跑台运动对老年大鼠骨质疏松及wnt/β-catenin信号通路的影响

背景:运动训练有改善骨质疏松的作用,但其对于老年骨质疏松的作用及机制尚未完全明确。目的:观察跑台运动对老年大鼠骨质疏松及wnt/β-catenin信号通路的影响。方法:取16只24月龄雄性SD大鼠,采用随机抽样法分为骨质疏松症组和跑台组,每组8只,以自然衰老复制老年骨质疏松模型,同时跑台组大鼠进行跑台运动干预8周,1次/d,5 d/周;将8只6月龄雄性SD大鼠作为青年组。8周后,采用ELISA法检测各组大鼠血清中骨代谢标志物Ⅰ型胶原交联C末端肽、抗酒石酸酸性磷酸酶、骨钙素、骨特异性碱性磷酸酶水平,双能X射线检测左股骨与L5骨密度,使用骨显微CT行胫骨和L_(4)椎体扫描及骨微结构定量分析,RT-PCR和Western blot检测骨髓中wnt3a、β-catenin、LRP5、DKK1、GSK3β的mRNA和蛋白表达。结果与结论:①与青年组相比,骨质疏松症组大鼠血清骨特异性碱性磷酸酶及骨钙素水平降低(P<0.05),左股骨和L5椎体骨密度降低(P<0.05),胫骨和L_(4)椎体骨小梁数量、骨体积、骨体积分数减少(P<0.05),骨髓中wnt3a、β-catenin、LRP5 mRNA水平及蛋白表达降低(P<0.05);血清抗酒石酸酸性磷酸酶、Ⅰ型胶原交联C末端肽水平升高(P<0.05),胫骨和L_(4)椎体骨小梁间隙、结构模型指数升高(P<0.05),骨髓中DKK1、GSK3β的mRNA及蛋白表达升高(P<0.05);胫骨、L_(4)椎体骨小梁数量减少,结构紊乱、排列稀疏断裂;②与骨质疏松症组相比,跑台组大鼠血清骨特异性碱性磷酸酶、骨钙素水平升高(P<0.05),左股骨和L5椎体骨密度升高(P<0.05),胫骨骨小梁数量、骨体积、骨体积分数升高(P<0.05),骨髓中wnt3a、β-catenin、LRP5 mRNA及蛋白表达升高(P<0.05);血清抗酒石酸酸性磷酸酶、Ⅰ型胶原交联C末端肽水平降低,L_(4)椎体骨小梁间隙,胫骨骨小梁间隙、结构模型指数降低,骨髓中DKK1、GSK3β的mRNA水平及蛋白表达降低(P<0.05);胫骨、L_(4)椎体骨小梁数量明显增加,排列较规整致密,连成网状;③结果显示,跑台运动可能通过激活wnt/β-catenin信号通路改善老年大鼠骨质疏松。

结合未知类特征生成与分类得分修正的SAR目标开集识别方法

现有合成孔径雷达(SAR)目标识别方法大多局限于闭集假定,即认为训练模板库内训练目标类别包含全部待测目标类别,不适用于库内已知类和库外未知新类目标共存的真实开放识别环境。针对训练模板库目标类别非完备情况下的SAR目标识别问题,该文提出一种结合未知类特征生成与分类得分修正的SAR目标开集识别方法。该方法在利用已知类学习原型网络保证已知类识别精度的基础上结合对潜在未知类特征分布的先验认知,生成未知类特征更新网络,进一步保证特征空间中已知类、未知类特征的鉴别性。原型网络更新完成后,所提方法挑选各已知类边界特征,并计算边界特征到各自类原型的距离(极大距离),通过极值理论对各已知类极大距离进行概率拟合确定了各已知类最大分布区域。测试阶段在度量待测样本特征与各已知类原型距离预测闭集分类得分的基础上,计算了各距离在对应已知类极大距离分布上的概率,并修正闭集分类得分,实现了拒判概率的自动确定。基于MSTAR实测数据集的实验结果表明,所提方法能够有效表征真实未知类特征分布并提升网络特征空间已知类与未知类特征的鉴别性,可同时实现对库内已知类目标的准确识别和对库外未知类新目标的准确拒判。

