获得性异位骨化的分子生物学机制

背景:异位骨化是一个动态发展的过程,临床中不同亚型的异位骨化具有不同病因或诱导因素,但在异位骨化中后期进展阶段又表现出相似的病理过程,其中由于创伤等因素引起的获得性异位骨化具有较高的发病率。目的:对近年获得性异位骨化发生发展相关分子生物学机制研究进行综述。方法:以“分子生物学,异位骨化,机制”为检索词在中国知网、万方医学数据库进行检索,以“molecular biological,heterotopic ossification,mechanisms”为检索词分别在PubMed、Embase、Web of Science及Google Scholar数据库进行检索,检索时限为2016年1月至2022年8月,并根据获得文献进行补充检索,对所得文献进行筛选,最终纳入131篇文献进行综述分析。结果与结论:①获得性异位骨化的发生和发展是一个动态的过程,具有一定的隐匿性,因此该疾病的诊疗有一定的困难。②文章通过综述国内外相关文献,发现获得性异位骨化涉及骨形态发生蛋白、转化生长因子β、Hedgehog、Wnt及mTOR共5条主要信号通路,同时在局部微环境中涉及到Runx2、血管内皮生长因子、缺氧诱导因子、成纤维细胞生长因子及Sox9共5项核心枢纽因子,核心机制可能是不同信号通路之间的相互作用,影响机体成骨细胞前体细胞、成骨细胞微环境以及与此相关的细胞因子,进而影响机体骨代谢并导致获得性异位骨化的发生。③未来可以以异位骨化相关单细胞的成骨内稳态为研究方向,以成骨细胞前体细胞-成骨微环境-信号通路及细胞因子作为研究要素,探索各部分要素在不同时空条件下的特征,比较不同种类、不同个体细胞成骨内稳态异同,从整体视角观察异位骨化分子信号网络调控机制,有利于未来临床防治异位骨化新方法的探究。④以中医药及靶向治疗为代表的治疗方法是近年的研究热点,如何将中医药与体内成骨稳态联系,并与靶向治疗相结合,也是未来研究方向之一。⑤目前获得性异位骨化的研究仍多限于基础实验研究,临床防治方法仍存在疗效不确切及不良反应明显等缺陷,相关靶向防治药物临床应用安全性及有效性仍有待验证,如何以基础实验研究为基础,结合发生发展机制,为临床防治提供新方向将是未来研究的重点。

骨骼肌中卫星细胞衰老生物学机制及潜在的应对策略

背景:卫星细胞是一种肌源性干细胞,位于肌纤维膜与基底膜之间,但尚未有综述完全揭示卫星细胞衰老机制及其潜在应对策略,这对于当前减缓骨骼肌老化的策略应用难以起到有效的指导效果。目的:综述骨骼肌中卫星细胞衰老的机制及其相关减缓其衰老的应对策略。方法:检索各数据库时间截至2023年5月,包括Web of Science、PubMed、中国知网、万方和维普数据库。英文检索词:“Skeletal muscle,satellite cells,aging,mechanism,solution strategye”;中文检索词:“骨骼肌,卫星细胞,衰老,老化,机制,应对策略”。经过严格按照纳入和排除标准进行筛选,最终纳入78篇文献进行综述分析。结果与结论:①卫星细胞位于肌纤维膜与基底膜之间,具有增殖和分化潜能,通常处于静息状态,但在肌肉组织受刺激时会被激活并参与修复和恢复正常组织结构的过程,衰老会导致卫星细胞数量减少,并引发肌力和耐力的下降等症状。②卫星细胞衰老的机制主要涉及再生能力下降、串扰能力随生态位变化、年龄依赖性损失和异质性变化,衰老的卫星细胞数量减少以及活性降低会导致肌肉再生速度变慢和损伤恢复时间增加,且在分化过程中可能出现错误,从而导致肌肉质量下降和功能退化。③针对卫星细胞衰老的应对策略主要包括调节体内卫星细胞的受体环境、外源手段干预促进卫星细胞再生、人体肌肉模型构建和运动和饮食干预诱导卫星细胞增殖等,这些策略具有一定的潜力,可以为卫星细胞的再生和治疗骨骼肌疾病提供新的思路和方法。④未来的研究建议深入探究卫星细胞衰老机制,探究卫星细胞与生态位之间的相互作用,研究卫星细胞与免疫系统和线粒体功能等因素的关系,开发应用人体肌肉模型来提高研究深度和准确性。

