碳酸酐酶Ⅻ在口腔鳞癌中的表达及意义

目的探讨碳酸酐酶Ⅻ(carbonic anhydraseⅫ,CAⅫ)在口腔鳞癌(oral squamous cell carcinoma,OSCC)中的表达及其与临床病理特征的关系。方法采用免疫组织化学的方法检测CAⅫ在60例OSCC组织及20例正常口腔黏膜组织中的表达,酶联免疫法(ELISA)检测CAⅫ在30例OSCC患者及10例健康人血清中的表达,观察其与OSCC的相关性。结果 60例OSCC组织中有43例CAⅫ呈阳性表达,阳性率为71%,明显比正常口腔黏膜组织高(10%)(P <0. 05); CAⅫ的组织表达水平和OSCC的临床分期以及肿瘤直径显著相关(P <0. 05),但是和患者的年龄、性别、淋巴结转移以及OSCC的分化程度无关(P> 0. 05)。OSCC患者血清中CAⅫ的表达量显著高于健康对照者(Z=4. 685,P=0. 00),但在OSCC的各项临床病理特征之间差异无统计学意义(P> 0. 05)。结论 CAⅫ可能在OSCC的生长、侵袭中发挥着重要作用;定量检测血清CAⅫ在OSCC的诊疗中具有一定的应用价值。

碳酸酐酶增强微生物矿化固土效果的试验研究

为了提升微生物固化砂土的效果,从自然界微生物主动参与碳循环、激发碳化现象中得到启发,利用碳酸酐酶(carbonic anhydrase,简称CA)能显著提高CO_(2)水合反应速率(提高108倍),促进脲酶(urease,简称UA)分解尿素生成的CO_(2)迅速水合形成大量CO_(3)^(2-)的特性,设计并进行了碳酸酐酶增强微生物矿化固化砂土试验,综合宏观物理力学试验和微细观检测,系统分析了碳酸酐酶对微生物固化砂土的增强效果及增强机制。结果表明:(1)碳酸酐酶能够显著提高砂土微生物加固过程中的胶结物产量,碳酸酐酶菌掺量在4%左右达到最佳,与常规微生物诱导碳酸盐沉淀(microbial-induced carbonate precipitation,简称MICP)相比,胶结物生成量提高了105.3%。(2)碳酸酐酶的掺入提高了固化体的抗压强度和抵抗变形能力,在0.25%~4.00%掺量范围内,固化土样的无侧限抗压强度随碳酸酐酶菌掺量的增加而增大。当掺量为4.00%时固化土样的强度达到1.915 MPa,为常规MICP固化试样强度的8.54倍。(3)碳酸酐酶没有改变MICP过程的产物,仍是方解石。但在添加了CA后,方解石的晶粒尺寸更大,六面体形状更规范,力学性能也更好。(4)在MICP过程中,脲酶和碳酸酐酶相互协同沉淀碳酸钙固化砂土。碳酸酐酶可以显著加速脲酶分解尿素生成的CO_(2)水合并形成HCO_(3-)和CO_(3)^(2-)的速率,为矿化物沉降提供更有利的条件。

地质聚合物管状无机膜固定化碳酸酐酶用于CO_(2)捕获

为了研究多孔材料对酶固定化性能的影响,提出了一种以地质聚合物管状无机膜为载体的新型酶固定化策略。利用该膜材料介孔中存在的大量硅羟基和铝羟基结构,采用戊二醛交联法成功地将碳酸酐酶负载到该无机介孔膜中。固定化实验结果表明:固定化酶复合膜的酶活性回收率可达63.7%。在稳定性测试中,该膜在连续使用30次后保持了67.8%的相对活性,在4℃下保存60 d后保持了52.0%的相对活性。在CO_(2)捕集试验中,CO_(2)捕集效率在固定化酶复合膜催化下提高了5.6倍。