脉冲电磁场可抑制老年大鼠膝关节软骨退变

背景:脉冲电磁场作为一种重要的物理治疗方法对骨关节炎的疗效确切,但其作用机制尚未完全明确。目的:观察脉冲电磁场对老年大鼠膝关节软骨退变的影响。方法:选取8只6月龄SD大鼠作为青年组,正常饲养8周,不做任何处理;将16只22月龄SD大鼠随机分为老年组(n=8)和脉冲电磁场组(n=8),对脉冲电磁场组大鼠进行脉冲电磁场干预,1次/d,每周5 d,连续干预8周,老年组正常饲养8周,不做任何处理。8周后麻醉处死所有大鼠,进行相关指标的检测。结果与结论:①与青年组相比,老年组大鼠血清Ⅱ型胶原C端肽水平升高(P<0.05);与老年组相比,脉冲电磁场组大鼠血清Ⅱ型胶原C端肽水平降低(P<0.05);②显微CT显示,与青年组相比,老年组大鼠胫骨的骨体积分数、骨密度、骨小梁数量均降低(P<0.05),骨小梁间隙增大(P<0.05);与老年组相比,脉冲电磁场组大鼠胫骨的骨体积分数、骨密度、骨小梁数量均升高(P<0.05),骨小梁间隙减少(P<0.05);③胫骨平台番红O-固绿染色显示,老年组大鼠关节软骨结构紊乱,软骨细胞明显减少,无法区分潮线;脉冲电磁场组上述情况有所改善;④RT-qPCR与Western blot检测显示,与青年组相比,老年组大鼠关节软骨及软骨下骨中基质金属蛋白酶1、基质金属蛋白酶13、P53、P21的mRNA与蛋白表达均升高(P<0.05);与老年组相比,脉冲电磁场组大鼠关节软骨及软骨下骨中基质金属蛋白酶1、基质金属蛋白酶13、P53、P21的mRNA与蛋白表达均降低(P<0.05);⑤结果表明,脉冲电磁场可能通过抑制P53/P21的表达抑制软骨细胞衰老,缓解关节软骨降解及抑制软骨下骨骨质疏松,改善老年大鼠骨关节炎。

电针干预老年膝骨关节炎大鼠关节软骨及软骨下骨P53、P21的表达

背景:膝骨关节炎的治疗方法有很多,其中电针作为一种重要的非药物治疗方法,治疗膝骨关节炎疗效确切,目前其确切的作用机制尚不明确。目的:探讨电针对老年大鼠膝骨关节炎关节软骨及软骨下骨P53、P21表达的影响。方法:青年组为8只6月龄SD雄性大鼠,16只24月龄SD雄性大鼠按随机抽样法分为老年组和电针组,每组8只。电针组大鼠接受电针刺激,每周5 d,1次/d,连续刺激8周,其余两组不做处理。8周后取材,ELISA法检测外周血Ⅱ型胶原C端肽水平,番红O-固绿染色对左膝关节软骨及软骨下骨进行形态学观察;改良Mankin’s评分评估膝关节软骨退变程度;显微CT检测左膝关节软骨及软骨下骨微结构;RT-qPCR、Western blot检测右膝关节软骨及软骨下骨基质金属蛋白酶13、P53、P21 mRNA及蛋白表达水平。结果与结论:①与青年组相比,老年组大鼠外周血Ⅱ型胶原C端肽水平升高(P<0.05);显微CT显示老年组大鼠骨体积分数、骨密度、骨小梁数量均降低(P<0.05),骨小梁分离度增大(P<0.05);番红O-固绿染色显示老年组大鼠软骨表层不平整,出现裂层,软骨细胞形态不均,染色不均匀,软骨与软骨下骨分界模糊,基质损失严重;Mankin’s评分增加(P<0.05);基质金属蛋白酶13、P53、P21 mRNA表达升高(P<0.05),蛋白表达升高(P<0.05);②与老年组相比,电针组大鼠Ⅱ型胶原C端肽水平降低(P<0.05);显微CT显示电针组大鼠骨体积分数、骨密度、骨小梁数量均升高(P<0.05),骨小梁分离度减小(P<0.05);番红O-固绿染色显示软骨表面较平整,红染较均匀,细胞形态结构介于青年组和老年组之间;Mankin’s评分降低(P<0.05);基质金属蛋白酶13、P21 mRNA表达降低(P<0.05),P53 mRNA表达有降低趋势,但差异无显著性意义(P>0.05);基质金属蛋白酶13、P53蛋白表达降低(P<0.05),P21蛋白表达有下降趋势,差异无统计学意义(P>0.05);③结果表明电针可能通过抑制P53和P21的表达而延缓老年大鼠关节软骨退变,并抑制关节软骨下骨骨质疏松,从而达到保护关节的作用延缓关节衰老。