基于“肾主生殖”理论探讨中医治疗DOR型不孕症的生物学机制

在中医学“肾主生殖”的理论指导下,中医治疗不孕症多以补肾为主。卵巢储备功能下降(diminished ovarian reserve,DOR)是临床导致不孕症的主要病因,DOR型不孕症的发病率逐年增加且发病年龄呈年轻化趋势。中医补肾法在治疗DOR型不孕症方面具有独特优势,其生物学机制主要是调节下丘脑-垂体-卵巢轴神经内分泌功能、抑制卵巢颗粒细胞异常程序性死亡、调节免疫功能、改善卵巢过度氧化应激状态、改善线粒体功能、调节子宫内膜容受性,从而改善卵巢功能,提高生育能力。对近年来中医补肾法治疗DOR型不孕症的生物学机制进行总结,为临床应用“肾主生殖”理论治疗DOR型不孕症提供新思路。

血流限制训练干预老年肌少症:生物学机制和应用方案建议

背景:肌少症是一种慢性病,会导致力量丧失和功能下降,增加老年人虚弱、残疾、跌倒和死亡风险。血流限制训练可以有效治疗肌少症,但还缺乏对其优缺点、生物学机制和应用方案的全面回顾。目的:通过回顾血流限制训练干预肌少症的优势、局限性和生物学机制,并基于当前已发表的证据给予应用方案建议。方法:检索各大数据库建库至2023年2月发表的文献。英文检索词:blood flow restriction training、KAATSU、elderly、sarcopenia、muscle等;中文检索词:血流限制训练、加压训练、老年人、肌少症和肌肉等。对纳入的82篇文献进行整理和分析。结果与结论:①血流限制训练作为干预肌少症的一种方法,在外周肌群中有一定的效果,但其应用范围存在局限性,血流限制训练具备较高的可操作性和安全性,并能够提高肌肉力量和身体表现,但血流限制训练亦存在潜在风险,尤其证据报告了其对骨骼肌、心血管和内皮细胞等的不良事件,故需在科学指导下进行,并需进一步研究验证其对肌少症患者的效果。②血流限制训练干预肌少症的生物学机制可能包括:增加肌肉反应性充血导致肌肉肥大、改善肌肉蛋白合成能力、诱导代谢应激适应、促进骨骼肌生长和修复、激活血管内皮生长因子信号通路促进血管生成、促进卫星细胞增殖,但这些机制的具体作用和联合作用需要更深入的研究来确定。③血流限制训练干预肌少症主要受训练和袖带的影响,为避免出现不良事件,建议训练负荷20%-50%1RM,重复次数20-75次,训练频率每周两三次,组间间隔30-60 s,上肢训练使用较小尺寸的袖带且加压值≤140 mmHg,下肢训练使用较大尺寸的袖带且加压值≤180 mmHg,通常选择完全闭塞动脉血流压力值的50%-80%,但老年人血流限制训练频度和组间间隔的研究还需更多探讨,同时袖带加压值的最适选择亦需要进一步研究。

基于HSA与GP60/SPARC相互作用力学生物学机制构建药物靶向递送系统及抗肿瘤应用

目的人血清白蛋白(HSA)能与其受体蛋白(GP60)/结合蛋白(SPARC)相互作用,但其相互作用的分子力学生物学机制目前仍不清楚,这阻碍了以HSA为基础构建药物靶向递送系统。本研究旨在阐明HSA与GP60/SPARC相互作用的分子力学生物学机制,为以HSA而构建的药物靶向递送系统合理设计提供新思路。方法本研究借助分子动力学模拟、分子力学实验技术和分子生物学等实验方法,旨在揭示HSA与GP60/SPARC相互作用的分子力学原理和分子生物学规律等。进而对HSA进行合理改造设计,构建更为精准的药物靶向递送系统。通过荷瘤小鼠实验模型,对构建的药物靶向递送系统进行有效性评估。结果HSA的ⅡAⅡB结构域是其与GP60/SPARC相互作用的主要区域,分子间疏水相互作用是HSA与GP60/SPARC相互作用的主要分子力。通过对ⅡAⅡB结构域进行截短和亲疏水性改造设计,能有效构建药物靶向递送系统,该药物靶向递送系统展现了精准的肿瘤靶向性和良好的肿瘤治疗效果。结论HSA与GP60/SPARC之间的相互作用不仅受主要作用区域、关键氨基酸等生物学机制调控,还受以疏水相互作用为代表的分子力影响。揭示HSA与GP60/SPARC之间相互作用的分子力学生物学机制,不仅有助于以HSA为基础的药物靶向递送系统合理设计,还为以其他蛋白质为基础构建新型药物靶向递送系统提供了数据支持和理论支撑。

