Bifurcation Analysis of a Coupled Acetylcholinesterase/Choline Acetyltransferase Enzymes Neurocycle

A diffusion-reaction, two-compartment model was used to explore the bifurcation and chaotic behavior of acetylcholinesterase (AChE) and cholineacetyltransferase (ChAT) coupled enzymes system. The effects of hydrogen ion feed concentrations, choline (Ch) and acetylcholine (ACh) feed concentrations, as bifurcation parameters on the system performance are studied. It is found that hydrogen ions play an important role in creating potential differences through the plasma membranes. Detailed bifurcation analysis over a wide range of parameters is carried out in order to uncover some of the qualitative changes of the system such as hysteresis, multiplicity, Hopf bifurcation, boundary crises bifurcation, periodic transient, and other complex dynamics. Some of the obtained results relate to the phenomena occurring in the physiological experiments like periodic stimulation of neural cells and irregular functioning of acetylcholine receptors. The model depends on real kinetics expressions and parameters obtained from the literature, so the results can be used to direct more systematic research on cholinergic disorder.

氯化胆碱类低共熔溶剂用于木质纤维素预处理的研究进展

丰富、可再生的木质纤维素生物质在代替化石资源制备化学品和功能材料方面具有巨大的潜力,但是,木质纤维素生物质的天然抗降解性严重制约着其有效利用,需要通过预处理打破木质纤维素的天然抗降解屏障,才能更好利用木质纤维素生物质。以低共熔溶剂(DESs)为溶剂的预处理技术是新兴的生物质预处理技术,在木质纤维素预处理方面展现出良好的应用前景。笔者综述了近年来氯化胆碱(ChCl)基DESs用于生物质预处理的研究概况,讨论了ChCl基DESs的物化性质与预处理性能之间的关联性,系统总结了以羧酸、醇、氨基或者酰胺基为氢键供体的DESs在木质纤维素预处理方面的应用,重点分析了预处理温度及时间、氢键供体的结构及其与ChCl的物质的量比、固液比等因素对预处理性能的影响。此外,还讨论了ChCl基DESs与其他辅助技术结合在生物质预处理中的应用、ChCl基DESs的回收、预处理后木质纤维素各组分的再生等。最后,展望了DESs预处理技术面临的挑战及可能的发展方向。

胰淀素作用于背外侧被盖核胆碱乙酰转移酶神经元调节小鼠体重

胰淀素(amylin)作用于背外侧被盖核(lateral dorsal tegmental nucleus,LDT),诱导减肥和抑食效应,并激活背肩胛棕色脂肪组织(interscapular brown adipose tissue,IBAT)产热。多种食欲激素受体与胆碱乙酰转移酶(choline acetyltransferase,ChAT)神经元共同定位于LDT中,以调节饱腹感和能量消耗。然而,LDT的ChAT神经元是否参与胰淀素介导的体重调节作用尚待探索。作者拟通过免疫荧光检测小鼠LDT中原癌基因蛋白(c-Fos)和ChAT神经元的表达,逆行示踪技术确认LDT的下游神经核团,神经元损伤试验分析胰淀素作用的神经机制。结果显示:腹腔注射胰淀素显著降低小鼠体重,并显著促进LDT和臂旁核(PBN)中c-Fos和ChAT神经元表达。ChAT和神经型一氧化氮合成酶(nNOS)神经元在LDT、PBN和迷走神经背侧核(DMV)中共表达。逆行示踪试验证明LDT向PBN神经元发送神经投射。此外,损伤LDT和PBN神经元可降低胰淀素的减肥效果。LDT是连接PBN的能量平衡调节中枢,ChAT神经元参与介导胰淀素的体重调节过程。

菠萝纤维的超声波辅助低共熔溶剂脱胶工艺

采用氯化胆碱-尿素为低共熔溶剂,应用正交试验法优化超声波辅助低共熔溶剂对菠萝纤维的脱胶工艺。以菠萝纤维的残胶率、断裂强度、白度为评价指标,选取含水量、超声功率、超声温度为自变量设计正交试验,得到最佳的脱胶工艺为:氯化胆碱和尿素物质的量比1∶2.0,含水量20%,超声功率80 W,超声温度60℃,超声时间40 min。在此条件下测得纤维残胶率3.54%,断裂强度4.23 cN/dtex,白度85.2。