血清碳酸酐酶Ⅲ作为新型生物学标志物在阿尔茨海默病临床诊断中的应用价值

目的探讨血清碳酸酐酶Ⅲ(carbonic anhydraseⅢ,CAⅢ)在轻中度阿尔茨海默病(Alzheimer disease,AD)临床诊断中的应用价值及相关因素。方法选择2020年10月至2022年11月复旦大学附属华山医院初诊为轻中度AD的106例老年患者作为AD组,同期89名健康老年人作为对照组。检测两组受试者的肝肾功能、血脂、血糖、叶酸和同型半胱氨酸等血清生化指标;采用简易精神状态检查量表(Mini-mental State Examination,MMSE)评估认知水平,患者健康调查问卷(Patient Health Questionnaire-9,PHQ-9)及广泛性焦虑障碍量表(Generalized Anxiety Disorder-7,GAD-7)评估心理状况,改良Barthel指数量表(Barthel Index,BI)评估日常生活活动(activities of daily living,ADL)能力;使用酶联免疫吸附试验(ELISA)测定血清CAⅢ水平。采用相关性分析和多元线性回归分析血清CAⅢ水平的相关因素,受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线评价血清CAⅢ水平对老年轻中度AD患者的诊断价值。结果AD组MMSE评分显著低于对照组(P<0.001),PHQ-9、GAD-7评分显著高于对照组(P<0.001)。AD组血清CAⅢ水平显著低于对照组(P<0.0001)。AD患者中,病程>3年、伴有抑郁或焦虑、中度AD、血肌酐≤111μmol/L的患者血清CAⅢ水平显著低于病程≤3年、情绪正常、轻度AD、血肌酐>111μmol/L的患者(P<0.05)。相关性分析和多元线性回归分析结果显示,AD患者血清CAⅢ水平与病程、PHQ-9评分、GAD-7评分和疾病严重程度负相关,与血肌酐正相关(P<0.05)。PHQ-9评分、病情严重程度、血肌酐水平是老年轻中度AD患者血清CAⅢ水平的独立相关因素(P<0.05)。ROC曲线结果显示,血清CAⅢ诊断老年轻中度AD的曲线下面积(area under the curve,AUC)为0.946,灵敏度和特异度分别为88.79%和96.74%。结论老年轻中度AD患者血清CAⅢ水平高于健康人群,轻度AD、不伴有抑郁情绪、血肌酐水平升高是老年AD患者血清CAⅢ水平升高的相关因素。血清CAⅢ可能成为老年轻中度AD患者诊断的新型生物学标志物。

水泥基材料中Ca^(2+)对矿化微生物的碳酸酐酶产量、活性和矿化的影响

本工作针对一种适用于水泥基材料的耐碱矿化微生物,研究了水泥基材料中Ca^(2+)浓度变化(0~5 mmol/L)对矿化微生物的产酶量、碳酸酐酶活性以及诱导CaCO_(3)矿化能力的影响。对分离纯化不同Ca^(2+)浓度菌液中的碳酸酐酶进行酶产量测定,并通过测定矿化微生物的细菌生长曲线和单菌产酶量分析Ca^(2+)浓度对其的影响机理;基于酯酶法测定不同Ca^(2+)浓度下碳酸酐酶的活性,并利用FTIR测定官能团,分析二级结构变化和氢键变化,进而得到Ca^(2+)浓度对碳酸酐酶活性的影响机理;最后基于热重分析不同Ca^(2+)浓度溶液中矿化微生物的诱导矿化能力,并测定矿化产物晶形。试验结果表明,当Ca^(2+)浓度为2.5 mmol/L时,矿化微生物生长增殖最快,单菌产酶量最高,因此整体酶产量最高;碳酸酐酶活性在Ca^(2+)浓度为5 mmol/L时达到最大值,但Ca^(2+)会破坏碳酸酐酶结构的有序性;当Ca^(2+)浓度为5 mmol/L时,矿化微生物的诱导矿化能力最强,矿化3 d后Ca(OH)_(2)向CaCO_(3)的转化率达到82.67%,且得到的CaCO_(3)晶体形貌主要为球状或椭圆状。

抑制细菌碳酸酐酶作为应对细菌耐药性的新策略

细菌对抗生素的多重耐药和交叉耐药亟需联合其他有效的靶向替代策略进行控制。碳酸酐酶(carbonic anhydrases,CAs)是催化CO_(2)水合生成HCO_(3)-和H+的可逆反应的一组金属酶超家族,其活性影响细菌的增殖、生物合成及其在宿主体内的持续感染。靶向抑制CAs活性可降低细菌的生存和适应性,并且不会产生与传统抗生素相同的耐药性。细菌CAs有望成为开发尚无临床耐药性的新型抗菌药物靶标。本文对细菌CAs的分类和结构、生理功能以及细菌现有的CA抑制剂(CA inhibitors,CAIs)的研究进展进行了综述,可为新型抗菌药物研发、解决临床耐药问题提供参考。