三维力学微环境诱导造血干细胞分化为巨噬细胞的生物学机制研究

目的为模拟骨髓力学微环境,本研究构建了三维造血干细胞水凝胶培养体系;且前期研究表明该三维力学微环境可调节造血干细胞晚期髓系分化轨迹,特化出高表达趋化因子基因(如Cxcl2和Cd14等)的3D-巨噬细胞。单细胞测序揭示三维力学微环境内3D-巨噬细胞通过CXCL2配体与CXCR2受体结合的方式与中性粒细胞亚群之间密切交流。因此,本研究旨在探究免疫应答过程中,3D-巨噬细胞对中性粒细胞的募集作用。方法体外ELISA和Transwell实验探究3D-巨噬细胞在LPS刺激下分泌的CXCL2配体是否在体外中性粒细胞趋化活动中具有活性。将3D-巨噬细胞移植入氯膦酸二钠脂质体构建的巨噬细胞缺失小鼠模型后,使用LPS复现腹膜炎小鼠以探究3D-巨噬细胞能否在体内通过分泌CXCL2配体募集中性粒细胞并维持造血干细胞池至粒细胞-单核细胞祖细胞池的输出。结果体内外实验表明3D-巨噬细胞可通过分泌CXCL2配体募集中性粒细胞,且移植入巨噬细胞缺失小鼠的3D-巨噬细胞不仅可挽救因组织巨噬细胞缺失而引起的免疫缺陷,而且可维持造血干细胞池向粒细胞-单核细胞祖细胞池的输出,从而维持感染期间成熟免疫细胞的持续产生。结论本研究有助于全面了解骨髓造血微环境中的免疫细胞相互作用,3D-巨噬细胞有望成为治疗巨噬细胞功能缺陷引起的免疫缺陷的潜在细胞疗法。

干扰素诱导蛋白16的生物学机制研究进展

干扰素诱导蛋白16(interferonγ-inducible protein 16,IFI16)是人类PYHIN(pyrin and HIN domain-containing protein)家族(也称干扰素诱导蛋白P200家族)成员之一,在人体器官组织中广泛存在,参与细胞周期调控、细胞衰老、细胞凋亡及免疫反应等多种生物过程。不同生理及病理状态下,IFI16的含量及定位均会发生改变,近年来研究发现,其在抗病毒、肿瘤、炎性疾病及其他多种疾病发生发展过程中可能发挥重要作用。该文对其机制及其在疾病中的研究现状进行综述,以期为深入研究IFI16提供参考。

PPL通过相分离和结合HuR促进骨形成的力生物学机制

目的骨质疏松症是人类健康的潜在威胁。由外界力学刺激不足导致的成骨细胞分化水平降低,是骨质疏松发生的重要原因之一。细胞相分离可以响应力学刺激,并对成骨分化和骨形成起重要调控作用。然而,力学刺激调控相分离和成骨分化的机制尚不清楚。Plakin家族在成骨细胞中发挥重要作用,并可能介导细胞相分离。然而目前有关Plakin家族相分离和成骨细胞分化的报道有限。方法在本研究中,对Plakin家族成员PPL蛋白对力学刺激的响应,及其相分离作用进行了鉴定。同时,还研究了PPL相分离与成骨分化之间的关系,并筛选了PPL的下游成骨分化调控因子。还进一步研究了PPL治疗骨质疏松小鼠的潜在价值。结果在PPL的相分离作用受到力学刺激的调控。PPL通过其无序区(intrinsically disordered region,IDR)的相分离促进成骨细胞分化和骨形成。PPL IDR通过相分离结合成骨细胞分化因子Hu R来促进成骨细胞分化。此外,PPL IDR的关键功能区域对骨质疏松小鼠有显著的治疗效果。结论本研究为深入了解力学刺激影响骨形成的机制提供了新的实验基础,并为预防和治疗骨质疏松症提供了新的策略。