超声辅助低共熔溶剂高效提取龙胆中龙胆苦苷的研究

目的探讨采用超声辅助低共熔溶剂提取龙胆中龙胆苦苷的效果。方法以氯化胆碱为氢键受体,乙二醇、丙三醇等为氢键供体,合成不同类型的低共熔溶剂,以龙胆苦苷的提取率为评价目标,筛选合适的低共熔溶剂,并对影响龙胆苦苷提取率的主要因素进行系统考察,获取最佳的龙胆苦苷提取工艺参数,并将其与传统溶剂提取龙胆苦苷的效果比较。结果以氯化胆碱和乳酸为原材料合成的低共熔溶剂,龙胆苦苷提取率为(5.75±0.12)%,提取效果较传统溶剂具有较大的优势。结论低共熔溶剂可选择性高效提取中药材中药效物质,有非常大的应用潜力。

氯化胆碱对七星瓢虫成虫生物学特性的影响

为了解氯化胆碱对七星瓢虫成虫生物学特性的影响,筛选饲喂七星瓢虫的人工饲料中较优氯化胆碱剂量,设置5组添加不同剂量氯化胆碱(A、B、C、D、E剂量分别为50、100、150、200、250 mg/100 g)的人工饲料,与豆蚜进行组合饲喂(1 d豆蚜+3 d饲料)七星瓢虫成虫,以不添加氯化胆碱的人工饲料饲养七星瓢虫成虫为对照组(CK),记录各处理七星瓢虫的产卵量、取食、交配、孵化、存活率。研究结果表明饲养20 d,A、B、C、D、E、CK平均产卵量分别为(286.30±35.14)、(342.4±26.79)、(242.65±25.38)、(241.90±32.24)、(240.45±24.34)、(230.00±23.00)粒/雌,B组产卵量显著高于其他组,其余组间没有显著性差异;各处理七星瓢虫取食频次、交配频次、成虫成活率及卵的孵化率都没有显著性差异。添加100 mg/100 g的氯化胆碱制作的人工饲料与豆蚜组合饲养显著提高了七星瓢虫20日龄的产卵量,对其余生物学指标没有影响。

基于胆碱类低共熔溶剂高效提取香附总黄酮的研究

目的:采用胆碱类低共熔溶剂高效提取香附药效组分总黄酮。方法:通过中心组合设计法,对胆碱类低共熔溶剂的性质(种类、组分摩尔比、含水量)、提取温度、提取时间、液料比等因素进行分析。结果:研究发现,香附总黄酮的最佳提取条件为:以氯化胆碱为氢键供体,以丙三醇为氢键受体,摩尔比1∶2,含水量20%,配比1∶4,水比例30%,提取温度80℃,提取时间40 min,液固比为15 mL/g。结论:本研究提示可将胆碱类低共熔溶剂作为可持续、高效的天然提取介质应用于香附药效组分的提取。

不同级别胶质瘤患者MEK、ERK、CHKα蛋白的阳性表达情况及临床意义

目的探讨不同级别胶质瘤患者胆碱激酶α(CHKα)、细胞外信号调节激酶(ERK)及丝裂原激活蛋白激酶(MEK)蛋白的阳性表达情况及临床意义。方法回顾性分析2019年1月至2022年12月长沙市第四医院神经外科收治的124例胶质瘤患者的临床资料。检测、统计不同级别胶质瘤患者MEK、ERK、CHKα蛋白的阳性表达情况。结果不同肿瘤最大径、年龄、WHO分级及预后胶质瘤患者MEK、ERE、CHKα蛋白的高、低表达情况比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级胶质瘤患者MEK蛋白阳性表达率分别为9.62%、7.69%、94.08%和92.04%,ERK蛋白阳性表达率分别为9.57%、7.49%、94.52%和92.18%,CHKα蛋白阳性表达率分别为9.60%、7.53%、94.71%和92.23%,高、低级别胶质瘤患者MEK、ERK、CHKα蛋白阳性表达率比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。随访结束后结果显示,124例患者中死亡52例,失访12例,获得随访112例,随访率为90.32%。结论不同级别胶质瘤患者MEK、ERK、CHKα蛋白的阳性表达情况有明显区别,并且与患者的疾病预后明显相关,对疾病的诊断和预后判断具有重要价值。

