基于外泌体多miRNA表达水平构建的子痫前期风险预测模型效能分析

目的 探讨基于多个外泌体微小RNA(miRNA)表达水平构建子痫前期(PE)风险模型的可行性,并验证其对PE的预测效能。方法 选择2019年6月—2021年12月建档且孕周≤20周的孕妇1 037例作为研究对象,入组后收集所有患者首次建档的一般资料及实验室检查资料。通过qRT-PCR分析所有样本中外泌体miRNA表达情况(包括miR-155-5p、miR-215-5p、miR-203a-3p、miR-199a-5p及miR-125a-3p)。而后对所有患者随访至妊娠结束,统计随访期间PE发生情况并根据结果将患者分为PE组及对照组。使用Cox回归分析PE的影响因素,以ggrisk包构建多miRNA风险模型,并采用受试者工作特征(ROC)曲线评估所构建模型对PE的预测效果。结果 截至2022年10月31日随访结束,最终完成随访974例(93.92%)。PE组65例和对照组909例。PE组年龄、孕前体质量指数(BMI)、孕12周腰围均大于对照组,吸烟史及饮酒史占比高于对照组(P<0.05)。PE组三酰甘油、低密度脂蛋白胆固醇、总胆固醇、丙氨酸转氨酶、天冬氨酸转氨酶、血小板分布宽度、平均血小板体积、血红蛋白、miR-155-5p、miR-199a-5p、miR-215-5p水平均高于对照组,而促甲状腺激素、miR-125a-3p及miR-203a-3p水平低于对照组(P<0.05)。miR-125a-3p、miR-155-5p、miR-199a-5p、miR-203a-3p及miR-215-5p表达水平为PE发生的独立预测因子(P<0.05)。由上述外泌体miRNA构建的风险预测模型在PE发生方面具有良好的预测价值(AUC=0.998,P<0.001),敏感度为96.92%(63/65),特异度为93.94%(854/909)。结论 miR-125a-3p、miR-155-5p、miR-199a-5p、miR-203a-3p及miR-215-5p与PE的发生相关,以上述外泌体中5个miRNA构建的PE预测模型效果较好。

COPD细胞微环境体外模型建立的思路与方法

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)是危害公众健康的重大慢性疾病。COPD病理机制复杂,细胞微环境改变是其病理生理的重要组成部分。细胞培养技术是研究COPD病理机制及药效药理评价的重要工具。该文介绍了肺内细胞微环境的基本构成,COPD病理进程中细胞微环境变化,总结了细胞微环境体外模型在COPD机制研究中的应用,提出COPD细胞微环境体外模型建立的思路与方法。

牛支原体体外肺精准切片感染模型的建立

本研究旨在建立一种牛支原体体外感染模型-牛肺组织精准切片(precision-cut lung tissue slices,PCLS)感染模型。采集2月龄犊牛新鲜肺脏,经低熔点琼脂糖灌注、固定后,使用振动切片机制成厚度为250μm的牛PCLS,利用牛支原体野毒株HB0801(P1)及其传代致弱株P150以108 CFU·孔^(-1)的剂量进行体外感染,分别经qRT-PCR、乳酸脱氢酶(LDH)细胞毒性试验、3D荧光显微镜全景扫描、免疫组化等技术评估牛支原体在PCLS中的感染效果。结果显示正常PCLS在体外培养72 h后,细胞活力可维持在60%以上,组织形态学观察PCLS边缘清晰,肺泡结构正常;qRT-PCR检测牛支原体强、弱菌株在PCLS中的基因拷贝数,发现二者均可存活和增殖,免疫组化观察牛支原体主要定位于PCLS的肺泡腔周围以及支气管间隙,LDH试验检测发现牛支原体强、弱菌株感染18 h出现细胞毒性反应,二者均可诱导PCLS产生促炎因子IL-1β和IL-8,且强毒株诱导水平显著高于弱毒株(P<0.05)。本研究初步建立了牛支原体PCLS体外感染模型,提供了一种可模拟牛支原体体内感染试验的离体模型,为今后研究牛支原体与宿主相互作用提供借鉴和参考。