Syndecan-4响应基底刚度调节VSMC向“合成型”转化的力生物学机制

目的基底硬度变化对血管平滑肌细胞(VSMCs)从“收缩型”向“合成型”转化的力-生物学机制尚未完全清楚。方法本文通过分离早期、晚期动脉粥样硬化模型小鼠(ApoE^(-/-))的VSMCs,提取细胞膜蛋白及脂筏组分,结合串联质谱和蛋白组学分析,比较并筛选出在细胞膜脂筏上差异定位的蛋白分子Syndecan-4。通过梯度硬度基底胶培养、免疫染色、染色质共沉淀以及基因敲除等手段探究其在调节血管平滑肌表型转化过程中的重要作用。结果在硬基底上VSMCs中的Syndecan-4向细胞膜脂筏区转位,与PDGFRβ形成寡聚体,协同介导PDGF信号传递,促进VSMCs从“收缩型”向“合成型”的转化。在高脂饮食的Syndecan-4^(-/-)APOE^(-/-)双突变动脉粥样硬化小鼠模型中,血浆及病灶区白细胞数量、去分化的VSMCs数量、VSMCs增殖细胞的数量均显著低于Syndecan-4+/-或Syndecan-4^(+/+)的APOE^(-/-)小鼠。同时,收缩性蛋白SMMHC,SM22α和αSMA表达升高,胞外基质产量减少,未发现有平滑肌细胞侵入富含泡沫细胞的斑块区,未出现晚期斑块内出血。结论本研究揭示了基底刚度对VSMCs表型转化的重要影响,并阐明了Syndecan-4在此过程中的关键作用,加深了对VSMCs表型转化机制的理解,也为未来针对血管疾病的治疗策略提供了潜在的分子靶点。

上海交通大学医学院松江研究院李亚东团队联合揭示慢性疼痛导致睡眠障碍的神经生物学机制

2024年4月17日,上海交通大学医学院松江研究院李亚东研究员课题组联合上海交通大学医学院附属第九人民医院麻醉科罗艳佳研究员等团队在神经科学顶级期刊《神经元》(Neuron)发表题目为Anterior cingulate cortex projections to the dorsal medial striatum underlie insomnia associated with chronic pain的研究成果,揭示慢性疼痛导致睡眠障碍的神经生物学机制。

研究揭示绿肥内源驱动土壤健康的生物学机制

中国农业科学院农业资源与农业区划研究所肥料及施肥技术团队揭示了绿肥内源驱动土壤健康的生物学机制。研究表明,种植利用绿肥可以驱动土壤微生物沿土壤剖面迁移,提高深层土壤微生物网络稳定性和关键微生物组群的丰度及生物多样性,进而增强深层土壤的多功能性。相关研究成果发表在《中国科学生命科学(SCIENCE CHINA Life Sciences)》。

“癌毒”学说内涵探讨及“消癌解毒方”抗癌生物学机制研究

癌毒是肿瘤发生发展的关键,是在肿瘤发病过程中体内产生的一种特殊的病理因素,是导致发生肿瘤的一种特异性致病因子。癌毒一旦产生,继生痰浊瘀血,耗损人体气血津液,影响脏腑功能,诱生痰浊、瘀血、湿浊、热毒等多种病理因素。基本证型是痰瘀郁毒证;基本病机是痰瘀郁毒、耗气伤阴;治疗则以消癌解毒,益气养阴为主。消癌解毒方正是在"癌毒"理论指导下,在辨证与辨病相结合的基础上而设计的中药复方。

植物花色呈现的生物化学、分子生物学机制及其基因工程改良

文章综述了植物花色基因工程改良的前提、策略和特殊性。植物主要花色色素类黄酮、类胡萝卜素的合成途径和相关酶的基因表达已基本研究清楚,关键酶的基因已被克隆。花色的基因工程改良遵循一般植物基因工程规律,而且是系统工程,要求花器官特异性启动子,基本策略为抑制关键酶的基因表达、导入调节基因或新的外源基因。花色基因工程可能成为获得雄性不育的方式之一,应与传统育种技术有机结合,当然也存在安全性问题。