氯化胆碱-乙二醇-水溶液制备镍铁氧体

以氯化胆碱-乙二醇(ChCl-EG)和水混合溶液为介质,依据三因素五水平均匀设计实验方案,采用溶胶/凝胶-自蔓延法,制备了镍铁氧体(NiFe_(2)O_(4))。X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和振动样品磁强计(VSM)分析结果表明:NiFe_(2)O_(4)中存在少量前驱体焙烧过程中未反应完全的中间产物NiO和α-Fe_(2)O_(3);相较于传统水溶剂制备的NiFe_(2)O_(4),以ChCl-EG部分或完全取代水溶剂提高了NiFe_(2)O_(4)的饱和磁化强度(Ms),降低了其矫顽力(Hc)。扫描电子显微镜(SEM)分析结果表明,ChCl-EG完全取代水溶剂后产物的形貌更加规整,颗粒尺寸明显增大。对均匀实验结果进行回归分析,分别得到了M_(s)、H_(c)与合成主要影响因素(ChCl-EG含量、pH、柠檬酸与金属离子物质的量比)间的回归方程,根据回归方程阐明了主要影响因素对NiFe_(2)O_(4)磁性能的影响。

氯化胆碱类低共熔溶剂预处理对玉米芯酶解的影响

为了提高玉米芯的转化效率,通过正交试验研究了氯化胆碱/乳酸、氯化胆碱/尿素两种低共熔溶剂不同预处理条件对玉米芯酶解的影响.研究结果表明:氯化胆碱/乳酸的预处理条件为预处理温度140℃、固液比1∶15和预处理时间1 h时,总还原糖质量浓度最大为2.860 g/L.三个因素对氯化胆碱/乳酸预处理的玉米芯酶解影响的主次顺序为预处理时间、固液比和预处理温度,三个因素对酶解影响均不显著.氯化胆碱/尿素的预处理条件为预处理温度140℃、固液比1∶20和预处理时间2 h时,总还原糖质量浓度最大为2.941 g/L.三个因素对氯化胆碱/尿素预处理的玉米芯酶解影响的主次顺序为预处理温度、预处理时间和固液比,预处理温度对酶解影响极显著,而预处理时间和固液比对酶解影响不显著.不同的低共熔溶剂和预处理条件对玉米芯酶解的影响是不同的.本研究将为木质纤维素生物质的高值化利用提供理论依据.

益母草注射液通过其生物碱成分上调Tie-2、VEGFR2和VEGF促进斑马鱼血管新生

目的:研究益母草注射液在斑马鱼血管损伤模型中的促血管生成作用,并阐明潜在的物质基础和分子机制。方法:采用HPLC-PAD和TLC技术检测益母草注射液的主要成分;利用舒尼替尼诱导转基因Tg(flk1:eGFP)斑马鱼血管损伤模型,益母草注射液干预治疗后,测量斑马鱼节间血管(ISVs)长度,QT-PCR检测血管生成相关基因的表达水平。结果:发现益母草注射液的主要成分是水苏碱、胆碱和葫芦巴碱;其中,益母草注射液、葫芦巴碱和胆碱可减轻化学诱导的斑马鱼血管损伤,其作用机制涉及益母草注射液上调Tie-2、VEGF和VEGFR2的表达,其主要成分葫芦巴碱上调Tie-2和VEGF的表达,胆碱上调VEGF和VEGFR2的表达。结论:益母草注射液及其主要生物碱成分可通过上调Tie-2、VEGFR2和VEGF来促进血管生成。

