微生物群-肠-脑轴失调的磁共振成像研究进展

肠-脑轴是一个双向的信息交流通路,肠道微生物群作为肠-脑轴的关键调节因子之一,不仅参与维持肠道稳态和调节肠道功能,还可以通过肠神经系统与大脑直接交流并相互传递信息。目前已有研究证实肠道微生物群的失调可能与神经退行性疾病、精神心理及代谢性疾病之间存在联系,但其背后的作用机制仍未阐明清楚。本文围绕磁共振成像技术在肠道微生物群失调与神经退行性疾病、精神心理及代谢性疾病的作用及研究进展,综述了肠道菌群与脑结构及功能的关联性,旨在探究肠道微生物在疾病中的作用机制以及为临床治疗提供理论支持。

磁共振成像预测卵巢癌生物学标志物的研究进展

卵巢癌起病隐匿,早期诊断率低且预后差。生物学标志物的不断发现对卵巢癌的治疗监测和指导靶向药物使用越发重要,但其大多有创。而扩散加权成像、动态对比增强MRI、分子MRI等MRI技术无创地预测卵巢癌生物学标志物及靶向监测治疗疗效,可为临床的治疗决策提供新的诊疗思路并减少患者的有创损伤。另外,由于卵巢癌发病机制和靶向药物研究的快速发展,功能成像及靶向分子成像对卵巢癌的临床诊疗越发重要,故今后功能成像、靶向分子成像技术及靶向分子探针的研发使用显得十分必要和紧迫。本文就不同MRI技术,如扩散加权成像、动态对比增强MRI、分子MRI及影像组学和人工智能在预测卵巢癌生物学标志物方面的研究进展进行阐述,为卵巢癌临床治疗反应监测、指导靶向药物使用提供新的思路。

基于共振能量转移的生物传感器用于环境检测的研究进展

共振能量转移(RET)是从受激或自发光供体到邻近基态受体(生色团猝灭剂或荧光团)的非辐射能量转移.利用该原理构建的生物传感器具有高灵敏度、高选择性、自动校正的特点,在环境检测领域具有巨大的应用潜力.本文综述了目前RET生物传感器在环境检测领域(包括重金属、阴离子、有机污染物、生物毒素和病原微生物的检测)的研究进展,并针对不同环境污染物分析了RET传感体系的构建特点,最后探讨了基于RET的生物传感器在环境领域应用所面临的挑战,并对其未来发展前景进行了展望.

动态增强磁共振成像结合DWI与非小细胞肺癌恶性生物学行为的关系及预测预后的价值

目的:探究动态增强磁共振成像(DCE-MRI)、磁共振扩散加权成像(DWI)参数与非小细胞肺癌(NSCLC)恶性生物学行为的关系及联合预测NSCLC预后的价值。方法:选取2020年1月至2022年1月江苏省连云港市第一人民医院120例NSCLC患者作为研究组,另选同期、同年龄段120例良性肺结节患者作为对照组,均行DCE-MRI、DWI检查;比较两组DCE-MRI参数[容积转移常数(K^(trans))、速率常数(K_(ep))、血管外细胞外间隙体积百分比(V_(e))]、DWI参数[表观弥散系数(ADC)],并比较研究组不同恶性生物学行为患者DCE-MRI、DWI参数,分析DCE-MRI、DWI参数与研究组恶性生物学行为的相关性;比较研究组1年后不同预后患者临床资料及DCE-MRI、DWI参数,通过Lasso回归及logistic回归分析预后不良的预测因素,根据预测因素构建预后不良的Nomogram预测模型,并对该模型进行验证。结果:研究组K^(trans)、K_(ep)、V_(e)较对照组高,ADC较对照组低(P<0.05);不同肿瘤直径、淋巴结转移、临床分期、Ki-67指数患者K^(trans)、K_(ep)、V_(e)、ADC比较,差异有统计学意义(P<0.05);研究组K^(trans)、K_(ep)、V_(e)与肿瘤直径、淋巴结转移、临床分期、Ki-67指数呈正相关关系,ADC与肿瘤直径、淋巴结转移、临床分期、Ki-67指数呈负相关关系(均P<0.05);预后不良患者肿瘤直径、淋巴结转移、临床分期、Ki-67指数、K^(trans)、K_(ep)、V_(e)、ADC与预后良好患者比较,差异有统计学意义(P<0.05);Lasso回归选出6个预测因素:淋巴结转移、临床分期、K^(trans)、K_(ep)、V_(e)、ADC,logistic回归证实淋巴结转移、临床分期、K^(trans)、K_(ep)、V_(e)、ADC均与NSCLC预后不良显著相关(P<0.05);将以上因素构建NSCLC患者预后不良的Nomogram预测模型,预测预后不良的AUC为0.915,校准度、临床决策曲线(DCA)显示具有较好的一致性和临床效用。结论:DCE-MRI(K^(trans)、K_(ep)、V_(e))、DWI参数(ADC)与患者淋巴结转移、临床分期有关,以上因素构建的预后不良Nomogram预测模型具有良好的预测价值。