缺氧诱导的碳酸酐酶对脊髓后角神经元的激活和神经病理性疼痛的诱导

有一部分神经病理性疼痛是由脊髓后角的中枢神经敏化引起的。但其敏化的形成机制仍不清楚。有证据表明,脊髓血管网络完整性的破坏可能是神经病理性疼痛的致病因素。该研究验证了脊髓后角处的血流量和血管分布减少会导致神经病理性疼痛的发作。通过使用导致脊髓后角内皮退化的啮齿动物模型(Ⅰ型糖尿病和可诱导的内皮特异性脊髓后角血管内皮生长因子受体2敲除小鼠),发现脊髓血管病变导致伤害性行为超敏反应,同时这也导致神经元缺氧增加,表现为缺氧诱导因子1α、葡萄糖转运脊髓后角蛋白3和碳酸酐酶7等缺氧标志物表达增加。此外,通过鞘内递送二甲基草酰甘氨酸诱导缺氧导致脊髓后角激活神经元以及机械和热超敏反应,表明由血管减少引起的缺氧信号会导致超敏反应和疼痛增加。通过腹膜内注射乙酰唑胺抑制碳酸酐酶活性,抑制缺氧引起的疼痛行为表明在糖尿病中发生的脊髓后角缺氧微环境的诱导以激活神经元并引起神经性疼痛是一个完整的过程。该研究推测通过改善脊髓微血管血流来逆转缺氧状态可以逆转或预防神经病理性疼痛。

碳酸酐酶9在口腔鳞癌中的表达及其预后诊断价值

目的分析碳酸酐酶9(CA9)在口腔鳞状细胞癌(OSCC)组织中的表达与临床病理特征的相关性及其预后诊断价值。方法采用定量反转录聚合酶链反应(qRT-PCR)检测CA9 mRNA在5对新鲜OSCC组织和癌旁组织中的表达。通过免疫组化检测CA9蛋白在86对配对的OSCC组织和癌旁组织中的表达水平,并探讨CA9的表达水平与患者临床病理参数的相关性。通过Kaplan-Meier生存分析法探讨CA9表达水平与OSCC预后的相关性,采用Cox回归分析影响OSCC预后的因素。利用肿瘤基因组图谱(TCGA)数据库分析CA9在OSCC组织中的表达及其预后诊断价值。结果CA9在OSCC组织中的表达高于癌旁组织(P<0.05),与TCGA数据库分析结果一致,且其表达高低与淋巴结转移、临床分期相关(P<0.05);CA9高表达OSCC患者的总生存期短于CA9低表达组(P<0.05);淋巴结转移、CA9表达水平是影响OSCC患者预后的独立预测因素(P<0.05);CA9可能对OSCC有一定诊断意义(P<0.01)。结论CA9在OSCC中高表达,且与OSCC预后不良有关,对OSCC可能具有一定的诊断价值。

碳酸酐酶Ⅸ在肝细胞癌组织中的表达及其与临床病理特征的关系

目的探讨肝细胞癌(HCC)组织中碳酸酐酶Ⅸ(CAIX)的表达情况及其与临床病理特征的关系。方法应用GEPIA数据库分析HCC组织及其配对肝组织中CAIX mRNA表达水平及其对HCC患者预后的影响;收集2021年1月至2023年12月河南中医药大学第一附属医院经病理诊断为HCC的肝脏穿刺及手术标本45例、癌旁正常肝组织37例,用免疫组化法检测标本中CAIX蛋白表达情况,并分析CAIX蛋白表达与HCC患者临床病理特征的关系。结果GEPIA数据库分析发现,HCC组织中CAIX mRNA表达水平明显高于正常肝组织(肿瘤369例,正常肝组织160例;t=8.532,P<0.001),CAIX mRNA高表达组HCC患者总生存期短于CAIX mRNA低表达组(Log-rank P=0.002)。HCC组织中CAIX蛋白阳性率55.56%(25/45),高于正常肝组织的0.00%(0/37)(χ^(2)=29.571,P<0.001)。CAIX蛋白表达与肿瘤分级、肿瘤大小、Ki-67表达、磷脂酰肌醇蛋白多糖-3表达有关(χ^(2)=4.549,P=0.033;χ^(2)=6.790,P=0.009;χ^(2)=4.664,P=0.031;χ^(2)=6.461,P=0.011)。结论CAⅨ蛋白在HCC组织中高表达,可能与HCC的进展及预后差有关,并有望成为潜在的诊断指标和治疗靶点。

碳酸酐酶附着膜在微藻直接空气碳捕集中的应用与固碳性能的强化

为了解决低浓度直接空气碳捕集条件下微藻光生物反应器内CO_(2)传质效率差、溶解度低的问题,采用实验的方法制备了碳酸酐酶(CA)附着的尼龙纤维膜,利用CA催化转化CO_(2)为碳酸氢根的性质,提出了一种可以改善微藻溶液中CO_(2)溶解度及转化率的新型光生物反应器,测试了该反应器放置CA附着尼龙纤维漂浮膜前后的微藻培养和固碳性能,并进一步探究了膜的开孔率及CA附着量对微藻固碳率的影响。实验结果表明:所制备的CA附着的尼龙纤维膜对CO_(2)转化速率提升了62.7%,通过耐久性测试,CA的活性在5个培养周期后仍保持良好,性能衰减仅为11.3%;与传统气石鼓气方式相比,提出的新型光生物反应器的微藻质量浓度提高了29.7%,固碳率提升了65%;随着膜开孔率的增加和透光率的增加,单位CA负载质量的固碳率提高,开孔面积占比24.75%的对照组的单位CA固碳率相比不开孔提高了13%。该研究为进一步提高微藻直接空气捕集的固碳率提供了一种新的方法。