包膜氯化胆碱对反刍动物的营养作用及其应用研究进展

胆碱是动物生长发育必不可少的营养素,具有维持细胞膜完整性、参与脂肪代谢、参与乙酰胆碱合成等多种生理功能。饲料中通常是以氯化胆碱的形式添加,但是普通的氯化胆碱具有吸湿性强、易被瘤胃微生物降解、破坏其他营养物质活性等缺陷。通过包膜处理的氯化胆碱克服了普通氯化胆碱的缺陷,广泛应用于反刍动物生产中。本文就氯化胆碱保护的必要性、氯化胆碱保护方法及包膜氯化胆碱对反刍动物的营养作用进行综述,以期为包膜氯化胆碱在反刍动物生产中的应用提供参考。

白杨素减轻非酒精性脂肪性肝炎小鼠脂肪变性及血脂异常

目的:探究白杨素对非酒精性脂肪性肝炎(NASH)的治疗作用。方法:将8周龄C57BL/6雄性小鼠随机分为对照组、模型组和白杨素组。除对照组给予普通饲料外,其余各组给予蛋氨酸胆碱缺乏(MCD)饲料喂养。造模5周后灌胃,白杨素组给予白杨素(20 mg/kg),对照组和模型组给予同体积生理盐水,连续给药6周。实验期间观察小鼠状态;处死后观察小鼠肝脏形态;检测体质量和肝脏湿重;用生化分析仪检测血清中甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)含量、丙氨酸转氨酶(ALT)和天冬氨酸转氨酶(AST)水平;用试剂盒检测肝脏组织中TG和TC含量;采用苏木素-伊红(HE)染色和F4/80免疫组化染色探究白杨素对NASH中肝细胞损伤和炎症的影响;用油红O染色探究肝脏脂质沉积的程度;Masson和天狼星红染色检测肝纤维化;免疫组化法检测纤维化相关分子的表达水平。结果:与对照组比较,模型组小鼠体重和肝脏湿重明显下降,肝脏体积减小,呈黄色,可见黄色脂肪斑,边缘钝;血清TG、LDL-C、ALT和AST水平,以及肝组织TG和TC水平显著升高,HDL-C水平降低;病理染色结果显示有明显的炎症细胞浸润、脂质沉积及肝脏纤维化。与模型组相比,白杨素组小鼠体重和肝重均有升高,肝脏红润,表面相对光滑,肝缘锐利;血清TG、LDL-C、AST和ALT水平,以及肝组织TG水平显著降低;白杨素可抑制炎症细胞浸润、脂质沉积及肝组织纤维化。结论:白杨素可抑制肝脏脂肪变性、炎症及纤维化,有潜力成为治疗NASH的候选药物。

低共熔溶剂提取虾壳中虾青素工艺优化及机理初探

虾壳中虾青素的高效安全提取技术是促进虾类加工副产物变废为宝的途径之一。利用乳酸-氯化胆碱构成的低共熔溶剂提取虾壳中的虾青素,在单因素实验基础上,采用响应面实验优化提取工艺;通过低共熔溶剂的物化性质分析探究其对虾青素的提取机理。优化后的工艺条件为乳酸-氯化胆碱摩尔比为2.5∶1,含水量(w)为9.5%,超声时间为30.5 min,实际得率为24.41μg·g-1。傅里叶变换红外光谱分析表明低共熔溶剂合成时官能团并未发生改变,二者融合产生的氢键可能是促进虾青素高效提取的主要原因,黏度会在一定程度上影响产品的提取过程。