中医药促进创面修复的细胞与分子生物学机制

难愈性皮肤溃疡常继发于感染、外伤、循环障碍、代谢异常、免疫性疾病等因素，通常深达真皮及／或皮下组织，病程较长，临床疗效较差，严重影响患者的身体健康及生活质量。中医药学对难愈性皮肤溃疡的治疗有着悠久的历史，积累了丰富的临床经验，遵循辨证论治的原则，采用全身系统治疗与局部外治相结合的方法，在促进创面修复同时，还能有效减少或减轻瘢痕形成。

运动性疲劳分子生物学机制的研究进展

从四个方面(细胞内分子、细胞膜分子、细胞外分子和其他广泛存在的分子和离子)综合分析运动性疲劳分子生物学机制的研究进展,以期达到完善运动性疲劳机制理论体系的目的。

基于人工神经网络模型的抗卵巢早衰中药配伍作用的生物学机制研究

卵巢早衰病因涉及多个方面,心理应激可以诱发。对卵巢早衰的中医分型肝郁型中医治疗强调补肾疏肝为原则。补肾疏肝中药配伍治疗卵巢早衰作用的生物学机制复杂,应用人工神经网络建立下丘脑神经内分泌免疫因子与下丘脑-垂体-卵巢轴调控关系模型,可以定量分析生物系统非线性相关问题,探讨中药配伍作用的复杂生物学机制。

植物低温胁迫响应的生化与分子生物学机制研究进展

综述了植物对低温胁迫响应的生化与分子生物学机制 ,即低温信号激活某些抗冻基因的表达 ,产生特异蛋白和渗透调节物质 ,使植物抗氧化胁迫能力和渗透调节能力提高 ,保护了植物细胞。而植物抗寒性的提高决定于抗冻基因的表达 ,如何通过分子生物学手段提高植物抗冻基因表达的效应是培育植物抗寒品系的关键。并展望了该领域今后研究的方向。

超富集植物吸收富集重金属的生理和分子生物学机制

与普通植物相比 ,超富集植物在地上部富集大量重金属离子的情况下可以正常生长 ,其富集重金属的机理已经成为当前植物逆境生理研究的热点领域 .尤其是近两年 ,随着分子生物学等现代技术手段的引入 ,关于重金属离子富集机理的研究取得了一定进展 .通过与酵母突变株功能互补克隆到了多条编码微量元素转运蛋白的全长cDNA ;也从分子水平上研究了谷胱甘肽、植物螯合素、金属硫蛋白、有机酸或氨基酸等含巯基物质与重金属富集之间的可能关系 .本文从植物生理和分子生物学角度简要评述超富集植物对重金属元素的吸收、富集、螯合及区室化的机制 .

海藻糖的生物学机制在酿酒活性干酵母(AADY)中的应用

α,α-海藻糖是典型的应激代谢物,具有在极端环境下能发生复杂的生物应激合成代谢机制,进行胁迫保护等独特的生物学特性,能特异性地稳定生物大分子结构,而酿酒活性干酵母(Alcohol-fermentionActiveDryYeast,AADY)生产的关键是增强酿酒酵母的抗逆性,细胞内海藻糖的含量是鉴定AADY质量和活性的一个重要指标,海藻糖含量较高的AADY其存活率明显高于低海藻糖含量的AADY。对海藻糖生物学特性的研究,为综合利用现代生物技术、真空冷冻干燥和流化床干燥等高新技术手段,生产高品质AADY提供了一种有效的途径,并为AADY抗逆性基因工程的深入研究提供了一种新的思路。

记忆再巩固的时间动态性及其生物学机制

记忆巩固需经觉醒状态下的信息编码和睡眠状态下的巩固阶段两个过程。记忆再巩固理论认为记忆巩固是一个需要多次反复巩固的过程,即使已巩固的记忆也会在提取激活后变得不稳定,需经再巩固才能重返稳定状态,此过程需要新的蛋白质的合成。记忆再巩固具有较强的时间特征,发生在记忆巩固之后,依赖于蛋白质降解的去稳定化阶段和依赖于蛋白质合成的记忆再稳定阶段,所持续的时间窗为6 h。不同类型的记忆是否引发记忆再巩固或消退行为,取决于提取试次暴露所持续时间的长短。