脉冲电磁场对老年大鼠关节软骨及软骨下骨凋亡蛋白的影响

目的:探讨脉冲电磁场对老年大鼠关节软骨及软骨下骨凋亡蛋白的影响。方法:采用随机抽样法将16只24月龄SD自然衰老雄性大鼠随机等分为老年组和脉冲电磁组,8只6月龄SD青年雄性大鼠作为青年组。脉冲电磁组予脉冲电磁场干预,频率为8 Hz,强度为3.82 mT,每日40 min,每周5 d,持续8周。青年组和老年组固定于脉冲电磁场下,仪器不通电。8周后取材,ELISA法检测血清Ⅱ型胶原C端肽(CTX-Ⅱ)含量;显微CT检测左侧胫骨软骨下骨微结构并分析骨组织形态量化指标;番红O-固绿染色观察大鼠左侧胫骨平台软骨组织形态结构,改良Mankin's评分评估大鼠膝关节软骨组织退行性变化程度。RT-qPCR、Western blot检测半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-8(Caspase-8)、血小板反应蛋白解整合素金属蛋白酶-4(ADAMTS-4),以及血小板反应蛋白解整合素金属蛋白酶-5(ADAMTS-5)的mRNA与蛋白表达水平。结果:①与青年组比较,老年组大鼠软骨胶原分解产物CTX-Ⅱ水平升高(P<0.05);骨密度、骨体积分数、骨小梁数量均降低(P<0.05),骨小梁厚度、骨小梁间距均增大(P<0.05);番红O-固绿染色显示,大鼠软骨表面粗糙有裂隙,软骨与软骨下骨界限模糊不清,且有潮线,低细胞化,细胞形态结构不规则,蛋白多糖丢失且红染变淡;改良Mankin's评分增加(P<0.05);Caspase-3、Caspase-8、ADAMTS-4、ADAMTS-5的mRNA及蛋白表达升高(P<0.05)。②与老年组比较,脉冲电磁组大鼠软骨胶原分解产物CTX-Ⅱ水平降低(P<0.05);左侧胫骨软骨下骨的骨密度、骨体积分数升高,骨小梁数量增加(P<0.05),骨小梁间距减小(P<0.05),骨小梁厚度有降低趋势(P>0.05);番红O-固绿染色显示,大鼠软骨表面较为平整,软骨与软骨下骨界限分明,细胞形态较规则、数量较多,蛋白多糖丰富且染色均匀;改良Mankin's评分较小(P<0.05);Caspase-3、Caspase-8、ADAMTS-4、ADAMTS-5的mRNA及蛋白表达降低(P<0.05)。结论:脉冲电磁场可能通过降低凋亡相关蛋白Caspase-3、Caspase-8的表达及金属蛋白酶ADAMTS-4、ADAMTS-5的表达,延缓老年大鼠关节软骨退变与细胞外基质降解,抑制局部骨质疏松,发挥抗骨关节炎作用。