基于微流控芯片和仿软骨水凝胶的软骨体外模型

目的纳米药物在骨关节炎(osteoarthritis,OA)软骨损伤修复方面展现出巨大潜力,其修复作用不仅受软骨微观结构和内部关节滑液流动的影响,还受外部力学加载的动态调控。由于真实人体关节软骨环境极其复杂且是动态变化的,纳米药物的作用难以在体评估,相关规律和机制尚不明确。有鉴于此,本研究拟结合微流控芯片与仿软骨水凝胶构建可同步模拟真实软骨微观结构与力学环境的微流控软骨模型,为纳米药物治疗OA软骨损伤提供有效的体外分析平台。方法首先,基于天然软骨的微观结构和化学组成,结合液滴微流控技术,设计并制备具有类软骨陷窝微观结构且力学性能可控的水凝胶;其次,模仿人类关节结构,基于所发展的仿软骨水凝胶和微流控芯片构建微流控软骨模型;最后,结合显微粒子图像测速实验和细胞实验,验证所构建软骨模型的有效性和可靠性,进一步探索力学加载与纳米药物的协同效应在OA治疗方面的作用及机制。结果构建同步模拟真实软骨微观结构与力学环境的微流控软骨模型,揭示力学加载与纳米药物协同调控OA软骨修复的作用规律及潜在力学生物学机制。结论本文工作可为定量评估纳米药物并优化递送策略,进而改善OA药物治疗效果提供科学依据。

基于多维0/1D-3D耦合模型的PCI术后患者增强型体外反搏治疗的血流动力学响应研究

目的增强体外反搏(EECP)促进经皮冠状动脉介入治疗(PCI)预后,但其具体的生物力学作用尚不清楚。为了揭示EECP治疗机制,同时进一步探索支架的几何特征与患者生理特征对血流动力学环境的影响,研究了EECP治疗过程中在植入支架的冠状动脉的血流动力学变化。方法通过此0D-1D模型使用多处冠脉的实时的血流速度,获得更精确的冠状动脉流量。然后,将流量作为真实形状的冠脉的3D模型的边界条件,通过仿真计算各种血流动力学参数。进而为了了解血流动力学环境对包括支架的几何特征(即支架长度、直径和曲率)以及患者人口统计数据(如身高、年龄、体重)的响应规律,在理想模型的基础上,亦建立了多维0/1D-3D耦合模型。结果在EECP的影响下,时间平均壁面剪应力(TAWSS)、横向壁面剪应力(Trans WSS)呈上升趋势,而相对滞留时间(RRT)呈下降趋势。最后,整合受试者的生理特征以及支架的几何特征,根据数值结果开发一种基于混沌多项式展开的替代模型,为快速临床决策提供了有价值的工具。结论描绘了EECP治疗期间冠脉支架复杂环境中的血流动力学改变,阐明了支撑其治疗效果的机制。这项工作增进了对EECP治疗对植入支架冠脉的血流动力学影响的了解,努力弥合了研究与临床应用之间的鸿沟。

食源性致病菌感染体内外肠道模型研究进展

体内外肠道模型是研究食源性致病菌的重要科学工具之一,已被广泛应用于食源性致病菌感染的致病机理、基因表型、耐受性、免疫反应和疫苗开发等研究领域。目前,国内外对食源性致病菌肠道模型的研究已有诸多进展,但缺乏较为系统的总结。本文对近年来研究食源性致病菌的体内外肠道模型进行了系统阐述。分别归纳了啮齿类、非人灵长类和其他一些动物模型在食源性致病菌研究中的应用进展,并系统阐述了细胞模型、肠道类器官等体外模型的研究进展及其应用价值和前景,最后分析和讨论了不同肠道模型在食源性致病菌研究中的优劣势。体内动物模型可全面评价食源性致病菌的宏观感染进程以及宿主免疫反应,但由于物种差异,结果不能完全适用于人类;体外三维细胞模型,尤其是肠道类器官和器官芯片,采用人体细胞,不存在种源差异,在研究食源性致病菌微观层面上的致病机制、细胞和组织趋向性方面潜力巨大。本文的进展研究,将为研究食源性致病菌提供科学依据和参考。