心率变异性生物反馈调节自主神经系统的机制及应用

背景:心率变异性生物反馈是采用共振频率下的深慢呼吸方式在心血管系统中引起有节奏的高幅度振荡,从而刺激和锻炼自主神经反射及压力反射的一种呼吸训练方式。然而,目前的研究尚未系统综述心率变异性生物反馈是如何调节自主神经功能并产生作用的。研究者们对心率变异性生物反馈的机制缺乏全面认识,且对其应用进展及方案尚不完全清楚。目的:对国内外现有的心率变异性生物反馈对不同人群症状影响的试验研究进行梳理,介绍心率变异性生物反馈调节自主神经系统的机制及应用进展。方法:以“心率变异性生物反馈,共振呼吸,自主神经,心率变异性,生物反馈,呼吸训练”“Heart rate variability biofeedback,Resonance breathing,Heart rate variability,Autonomic nerve,Breathing training,Chronic diseases,Mental illness,biofeedback”等为检索词在中国知网、万方、PubMed及Web of Science等文献数据库进行检索,根据纳入和排除标准共获得相关文献75篇。结果与结论:①机体的振荡系统与共振系统是心率变异性生物反馈产生作用的前提,振荡反映了外部刺激和自身调节的反射系统的运作,共振则是两个系统的同步振荡引起更高的振幅运作。②交感神经和副交感神经平衡是维持稳定的内环境的前提,自主神经系统紊乱会伴随心率变异性降低并与相关疾病的进展密切相关。心率变异性生物反馈是基于心血管系统的共振特性,以共振频率下的深慢呼吸方式在心血管系统中引起有节奏的高幅度振荡,改善交感和副交感系统反射的调节功能,增强两个系统之间的平衡调节。③心血管系统共振的两个主要机制是压力反射闭环通路和呼吸性窦性心律失常,两个机制以及压力反射特有的延迟共同作用导致在共振频率节奏的呼吸时,心率与呼吸呈现0°相位角的振荡,血压与呼吸呈现180°相位角振荡,是一种易操作、效果好的周期性刺激人体心血管振荡系统的训练方法。④目前心率变异性生物反馈大多应用于心理疾病、慢病以及体育领域,但其存在干预机制及功效不清,干预内容、干预频率及干预时间存在差异,未有研究针对不同类型人群对应的干预方式做相关综述研究。⑤心率变异性生物反馈作为一种非药物、非侵入性的干预手段,可以显著提高心率变异性,调节交感神经与副交感神经平衡,改善自主神经系统的稳定性和弹性。未来建议探索其诱发心血管共振通路的机制与应用情况,添加长期随访,以评估其在不同领域中的长期应用价值,为一些复杂疾病的综合治疗提供新的方向和策略。

磁共振弹性成像及其在脑疾病中的应用

磁共振弹性成像(magnetic resonance elastography,MRE)是一种通过外界激励将剪切波动传递到所测量的软组织中,采用磁共振成像记录波动位移,并基于波动特征对软组织的力学参量进行估计的方法.脑组织的力学参量,尤其是粘弹参量与其生长、老化和疾病密切相关.本综述首先介绍MRE的理论原理以及软组织粘弹性的物理意义和表示方法,并以脑组织MRE为例说明MRE的技术方法及其扫描过程.其次,针对脑肿瘤和神经退行性疾病等典型的脑疾病,介绍MRE在临床研究中的应用,说明粘弹参量作为脑科学基础研究和疾病诊断的新生物标志物的意义.最后,对MRE在脑疾病和脑科学的应用相关研究热点开展了讨论.