运动训练老年骨质疏松大鼠骨量及骨微结构的变化

背景:运动训练有维持骨量、改善骨密度的作用,但其对老年骨质疏松的作用及可能机制尚不完全明确。目的:观察运动训练对老年骨质疏松的影响及可能的分子机制。方法:将16只24月龄老年SD大鼠按照随机抽样法分为老年模型组和运动训练组,每组8只;将8只3月龄青年SD大鼠作为青年对照组。3组大鼠在饲养笼中自由活动,其中运动训练组大鼠进行跑步机运动干预8周,训练结束后采用ELISA法检测血清骨源性碱性磷酸酶、Ⅰ型前胶原N-端前肽、抗酒石酸酸性磷酸酶和Ⅰ型胶原交联N-末端肽水平,双能X射线骨密度仪检测大鼠股骨和第4腰椎骨密度,Micro-CT检测并分析大鼠胫骨和第5腰椎的骨微结构及参数,反转录聚合酶链反应和Western blot检测股骨骨髓组织中骨形成蛋白2、Runt相关转录因子2、Osterix、过氧化物增殖激活受体γmRNA和蛋白的表达。结果与结论:①与老年模型组比较,运动训练组大鼠血清骨源性碱性磷酸酶和Ⅰ型前胶原N-端前肽水平升高(P<0.05),抗酒石酸酸性磷酸酶和Ⅰ型胶原交联N-末端肽水平降低(P<0.05);股骨骨密度升高(P<0.05);第4腰椎骨密度有上升的趋势,但无显著性差异(P>0.05);胫骨骨体积分数、骨小梁数量升高(P<0.05),骨小梁间隙降低(P<0.05),骨小梁厚度无明显变化(P>0.05);第5腰椎的骨体积分数、骨小梁数量、骨小梁厚度有升高的趋势,但无显著性差异(P>0.05);骨小梁间隙降低(P<0.05);股骨骨髓中骨形成蛋白2、Runt相关转录因子2与Osterix mRNA和蛋白表达升高(P<0.05);过氧化物增殖激活受体γmRNA和蛋白表达降低(P<0.05);②结果表明,运动训练可显著改善老年骨质疏松大鼠的骨量、骨微结构,促进成骨分化,抑制成脂分化,其机制可能与骨形成蛋白2/Runt相关转录因子2/Osterix信号通路有关。

电针对老年大鼠关节软骨及软骨下骨凋亡相关蛋白表达的影响

目的:探讨电针对老年大鼠关节软骨、软骨下骨及凋亡相关蛋白表达的影响。方法:将16只24个月龄SD雄性大鼠随机分为老年组和电针组,每组8只,取8只6个月龄SD雄性大鼠为青年组。电针组大鼠接受电针干预,1次/d,每周干预5 d,连续干预8周,其余2组大鼠不接受电针干预。ELISA法检测血液中Ⅱ型胶原C端肽(CTX-Ⅱ)水平;显微CT检测左侧胫骨软骨下骨微结构;番红O-固绿染色,光镜下观察左胫骨平台软骨组织形态结构;改良Mankin’s评分评估关节软骨退变程度;RT-PCR检测蛋白聚糖酶-1(aggrecanase-1)mRNA、Caspase-3 mRNA、Caspase-8 mRNA表达水平;Western blotting检测aggrecanase-1、Caspase-3、Caspase-8蛋白表达水平。结果:老年组大鼠血清CTX-Ⅱ水平高于青年组,差异有统计学意义(P<0.05);电针组大鼠血清CTX-Ⅱ低于老年组,差异有统计学意义(P<0.05)。老年组大鼠骨密度、骨体积分数、骨小梁数量低于青年组,骨小梁间距高于青年组,差异均有统计学意义(P<0.05);电针组大鼠骨密度、骨体积分数、骨小梁数量高于老年组,差异有统计学意义(P<0.05)。青年组大鼠软骨结构完整,软骨与软骨下骨分界清晰,潮线完整;老年组大鼠软骨表面不平整,软骨与软骨下骨分界不清晰,细胞数量减少,结构紊乱,出现多重潮线;电针组大鼠软骨表面较平整,有较明显分界,软骨细胞数量有增加,潮线较完整。老年组大鼠改良Mankin’s评分高于青年组,差异有统计学意义(P<0.05);电针组大鼠改良Mankin’s评分低于老年组,差异有统计学意义(P<0.05)。老年组大鼠aggrecanase-1 mRNA、Caspase-3 mRNA、Caspase-8 mRNA、aggrecanase-1蛋白、Caspase-3蛋白、Caspase-8蛋白相对表达量均高于青年组,差异有统计学意义(P<0.05);电针组大鼠aggrecanase-1 mRNA、Caspase-3 mRNA、Caspase-8 mRNA、aggrecanase-1蛋白、Caspase-8蛋白表达低于老年组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:电针可能通过抑制老年大鼠软骨细胞凋亡,缓解关节软骨降解,从而抑制软骨下骨骨质疏松。