鸡肠上皮细胞体外模型的构建及应用

鸡肠上皮细胞作为体内更新最快的细胞,具有消化、吸收、分泌等重要的生理功能。细胞体外模型的建立为肠道疾病、营养物质的吸收消化机制及上皮细胞的凋亡、增殖、分化等研究提供了一套快速可靠的方法,为研究生理、营养、疾病控制及其他未知因素提供理想模型。本文对营养性添加、非营养性添加和病原微生物在肠上皮细胞中的研究作用机制进行综述,以期为禽业、兽药改良和研发提供参考。

体外循环小鼠模型研究进展

体外循环(ECC)技术可在一段时间内全部或部分代替心肺功能,在心脏外科手术及心肺衰竭患者的生命支持过程中起到了重要的作用。建立可靠的ECC动物模型有助于探究ECC过程对机体产生的影响,进而优化临床管理策略。近年来小鼠因其易获得、具有多种基因型、可重复性高等优点被选择用于建立ECC模型。然而,目前对于小鼠ECC模型建立的流程尚没有统一规范,因此有必要对现有的相关文献进行综述,从而为未来建立稳定的ECC模型提供理论基础。

ICU体外循环术后患者口腔黏膜压力性损伤列线图预测模型的构建

目的 筛选ICU体外循环术后患者口腔黏膜压力性损伤(OMPI)的危险因素,构建列线图预测模型。方法 选取2023年1-6月新疆某三甲医院ICU 455例体外循环术后患者为研究对象,依据是否发生OMPI将其分为发生组与未发生组。比较两组一般资料、临床资料、手术相关资料及气管导管相关资料,采用Logistic回归分析筛选ICU体外循环术后患者发生OMPI的危险因素,构建列线图预测模型,并对模型进行内部验证。结果 455例患者中135例(29.7%)发生了OMPI,Logistic回归分析显示,高血压史(OR=9.529,95%CI:2.685~33.089)、术后使用ECMO(OR=3.251,95%CI:1.380~7.662)、术前红细胞压积(40%~50%,OR=5.755,95%CI:1.703~19.453)、术前空腹血糖(7.1~11.0 mmol/L,OR=2.415,95%CI:1.717~4.975;>11.0 mmol/L,OR=3.401,95%CI:1.571~7.361)为独立危险因素(P<0.05);术中最低体温(OR=0.283,95%CI:0.214~0.374)为保护因素(P<0.05)。基于上述影响因素所构建的列线图预测模型AUC=0.883,灵敏度为86.7%,特异度77.2%。H-L检验显示:χ^(2)=3.848,P=0.871,列线图预测模型的区分度与校准度较好。校准曲线显示,模型预测的概率与实际观察形成的概率存在较好的一致性。结论 本研究构建的体外循环术后患者OMPI的列线图预测模型具有较好的风险预测能力,对临床工作具有实际指导意义。

大鼠正中开胸升主动脉根部阻断灌注心脏停搏液体外循环模型的建立

目的建立大鼠正中开胸模拟心肺转流(CPB)升主动脉根部阻断灌注心脏停搏液心脏停搏及复苏过程。方法选取10只成年雄性SD大鼠350~450 g,吸入诱导及腹腔注射麻醉后气管插管接小动物呼吸机辅助通气。右颈内静脉穿刺自制带侧孔引流管,尾动脉灌注建立体外循环,股动脉监测血压。CPB开始,正中开胸,暴露心脏,阻断升主动脉,经升主动脉根部灌注心脏停搏液,阻断30 min后开放升主动脉,予以氯化钙、小剂量肾上腺素、速尿,待血流动力学稳定及血气调整满意后停机。分别于CPB开始前、CPB开始、CPB 10 min、升主动脉阻断、阻断10 min、20 min、开放升主动脉、停机、停机后2 h采集血液进行血气分析并观察停机后大鼠血流动力学指标。结果7只大鼠成功建模,1只在开胸过程中呼吸心跳骤停,1只颈内静脉穿刺失败出血性休克死亡,1只颈内静脉插管过深刺激窦房结导致心脏骤停。转机时间(72±12)min,后并行时间(21±6)min,CPB期间红细胞压积显著低于基线生理值,各检测点血气均符合CPB正常标准要求。结论大鼠正中开胸CPB升主动脉阻断模型是一种成本低廉、稳定可靠的实验模型,可以作为心脏手术患者器官损伤、心肌保护等的替代研究。