金纳米颗粒的特性及其应用于生物传感体系的研究进展

金纳米颗粒(AuNPs)具有独特的理化性质、良好的生物相容性和易功能化的特点,成为生物传感领域的研究热点。本文综述了AuNPs的合成、主要特性和表面功能化,以及它在各种传感体系中的应用研究进展。

磁共振造影剂超顺磁性氧化铁纳米粒在生物医学中的应用研究进展

纳米技术的飞速发展为解决医疗领域的难题提供了新思路^([1]),而纳米医学是将纳米技术与制药和生物医学相结合以开发效率更高、安全性和毒理学特征更好的药物和显像剂的一个新兴领域^([2]).超顺磁性氧化铁纳米粒子(Superparamagnetic iron oxide nanoparticles,SPION)是美国FDA批准的纳米粒子之一,具有合成简单、生物相容性好、功能性强、可用多种化学试剂进行表面修饰等优点,可应用于磁共振成像(Magnetic resonance imaging,MRI)、磁粒子成像(Magnetic particle imaging,MPI)、磁热疗、靶向治疗、生物传感及再生医学等多种医学领域^([3-7]).本文就MRI造影剂SPION在生物医学中的应用研究进展进行了综述.

DCE-MRI血流动力学参数在高、低级别胶质瘤鉴别中的应用及其与分子生物学标记物水平的相关性

目的:探讨动态增强磁共振成像(DCE-MRI)血流动力学参数在高、低级别胶质瘤鉴别中的应用,分析其与分子生物学标记物水平的相关性。方法:选取86例脑胶质瘤患者为研究对象。以病理结果作为金标准,按WHO肿瘤分类标准,将其分为低级别组(n=41)、高级别组(n=45),获得常规和动态增强MRI扫描参数数值,通过受试者工作特征曲线(ROC)分析DCE-MRI血流动力学参数对高、低级别胶质瘤的鉴别价值,Pearson分析各血流动力学参数与癌组织分子生物学标志物的相关性。结果:高级别组DCE-MRI血流动力学参数Ktrans、Kep、Ve水平均高于低级别组(P<0.05);高级别组与低级别组Vp水平比较,差异无统计学意义(P>0.05);DCE-MRI血流动力学参数Ktrans、Kep、Ve联合检测鉴别高、低级别脑胶质瘤ROC曲线下面积(AUC)为0.927,高于单独检测AUC(0.822、0.803、0.785),敏感度为91.11%、特异度为80.49%(P<0.05);高级别组脑胶质瘤分子生物学标记物VEGF mRNA、Ki-67 mRNA表达水平高于低级别组(P<0.05);Pearson相关性分析显示,脑胶质瘤DCE-MRI血流动力学参数Ktrans、Kep、Ve水平与癌组织VEGF mRNA、Ki-67 mRNA表达水平正相关(r=0.522、0.415、0.323、0.483、0.376、0.274,P<0.05)。结论:高级别脑胶质瘤DCE-MRI血流动力学参数Ktrans、Kep、Ve水平均高于低级别胶质瘤,且与癌组织分子生物学标记物VEGF、Ki-67表达水平正相关,可用于临床高、低级别脑胶质瘤鉴别。

基于核磁共振技术的生物炭改性土的渗透特性分析

在微观孔隙结构测试方法中,核磁共振(NMR)测试技术具有测试孔隙范围广、测试速度快等优点.而压汞测试技术能够定量地研究土体孔隙分布形态和孔径大小,但测试周期较长.因此,提出基于压汞数据刻度核磁共振T_(2)谱曲线的方法,利用该方法定量地研究不同生物炭掺量改性黏土的孔隙结构特征及其对渗透特性的影响机制.研究结果表明:随着生物炭掺量的增加,生物炭-黏土混合土的饱和渗透系数是逐渐增大的.添加生物炭改变了黏土的孔隙结构特征.对于纯黏土,T_(2)分布曲线呈单峰结构.随着生物炭掺量的增加,T_(2)分布曲线呈双峰结构,T_(2)谱右移,峰值T_(2)逐渐增大.结合T_(2)值与孔隙半径成正比的关系,可定性判断随着生物炭掺量增加,土样的最可几孔径是增大的.通过压汞数据与核磁共振T_(2)谱之间的转换系数C值,获得了峰值T_(2)对应的最可几孔径大小,分析了生物炭改性土孔隙结构特征的变化对宏观渗透系数变化的影响机理.