地轮前置式中型免耕覆秸垄作玉米播种机转运平台研制

针对中型免耕覆秸垄作玉米播种机运输和作业转场困难的问题,该研究通过理论分析与虚拟仿真技术相结合,提出中型免耕覆秸垄作玉米播种机转运平台装载方案,确定了地轮参数、液压系统和传动系统的布置形式,实现整机作业状态和运输状态的转换,并通过仿真测试液压系统动作顺序,简化液压系统控制流程,保证整机同步升降。仿真分析结果表明,运输时制动状态下的机架强度满足要求,地轮机构具备良好的强度和刚度特性,且存在优化空间。经过轻量化设计后,与优化前相比,辅助型地轮机构质量减少26.72%,兼用型地轮机构质量减少10.96%。样机试验表明,地轮平台可同步抬升整机,并通过拖拉机侧向牵引进入运输状态,作业状态转换用时5 min。该研究将高机动性平台技术应用于中型免耕覆秸垄作玉米播种机上,解决了播种机作业转场困难的问题,也可为宽幅农机装备的转运平台设计提供参考。

倾斜对置圆盘有机肥侧抛射流形态与控制研究

为进一步提高倾斜对置圆盘侧抛式有机肥抛撒装置在抛射均匀性与抛射距离等方面的性能,采用抛离角、散射角和有效抛距等参数定性定量描述了射流形态,通过理论分析建立的数学模型,得到圆盘转速、圆盘倾角与刮肥板的形状等因素可影响射流形态,通过仿真试验分析抛撒装置的结构参数与射流参数之间的关系,结合仿真结果创新设计宽底外延倾斜四边形刮肥板、抛离角控制挡板等零部件,通过样机试验检验射流的抛射效果。研究结果表明:抛离角控制挡板高为140 mm,上导流板导出角为40°时,可将射流的抛离角控制在最佳抛离角30°左右,宽底外延倾斜四边形刮肥板可将散射角降低至25°,获得窄幅射流减小射流的迎风面,得到11.6 m的有效抛距,宽底外延倾斜四边形刮肥板与抛离角控制挡板共同作用下可形成无导向阻碍的柔性筒腔,行走抛射覆盖均匀。通过部件设计与结构参数优化有效控制了抛撒装置的射流。

电针对脑缺血再灌注损伤大鼠及神经细胞自噬的影响

目的观察电针“百会”“水沟”穴对脑缺血再灌注损伤大鼠及神经细胞自噬的影响。方法SD雄性大鼠随机分为假手术组、模型组、干预组各16只。假手术组麻醉后只分离左侧颈总、颈内、颈外动脉,不结扎、插线。模型组、干预组采用Zea Longa线栓法制备大鼠大脑中动脉缺血再灌注模型。干预组电针“百会”“水沟”,电流强度1 mA,疏波频率3 Hz,密波频率15 Hz,1次/d,20 min/次,连续5 d。假手术组和模型组均不予电针处理,其他处理同干预组。制备模型5 d后,用Longa神经功能评分法对各组进行神经功能评分,2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TTC)染色法测定脑梗死体积,酶联免疫吸附试验(ELISA)检测脑脊液白细胞介素(IL)-6、IL-18、肿瘤坏死因子(TNF)-α的水平,实时荧光定量聚合酶链反应(RT-qPCR)和Western印迹分别检测缺血区海马组织自噬相关蛋白磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)、蛋白激酶B(Akt)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)mRNA和蛋白表达。结果与假手术组相比,模型组神经功能评分明显升高,脑梗体积明显增加,脑脊液IL-6、IL-18、TNF-α水平明显升高,PI3K、Akt、mTOR mRNA及蛋白表达明显降低(均P<0.05);与模型组相比,干预组神经功能评分明显降低,脑梗体积明显减小,脑脊液IL-6、IL-18、TNF-α水平明显降低,PI3K、Akt、mTOR mRNA及PI3K、Akt蛋白表达明显增高(均P<0.05)。结论电针“百会”“水沟”穴可能通过激活PI3K/Akt/mTOR信号通路,抑制缺血区细胞自噬从而改善脑缺血再灌注损伤大鼠的神经功能,减少脑梗死体积。