头孢吡肟/阿维巴坦M-H肉汤中浓度测定方法学建立及在体外动态PK/PD模型中的应用

目的:建立头孢吡肟和阿维巴坦在Mueller-Hinton(M-H)肉汤中浓度测定方法,并于头孢吡肟/阿维巴坦体外动态药代动力学/药效学(phar-macokinetic/pharmacodynamic,PK/PD)模型中进行初步应用。方法:采用高效液相色谱法(HPLC)对M-H肉汤中头孢吡肟进行测定;采用液质联用法(LC-MS/MS)对M-H肉汤中阿维巴坦进行测定。建立头孢吡肟/阿维巴坦2.5 g q8 h给药方案下体外动态PK/PD感染模型,进行头孢吡肟/阿维巴坦抗碳青霉烯类耐药肺炎克雷伯菌(carbapenem-re-sistant Klebsiella pneumoniae,CRKP)抗菌作用研究。结果:头孢吡肟和阿维巴坦在0.5~120μg/mL和0.1~25μg/mL线性关系良好(r=0.999),定量下限浓度为0.5、0.1μg/mL,肉汤培养基中头孢吡肟和阿维巴坦的的提取回收率分别为88.0%~101.7%和90.9%~95.2%。日内、日间RSD均小于5.2%。在体外PK/PD模型中,头孢吡肟和阿维巴坦具有良好的拟合度,实测浓度在理论浓度的±20%范围内。对于MIC=8μg/mL和MIC=16μg/mL的CRKP,头孢吡肟阿维巴坦2.5gq8h的给药方案在24 h时菌落分别下降2.783 Log10 CFU/mL、1.325Log10CFU/mL。结论:本研究建立的头孢吡肟及阿维巴坦在肉汤中浓度测定方法灵敏度高、稳定性好。体外动态PK/PD模型显示头孢吡肟阿维巴坦常规给药下对MIC≤8μg/mL的CRKP具有较好的抗菌活性。

不同非纤维性碳水化合物/中性洗涤纤维日粮瘤胃体外发酵产气量模型的评估

试验旨在通过分析体外瘤胃发酵动力学的累积气体生成曲线,对比研究指数模型(Exponential)、冈珀茨模型(Gompertz)、逻辑模型(Logistic)、双池-逻辑模型(Dual-pool Logistic)的拟合效果及预测能力。配制3种不同非纤维性碳水化合物与中性洗涤纤维比例(NFC/NDF)(0.60、0.90、1.11)全混合日粮(TMR),以产气量观测值和预测值、均方误差(MSE)、确定系数(r^(2))、残差平均绝对偏差(RMAD)、平均百分比误差(MPE)以及相对效率(RE)等指标作为评判标准,筛选最佳TMR体外发酵产气量评估预测模型。结果表明:Dual-pool Logistic、Logistic、Gompertz、Exponential模型均可作为筛选不同NFC/NDF比例日粮的评估手段;Exponential模型和Dual-pool logistic模型的r^(2)最高,MSE和MPE最低;Dual-pool Logistic模型的RMAD最低,RE最大。综合来看,Dual-pool Logistic模型的效率最高,拟合度最好,评估瘤胃体外发酵产气量最为有效。