蔗渣生物炭对岩溶峰丛洼地石灰土土-水特征曲线的影响

岩溶地区岩石裸露、土壤浅薄且持水能力较低,其土壤水分保持和运动状况是其水土漏失治理的重要因素。生物炭拥有多孔结构和高比表面积,能改变土壤持水能力,但其种类、粒径、添加量和土壤类型等因素对土壤持水能力产生正面或负面作用,为了研究添加不同比例蔗渣生物炭对岩溶峰丛洼地石灰土持水特性的影响,选取位于广西河池地区岩溶峰丛洼地的石灰土壤作为试验样本,分别添加不同比例生物炭(0%,2%,4%,6%),利用滤纸法测定生物炭-石灰土混合土在0~40MPa吸附能力下土水特性曲线,并使用扫描电子显微镜(SEM)和核磁共振波谱法(NMR),观察生物炭-石灰土混合土的微观孔隙结构。研究结果表明:当土壤含水量超过30%时,不同比例生物炭掺入量的持水能力相似,土壤的持水性并不会随着生物炭掺入量的增加而持续提升。在添加生物炭0%,2%,4%时混合土的持水能力是在逐渐提高的,添加4%和6%时混合土的持水能力基本一致,这表明添加生物炭存在一个最优值和适用范围。建议岩溶峰丛地区石灰土含水率在30%以下时,施加4%~6%的蔗渣生物炭,可提高土壤的持水能力。

氢质子磁共振波谱在轻度认知障碍中的研究进展

轻度认知障碍(mild cognitive impairment,MCI)是一种认知障碍症候群,许多轻度认知障碍患者处于阿尔茨海默病或其他痴呆的前驱期。氢质子磁共振波谱(hydrogen proton magnetic resonance spectroscopy,1H-MRS)可对MCI患者病理产物进行追踪和分析,为临床干预、延缓病情发展提供可靠依据。本综述着重探讨1H-MRS在MCI早期诊断中的研究进展,寻找诊断MCI有效影像生物标志物。首先,介绍1H-MRS技术的影像机制和研究现状;其次,揭示基于1H-MRS技术进行MCI研究的影像生物指标异常,寻找1H-MRS标志物的特异性;最后,探讨分析MCI显著脑区(海马和后扣带回)1H-MRS指标异常情况。

肝细胞癌生物学行为的相关影像学研究

肝细胞癌(HCC)的预后与其生物学行为密切相关,影响HCC生物学行为的主要因素包括肿瘤分化程度、微血管侵犯、病理分子亚型及肿瘤免疫微环境,但对这些因素的评估都是基于术后的病理结果,无法在术前进行在体、无创性评估。随着影像学技术的发展和完善,有较多文献报道了影像学无创性评估HCC生物学行为的研究结果,以期为术前在体评估HCC的侵袭性和预测患者的预后提供新的手段。本文对HCC生物学行为的相关影像学研究进行综述。

二氢苯并呋喃衍生物的合成及核磁共振研究

采用直接缩合法先制备苯并呋喃衍生物普卡必利,进一步合成普卡必利琥珀酸盐,并获得微量药物杂质普卡必利-N-氧化物.结合液体核磁共振一维和二维谱(^(1)H、^(13)C、DEPT135、DEPT45、DEPT90、^(1)H-^(1)H COSY、^(1)H-^(13)C HSQC、^(1)H-^(13)C HMBC)对普卡必利、普卡必利琥珀酸盐和普卡必利-N-氧化物的氢和碳信号进行系统的核磁共振对比研究.

微生物生态研究中基于BIOLOG方法的数据分析

BIOLOG微平板法作为一种方便快速的微生物检验技术,已广泛应用于环境微生物检测,微生物生态研究等方面,发挥着越来越重要的作用。该方法可以获得关于微生物群落碳源利用能力的大量数据,反映出关于微生物活性的丰富信息。然而大量的数据也对解释和分析提出了挑战,分析了应用于BIOLOG产生数据的统计分析方法,对常用的AWCD值计算,多样性指数计算,主成分分析(PCA),聚类分析,相关、回归等方法深入探讨,阐述各自的功能、不足以及在应用中容易出现的问题。另外也对一些不常见的方法,如非参数多元分析(Non-Parametric version of MANOVA/Permutation version of MANOVA)、动力学参数分析、多元回归树、典范对应分析等也进行了讨论。通过对不同方法应用目标和原理的分析论述了各自优缺点,对微生物研究中基于BIOLOG方法数据分析的选择应用提供参考。

不同森林土壤微生物群落对Biolog-GN板碳源的利用

应用Biolog方法研究了不同森林恢复类型(人工恢复的湿地松林、杉木林、油茶林和自然恢复的天然次生林)土壤微生物群落对Biolog-GN板不同类型碳源的利用情况,结果表明,自然恢复的天然次生林土壤微生物群落的碳源代谢能力比3种人工林强,其次是油茶林.4种森林类型土壤微生物群落比较偏好、利用率较高的3类碳源是糖类、羧酸类和氨基酸类.对4类森林恢复类型土壤微生物群落具有分异作用的主要碳源类型亦为糖类、羧酸类和氨基酸类,这3类碳源是研究森林恢复后导致土壤微生物群落变化的敏感碳源.