胆碱激酶α通过外泌体介导胶质母细胞瘤U87MG细胞的恶性表型

目的:探究胆碱激酶α(Choline kinase alpha,CHKA)通过外泌体影响胶质母细胞瘤U87MG细胞增殖、迁移及侵袭能力的机制。方法:在胶质瘤U87MG细胞中转染shCHKA及其空载对照;采用外泌体分泌抑制剂GW4869抑制外泌体分泌;利用透射电镜及纳米粒径示踪分析鉴定外泌体形态和大小,BCA法鉴定外泌体浓度,Western Blot检测外泌体标志性蛋白表达水平;提取CHKA不同表达组细胞培养上清中的外泌体与U87MG共孵育,CCK-8检测细胞增殖能力,划痕实验检测细胞迁移能力,Transwell实验检测细胞侵袭能力。最后,用U87MG细胞构建裸鼠体内模型,观察不同CHKA表达U87MG细胞来源的外泌体对裸鼠成瘤能力的影响。结果:与空载对照细胞相比,shCHKA组细胞培养上清中的外泌体浓度降低(P<0.001),外泌体特异性蛋白的表达水平降低(P<0.001)。加入GW4869后,胶质瘤U87MG细胞的增殖、迁移及侵袭能力均降低(P<0.05,P<0.01,P<0.01)。GW4869可以明显抑制空载对照细胞的增殖、迁移及侵袭能力(P<0.05,P<0.001,P<0.001),但对shCHKA细胞的抑制作用不明显。与加入shNC组外泌体的U87MG细胞相比,加入shCHKA组外泌体的U87MG细胞的增殖、迁移、侵袭能力明显减弱(P<0.01,P<0.05,P<0.001)。裸鼠体内成瘤实验表明,与注射shNC组外泌体相比,注射shCHKA组外泌的裸鼠移植瘤生长能力明显减弱(P<0.01)。结论:CHKA的表达可能通过外泌体介导胶质母细胞瘤U87MG细胞的恶性表型。

利拉鲁肽对糖尿病心肌病大鼠心功能及心肌代谢异常的改善作用

[目的]研究利拉鲁肽对糖尿病心肌病(DCM)大鼠心肌代谢物及相关代谢通路的影响。[方法]3周龄SPF级雄性SD大鼠60只,随机抽取10只作为正常对照组,其余均采用腹腔注射链脲佐菌素联合高糖高脂饮食法建立DCM大鼠模型。DCM造模成功大鼠36只,随机分为DCM模型组(DCM组)、低剂量利拉鲁肽治疗组(LL组)、高剂量利拉鲁肽治疗组(HL组),每组各12只。LL组(100μg/kg)和HL组(200μg/kg)分别给予利拉鲁肽腹腔注射,每日一次,干预12周后,经超声心动图检测心功能后麻醉处死大鼠,并取心脏组织进行代谢组学检测,筛选并富集与利拉鲁肽改善DCM大鼠心肌代谢可能有关的差异代谢物及相关通路。[结果]超声结果显示,与正常对照组相比,DCM组左心室射血分数(LVEF)、左心室短轴缩短率(LVFS)显著降低,左心室舒张早期最大血流/二尖瓣心房收缩期最大血流比值(E/A)明显升高(P<0.05)。与DCM组相比,LL组和HL组大鼠LVEF、LVFS明显升高,E/A比值显著降低(P<0.05),提示LL组和HL组左心室收缩和舒张功能受损明显减轻。代谢组学检测共发现395种代谢物,其中DCM组与正常对照组、LL组与DCM组、HL组与DCM组各自富集出组间差异代谢物分别为239种、116种、187种,代谢通路分别为13条、6条、20条。以上三组共交集出关键差异代谢物29种,主要涉及3条代谢通路(P<0.05),包括胆碱代谢通路、咖啡因代谢通路以及缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成通路,其中胆碱代谢通路差异最为显著。[结论]利拉鲁肽可明显改善DCM大鼠心功能及心肌代谢异常,其中胆碱代谢通路可能在利拉鲁肽改善心肌代谢保护心脏功能过程中起到关键作用。

神经递质在近视发病机制中的作用研究进展

近视是最常见的屈光不正,严重损害青少年视力健康。目前有关近视发病机制的研究已经从遗传学、视觉环境、生化机制等多个层面进行展开。神经递质是屈光发育的重要介质,形成了复杂的调节网络,参与与近视相关的分子合成和代谢活动。眼内神经递质通过调节视网膜色素上皮层的生长和脉络膜厚度影响巩膜重塑过程,在近视的发生发展过程中发挥着重要作用。本文就胆碱类、胺类、氨基酸类和肽类等主要神经递质在近视发病机制中的作用研究进展进行综述,以期为近视防控研究提供新思路。