鸡球虫体外培养模型及应用研究进展

鸡球虫病是由艾美耳球虫寄生于鸡肠上皮细胞内所引起的一种寄生性原虫病,感染鸡体重减轻、营养不良、肠道损伤等,严重危害养鸡业的健康发展。球虫的生命周期包括从无性阶段到有性阶段的转换并局限于一个宿主。目前对球虫的研究主要包括在细胞生物学及其不同生命阶段的蛋白质表达和运输机制、宿主细胞入侵和宿主-寄生虫相互作用、新型药物靶标筛选等方面。鉴于研究问题的多样性,以及减少和取代动物试验的要求,建立高效的体外培养模型成为研究鸡球虫生物学特性、抗球虫疫苗和药物的基本条件。笔者重点阐述了鸡球虫体外培养模型及其在药物抗虫效果研究中的应用,包括鸡胚培养模型、二维培养模型(原代细胞培养模型、传代细胞系培养模型)及三维类器官培养模型。越来越多培养技术的突破为研究球虫生命周期阶段和干预策略开辟了新的途径,也为深入了解鸡球虫致病机制、抗球虫药物研发提供依据。

体外循环心脏手术后消化道出血风险预测模型构建及验证

目的:构建体外循环心脏手术后消化道出血的风险预测模型,并验证预测效果。方法:纳入2019年1月至2023年11月在山西白求恩医院心脏大血管外科行体外循环心脏手术的1002例患者,按照术后是否发生消化道出血分为消化道出血组(n=47)和非消化道出血组(n=955)。比较两组的临床资料,利用Logistic回归分析建立风险预测模型,应用ROC曲线和Hosmer-Lemeshowχ^(2)检验模型预测效果。采用Bootstrap法进行内部验证。结果:体外循环心脏手术后消化道出血风险预测模型纳入4个预测因子:主动脉阻断时间(OR=1.021,95%CI:1.012~1.030)、消化系统疾病病史(OR=5.710,95%CI:1.697~19.212)、使用主动脉内球囊反搏(OR=22.180,95%CI:5.870~83.808)、连续肾脏替代治疗(OR=12.159,95%CI:5.066~29.181)。模型公式:Logit(P)=-5.821+0.021×主动脉阻断时间+1.742×是否存在消化系统疾病病史+3.099×是否使用主动脉内球囊反搏+2.498×是否连续肾脏替代治疗。ROC的AUC为0.812(95%CI:0.746~0.877),灵敏度为64.6%,特异度为85.7%,Youden指数为0.503。经Bootstrap法进行内部验证,校正后一致性指数为0.813。结论:本研究构建的风险预测模型对体外循环心脏术后消化道出血具有良好的辅助预测效能,可以更快速地对患者进行评估,预测体外循环术后消化道出血的概率。

研究人员利用细胞重编程技术成功构建出研究晚发性阿尔兹海默病的体外模型

据Sun Z 2024年8月2日[Science,2024,385(6708):adl2992-adl2992.]报道,美国华盛顿大学医学院的研究人员成功研发了一种能够模拟阿尔兹海默病进程中衰老对神经元的影响且无需依赖侵入性的大脑活检的新方法。这一突破性进展有望深刻影响人们对这一疾病的理解,并为开发创新疗法开辟道路。

基于FBM行为模型的自动体外除颤器设计研究

目的依据FBM行为模型,研究如何提高自动体外除颤器的可用性和易用性,从而增加施救者对产品的使用率及成功率,为院外心脏骤停患者赢得更大的生存机会。方法通过对用户体验行为的深入分析,挖掘并总结救助者在救助过程中的体验痛点。依据FBM行为模型,增强施救者的意愿、简化施救的目标行为、并根据动机与能力的差异给予不同提示,从动机、能力、触发机制三方面探究劝导式设计下的自动体外除颤产品设计策略。结果通过劝导策略对自动体外除颤器进行功能规划,促使非专业人士在遇到心脏骤停患者的紧急情况下,也能够正确有效地使用自动体外除颤产品。结论FBM行为模型为提高自动体外除颤产品的可用性和易用性提供了有效的方法指导,进而提高院前复苏率,改善患者预后。