Biolog微生物自动分析系统——细菌鉴定操作规程的研究

Biolog微生物自动分析系统是美国Biolog公司研制开发的新型自动化快速微生物鉴定系统,以细菌对微平板上95种碳源的利用情况为基础从而进行微生物鉴定。目前我国已经累计引进100余台,但使用率较低。文中在总结实践经验的基础上,参阅最新Biolog系统操作手册4.2版和国家微生物资源平台技术规程的统一格式,研究制定了细菌鉴定的操作规程,以规范系统使用,获得准确鉴定结果,尽快提高我国Biolog系统的应用水平。

Biolog-ECO解析黄瓜连作营养基质中微生物群落结构多样性特征

【目的】营养基质栽培作为一种有效缓解土壤连作障碍的栽培方式而被广泛应用,但随着栽培年限增加,也会表现出连作障碍现象。目前针对营养基质连作障碍产生机理的研究相对较少,生产上主要采用更换营养基质的方式维持生产力,造成大量的资源浪费。本研究从微生物群落功能多样性方面探索营养基质连作障碍产生机理,为找到合理修复营养基质的方法奠定基础。【方法】以日光温室黄瓜槽式连作栽培的营养基质(稻草+土壤+膨化鸡粪)为试材,采用Biolog-ECO方法计算Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数、Mc Intosh指数及丰富度指数,进而揭示微生物群落结构多样性,采用主成分分析法探索不同连作茬次营养基质中微生物群落结构变化的特征与规律。【结果】黄瓜平均单株产量随着连作茬次的增加在连作第5茬达到最高值,连作11茬显著低于第1茬水平。营养基质p H随着黄瓜连作茬次的增加逐渐降低,连作13茬时显著低于其他茬次。有机碳、速效氮、磷、钾含量均在连作第5茬的营养基质中含量达到最高值;连作第11茬时,速效氮及速效钾含量显著低于第1茬;有机碳和速效磷含量则在连作第13茬显著低于第1茬。微生物群落碳代谢主成分分析结果显示连作7茬以后营养基质中微生物碳源利用情况与之前各茬次间差异显著。微生物群落多样性指数结果表明,香农指数、Mc Intosh指数及丰富度指数均在连作第5茬达到最大值,香农指数和丰富度指数在第11茬开始显著低于第1茬,Mc Intosh指数在第13茬显著低于1茬。同时,随着连作茬次的增加,营养基质中微生物对单一碳源L-精氨酸、D-半乳糖内酯、吐温40、吐温80、丙酮酸甲脂、甲基D葡萄糖苷、N-乙酰基-D-葡萄胺的代谢活性明显降低;而对L-天冬酰胺酸、2-羟基苯甲酸、4-羟基苯甲酸、腐胺、D-甘露醇的代谢活性明显提高。【结论】采用营养基质栽培黄瓜,连作第5茬黄瓜产量显著高于其他茬次,微生物碳代谢能力、微生物多样性各项指标及对单一碳源的高利用碳源数均在各茬次中最高;在连作第11茬后微生物碳代谢能力显著下降,微生物多样性水平显著降低,微生物对羧酸类碳源利用率明显提高,说明偏好羧酸类碳源微生物种群得到富集,微生物群落结构发生单一化现象。

BIOLOG在土壤微生物群落功能多样性研究中的应用

微生物功能多样性信息对于明确不同环境中微生物群落的作用具有重要意义 ,而微生物群落的定量描述一直是微生物学家面临的最艰巨的任务之一。目前 ,以群落水平碳源利用类型为基础的BIOLOG氧化还原技术为研究土壤微生物群落功能多样性提供了一种简单、快速的方法 ,并得以广泛应用。但它仍然是一种以培养为基础的方法 ,显示的代谢多样性类型也不一定反映整个土壤微生物群落的功能多样性。因此 ,这种方法优点明显 ,缺陷也存在 ,并且在应用过程中还有很多关键的操作要点与技巧。本文综述了BIOLOG研究土壤微生物群落功能多样性的原理、BIOLOG研究土壤微生物群落功能多样性的方法与技巧、应用过程中容易产生的问题及可能克服的办法 ,同时还提出了值得进一步研究的问题。旨在促进对BIOLOG测定土壤微生物群落功能多样性的了解 ,为正确运用这种方法开展土壤微生物群落功能多样性研究提供科学依据和理论指导。