Na_(2)SO_(3)暴露2 h、48 h后各组细胞存活率;免疫荧光法检测Na_(2)SO_(3)各浓度暴露组2 h、48 h自噬相关蛋白LC3B表达水平;Western blotting检测Na_(2)SO_(3)各浓度暴露组2 h、48 h自噬相关蛋白LC3B、p62和AMPK,细胞凋亡相关蛋白caspase-3表达水平;荧光素酶化学发光法测定HL-7702细胞内Na_(2)SO_(3)各浓度暴露组2 h、48 h ATP含量。结果与阴性对照组比较,1、2.5、5 mmol/L Na_(2)SO_(3)暴露组2 h、48 h细胞存活率随Na_(2)SO_(3)浓度的升高而降低(P<0.05);阳性对照组细胞存活率也明显下降(P<0.05)。与阴性对照组比较,2.5 mmol/L、5 mmol/L Na_(2)SO_(3)暴露组和阳性对照组在48 h时,HL-7702细胞中LC3B免疫荧光强度明显减弱。与阴性对照组比较,HL-7702细胞中LC3B-Ⅱ、p62蛋白在48 h 5 mmol/L Na_(2)SO_(3)暴露组表达显著降低(P<0.05);活化的caspase-3蛋白在48 h 1、2.5、5 mmol/L Na_(2)SO_(3)暴露组表达升高(P<0.05)。与阴性对照组比较,暴露2 h、48 h时0.1、1、2.5、5 mmol/L Na_(2)SO_(3)暴露组HL-7702细胞中ATP含量显著升高(P<0.05)。结论高浓度Na_(2)SO_(3)(5 mmol/L)可能抑制人正常肝细胞自噬而致细胞损伤,其机制可能是通过降低LC3B和p62蛋白表达来实现的。

天然产物来源的β位淀粉样蛋白前体蛋白切割酶1抑制剂的研究进展

目的 对天然产物来源的β位淀粉样蛋白前体蛋白切割酶1(BACE1,又称β-分泌酶)抑制剂的研究进展进行总结。方法 通过收集文献中报道的具有抑制BACE1活性的天然产物信息,对其BACE1抑制活性进行总结,根据化学结构、来源植物、半抑制浓度等信息对化合物进行分类。结果 根据结构类型将文献中报道的天然产物来源的BACE1抑制剂分为黄酮类、三萜及甾体类、香豆素类、蒽醌类、鞣质多酚类及生物碱类。结论 梳理天然产物来源的BACE1抑制剂的研究进展,为基于该靶点的创新药物研发奠定基础。

络石藤中COX-2抑制成分的虚拟筛选与抗癫痫活性评价

该文对络石藤中潜在作用于环氧合酶-2(cyclooxyganese-2,COX-2)靶点的活性物质进行研究,阐明其药效物质基础。该文采用以药效团为基础的虚拟筛选手段,通过收集已出版文献中报道的具有抑制COX-2活性的化合物信息,建立基于COX-2配体的HipHop药效团模型,收集文献中报道的络石藤中的成分并建立化合物库,对络石藤中的成分与药效团进行匹配,随后使用分子模拟对接手段对匹配到的小分子化合物与COX-2靶点(PDB ID:3LN1)进行对接并用分子模拟动力学方法对潜在活性单体与COX-2的作用进一步探讨。采用戊四唑(pentylenetetrazol, PTZ)点燃模型对活性单体牛蒡子苷元(arctigenin,15)的抗癫痫作用进行测定,并对COX-2水平的调控作用进行评价。通过文献检索建立包含络石藤中所含化学成分118种的化合物库,随后通过测试集验证选出优选药效团04用于对络石藤化合物库的虚拟筛选,经过匹配后得到6种络石藤中潜在的COX-2抑制成分。随后通过分子模拟对接分析了5种化合物与COX-2及COX-1的作用情况,对其中2种化合物进行10 ns分子动力学模拟,化合物15能够在中、高剂量下延长PTZ致癫痫发作的潜伏时间,改善PTZ所致的焦虑抑郁样行为,降低COX-2表达水平,减少海马CA1区内COX-2免疫阳性细胞数。结果表明基于虚拟筛选与活性评价手段探讨络石藤中COX-2抑制作用的成分具有一定的准确性。