体外功能性肺组织模型构建、调控及在肺纤维化和COVID-19中的应用

肺纤维化是很多肺部疾病发生发展过程中出现的病理现象。近年出现的2019冠状病毒病(coronavirus disease 2019,COVID-19)引发的呼吸系统综合征也会出现弥漫性肺泡损伤,并诱发肺纤维化。因此,开展肺纤维化和COVID-19体外模型构建与调控研究在肺部疾病治疗和药物筛选方面意义重大。目前,现有研究已建立了多种体外肺组织二维、三维细胞培养模型,本文将全面概述这些模型的构建方法,并结合这些模型在肺纤维化及COVID-19中的应用研究,对体外肺组织模型在药物传递、高通量药物筛选及发病机制研究等生物医学领域中的应用前景进行综述,为其进一步研究提供参考。

子宫腺肌病体内外模型构建研究进展

子宫腺肌病(AM)是一种雌激素依赖性良性妇科疾病,常表现为异常子宫出血、痛经、性交困难和不孕,对生育能力和妊娠结局产生负面影响,严重影响AM患者的生存质量。目前AM发病机制尚不清楚,揭示其病因学、开发新型生物标志物以及寻找最佳治疗方案仍面临困难。由于人类实验在道德和伦理上的限制,构建与人类AM特征相一致或相似的体内外模型非常重要。AM的体外模型包括原代细胞、细胞系、类器官和微系统模型,体内模型包括自发模型、药物诱导模型、手术诱导模型和基因鼠模型等。尽管目前已有多种AM模型,但迄今为止仍无一种模型能完全模拟人类AM疾病特征,研究人员应根据实验需求和实验目的选择合适的模型。

非酒精性脂肪性肝炎AML-12体外模型建立

目的分析并评价不同比例浓度梯度OA/PA诱导的非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis,NASH)炎症体外模型。方法通过采用不同比例浓度梯度OA/PA(2∶3或2∶1)诱导AML-12细胞建立NASH炎症体外模型;收集细胞OA/PA(500μmol/L∶250μmol/L)诱导AML-12株CCK-8检测细胞毒性或存活率;油红O染色观察其胞内脂肪变性;qRT-PCR或Western blotting检测细胞内TNF-α、IL-6和TGF-β1 mRNA含量。结果得出不同比例浓度的OA/PA混合药物刺激24 h或48 h后,OA/PA以2∶1比例(500μmol/L+250μmol/L)等摩尔比混合后,细胞毒性明显低于2∶3的OA/PA(200μmol/L+300μmol/L)浓度(P<0.05);刺激48 h后,模型组细胞内脂滴及IL-6和TNF-αmRNA和蛋白表达水平均显著升高(P<0.05)。结论以2∶1比例的OA(500μmol/L)/PA(250μmol/L)混合药物诱导下成功建立NASH炎症AML-12体外模型。

离体拇外翻动物模型在骨科教学中的应用

目的研究猪离体拇外翻动物模型在骨科教学中的应用效果。方法选取2021年3—9月在阳泉市第一人民医院住培的22名住培学员作为研究对象,根据随机数字表法将其分为将传统教学组及离体动物模型教学组,每组11名。所有住培学员均为第一次学习外科学骨科部分课程,相同教师授课。传统教学组通过幻灯片或正常骨骼模型辅助教学,教学时长为2课时,每节课时50 min。离体动物模型教学组在传统教学的基础上,结合猪离体动物模型,通过授课教师对使用器械及离体动物模型的讲解,使住培学员对对拇外翻的骨骼结构、周围软组织建立初步认识,同时辅导住培学员在模型上进行手术操作,以加深对该疾病的理解,提高实践动手操作能力,教学时长为2课时,每节课时50 min。结课后统计考试成绩及教学满意度。结果传统教学组住培学员的住培学员成绩为(81.25±2.58)分,教学满意度评分为(42.65±3.15)分。离体动物模型教学组住培学员的住培学员成绩为(87.60±3.52)分,教学满意度评分为(47.25±2.21)分。离体动物模型教学组优于传统教学组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论采用猪离体动物模型可以让住培学员更加直观地观察和理解拇外翻的解剖结构、手术原理,可以有效提高住培学员成绩,提升教学满意度,改善教学质量。