运动训练对老年大鼠骨质疏松及RANK/RANKL/OPG信号通路的影响

目的研究运动训练对老年大鼠骨质疏松及核转录因子(NF)-κB受体活化因子(RANK)/RANK配体(RANKL)/骨保护素(OPG)信号通路的影响。方法16只24月龄雄性SD大鼠随机分为模型组和运动组,每组8只,采用自然衰老的方法复制老年骨质疏松动物模型。另随机挑选8只3月龄雄性SD大鼠为青年组。运动组进行8 w跑台运动训练。酶联免疫吸附试验(ELISA)检测血清骨代谢指标[Ⅰ型前胶原羧基末端肽(PICP)、Ⅰ型前胶原氨基末端肽(PINP)、Ⅰ型胶原交联C-末端肽(CTX-Ⅰ)、Ⅰ型胶原交联N-末端肽(NTX-Ⅰ)];双能X线检测骨密度;显微CT(Micro-CT)检测骨微结构;分别应用实时荧光定量-聚合酶链反应(RT-qPCR)和Western印迹技术测定左股骨组织中RANK、RANKL、OPG mRNA和蛋白表达水平。结果与青年组比较,模型组血清NTX-Ⅰ、CTX-Ⅰ、RANKL、RANK mRNA及蛋白表达升高,PICP、PINP、OPG mRNA及蛋白表达降低,右股骨和腰椎骨密度降低,右胫骨和第5腰椎的骨体积分数、骨小梁数量减少,骨小梁间隔增宽,差异有统计学意义(P<0.05,P<0.01);与模型组相比,运动组血清NTX-Ⅰ、RANKL、RANK mRNA及RANK蛋白表达降低,PICP、PINP、OPG mRNA及蛋白表达升高,右股骨和腰椎骨密度升高,右胫骨的骨体积分数、骨小梁数量增加,骨小梁间隔变窄,第5腰椎的骨小梁间隔变窄,差异有统计学意义(P<0.05,P<0.01)。结论运动训练可提高老年大鼠的骨密度、改善骨微结构,调节骨代谢,其作用机制可能与调控RANK/RANKL/OPG信号通路有关。

电针“百会”“人中”对脑缺血再灌注损伤模型大鼠脑脊液炎症因子及皮质缺血区脑组织GSDMD表达的影响

目的探讨电针"百会""人中"穴治疗脑缺血再灌注损伤(CIRI)的疗效及可能作用机制。方法36只雄性SD大鼠随机分为假手术组、模型组和电针组,每组12只。除假手术组外其余大鼠采用大脑中动脉线栓阻断法制备CIRI大鼠模型。造模24 h后对电针组大鼠行电针干预,穴取"百会""人中",频率15 Hz、强度为1 mA的连续波,每天1次,每次20 min,共5天。用Longa法评定各组大鼠神经功能损伤程度;TTC染色法测定大鼠脑梗死体积,HE染色观察脑组织病理形态改变;ELISA法检测脑脊液白细胞介素1β(IL-1β)、白细胞介素6 (IL-6)、白细胞介素18 (IL-18)水平;逆转录聚合酶链反应和Western blotting法分别检测皮质缺血区脑组织Gasdermin D (GSDMD) mRNA和Gasdermin D蛋白的氮端(GSDMD-N)蛋白表达。结果与假手术组比较,模型组大鼠神经功能评分明显上升、脑梗死体积明显增加,脑脊液IL-1β、IL-6和IL-18含量明显增加,皮质缺血区脑组织GSDMD mRNA及GSDMD-N蛋白表达水平明显增高(P<0.05或P<0.01);HE染色结果显示,模型组大鼠脑组织神经元排列紊乱,部分神经细胞消失,胞核固缩,结构不完整。与模型组比较,电针组大鼠神经功能评分下降、脑梗死体积减小,脑脊液IL-6和IL-18含量明显减少,GSDMD mRNA及GSDMD-N蛋白表达水平降低(P<0.05或P<0.01);大鼠大脑皮质神经元变性及神经细胞数量丢失程度均较模型组有所减轻。结论电针"百会""人中"穴能使CIRI模型大鼠脑梗死体积减小,改善大鼠神经功能,其机制可能与下调脑脊液炎症因子和皮质缺血区脑组织细胞焦亡底物蛋白GSDMD表达有关。