基于生物信息学对比分析高脂饮食和蛋氨酸胆碱缺乏饮食构建的非酒精性脂肪性肝病小鼠模型

目的比较高脂饮食(high-fat diet,HFD)饮食和蛋氨酸胆碱缺乏(methionine-choline-deficient,MCD)饮食对C57小鼠非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)模型的影响,通过生物信息学方法揭示其差异表达基因(GEO-data-based analysis of differentially expressed genes,DEGs)并进行功能分析。方法从GEO数据库中获取GSE78170、GSE123354的表达数据。使用R语言分别比较C57小鼠对照组与MCD饮食组、C57小鼠对照组与HFD饮食组数据获得DEGs。对DEGs进行进一步的差异分析、功能富集分析、构建基因和蛋白互作网络及重叠DEGs对比分析。结果筛选出HFD诱导的上调基因44个,下调基因16个;MCD诱导的上调基因43个,下调基因73个;分析富集分析排名前12位的生物学过程,提示HFD与肝脏单纯脂肪积累相关,MCD则能全方位促进NAFL进一步转变为NASH。结论HFD诱导的基因主要涉及肝脏脂肪积累,而MCD更倾向于全方位促进NAFL向NASH的进展。

胆碱基DES在EOR及CCUS中的应用与展望

深共晶溶剂(Deep Eutectic Solvent,DES)具有低饱和蒸气压、不易燃、不易爆、无毒、易降解、电化学和热稳定性好等优点。DES具有很好的表面活性,DES中的氢键网络与阴、阳离子表面活性剂具有很好的协同驱油作用。关于DES与常用表面活性剂的协同作用研究尚处于起步阶段,二者复配体系提高采收率(Enhanced Oil Recovery,EOR)机理尚不明确。在全面分析归纳总结胆碱基DES物理化学性质的基础上,探究了DES及其与阴或阳离子表面活性剂复配体系EOR机理,揭示了DES吸收二氧化碳机理,提出了DES在稠油油藏、低渗透油藏EOR以及碳捕集、利用与封存(Carbon Capture,Utilization and Storage,CCUS)中的应用建议。研究结果对DES在EOR和CCUS的应用推广具有重要的指导意义。

热榨菜籽油加工过程中三甲胺及其前体物质的分布和变化规律

旨在为热榨菜籽油的质量控制和生产工艺调控提供理论参考,以市场上3种基因型(甘蓝型、白菜型、芥菜型)共6个不同品种的油菜籽为原料,探究了热榨菜籽油加工过程中三甲胺及其前体物质(芥子碱、胆碱、甜菜碱和甘磷酸胆碱)的分布和变化规律。结果表明:3种不同基因型油菜籽中4种前体物质的含量均存在显著差异;经过烘炒后,白菜型油菜籽制备的菜籽油中三甲胺含量最高,芥菜型油菜籽的最低;油菜籽经过烘炒后,胆碱和甜菜碱含量有所上升,芥子碱和甘磷酸胆碱含量有所降低,三甲胺及其前体物质主要存在于菜籽饼中,少量转移至菜籽油中;随着烘炒温度的升高和烘炒时间的延长,油菜籽、菜籽油和菜籽饼中三甲胺含量逐渐升高,在220℃下烘炒20 min时,菜籽油中三甲胺含量达到最高值(552.0μg/kg);随烘炒温度的升高和烘炒时间的延长,芥子碱和甘磷酸胆碱含量总体呈下降趋势,而胆碱和甜菜碱含量呈上升趋势。综上,热榨菜籽油加工过程中,可以优先选用产生三甲胺含量较少的芥菜型油菜籽为原料,对油菜籽进行前处理以减少三甲胺前体物质的含量,或者在保证菜籽油风味的基础上尽可能降低烘炒温度和缩短烘炒时间。