干旱胁迫下甘蓝型油菜叶片碳酸酐酶活性的变化

本文研究了盆栽条件下叶面喷锌对抽薹期甘蓝型油菜叶片的碳酸酐酶活性和抗旱性的影响。用不同浓度的ZnSO4∙7H2O喷洒抽薹期油菜叶片1周后,进行干旱处理及复水处理。结果显示:在干旱渐进以及复水过程中喷锌组油菜叶片碳酸酐酶活性、净光合速率和脯氨酸含量均高于未喷锌组,而丙二醛含量则低于未喷锌组。说明叶面喷锌可以使甘蓝型油菜碳酸酐酶活性增加,进而可增加甘蓝型油菜的抗旱性。

固定化碳酸酐酶及其在碳捕集方面的性能

以碳酸酐酶(carbonic anhydrase,CA)为代表的生物法CO_(2)捕集技术逐渐成为碳捕获与储存(carboncaptureandstorage,CCS)技术的研究热点。构建CA和铁蛋白(Ferritin)标签嵌合体,其制备成本约为商品酶的1.89%,显著降低了催化剂的制备成本;且其在40~60℃热稳定性较好,可在碱性缓冲液中稳定存在,故可耐受船舶烟气温度和海水碱性环境。为提高嵌合体稳定性并实现其重复利用,通过溶胶-凝胶法将SazF包埋在SiO_(2)颗粒中,再制备成含CA活性的涂层,该涂层在60℃孵育30 d后,剩余活性仍高于70%,故该涂层可以在较长的时间内持续、高效地捕获CO_(2)。这种制备方法简单、生产成本低、在高温环境下可持续高效吸收CO_(2)的生物材料,适用于多数CO_(2)捕获设备,在工业碳捕获领域有广阔的应用前景。

不同岩溶生态系统土壤及其细菌碳酸酐酶的活性分析及生态意义

对能加速岩溶作用的碳酸酐酶 (CA)的来源及分布进行了研究。测定了采自中国西南 4个不同岩溶地区生态系统土壤样品中的 CA活性 ,结果表明在表层土壤中都能检测到 CA活性 ,且 CA活性在不同岩溶生态系统土壤之间存在明显差异 ,其中植被覆盖率低的六盘水米苏嘎的土壤 CA活性最低 ,而植被种类丰富且生长较好的重庆金佛山和马山弄拉等地土壤 CA活性较高。同一类型岩溶生态系统不同岩溶地形的土壤 CA活性亦存在差异 ,植物根际附近土壤 CA活性较高 ,而且土壤 CA活性呈现明显的垂直分布和季节变化 ,表明植物根系及土壤微生物是土壤 CA的主要来源。同时还筛选了能产 CA的细菌 ,并测定了细胞内和细胞外 CA活性 ,结果表明土壤细菌的细胞内和细胞外 CA活性在具有不同植被状况的弄拉和试验场两种不同岩溶生态系统间具有明显差异。这些都暗示着土壤及其细菌

杜氏盐藻两种碳酸酐酶基因启动子的克隆和功能研究

将克隆得到的杜氏盐藻DCA1和CA基因的启动子区与bar基因和NOSpolyA终止子片段融合 ,分别构建成 pMDDC B和pMDC B转基因杜氏盐藻表达载体。用基因枪法将两种表达载体转化入杜氏盐藻细胞 ,通过除草剂草丁膦筛选培养获得转化藻株 ,对转化藻株进行分析。对转化杜氏盐藻藻株的筛选培养结果表明 :pMDDC B和pMDC B载体中的外源bar基因能在杜氏盐藻细胞中稳定或瞬时表达。同时在氦气压力为 6 90kPa条件下 ,微弹轰击 2次比微弹轰击 1次或 3次的效果更好。对 pMDDC B转化杜氏盐藻得到的稳定表达的转化藻株进行的PCR和Southern印迹分析的结果表明 :外源的bar基因确已整合到杜氏盐藻基因组中。Northern印迹分析表明 :DCA1基因启动子驱动bar基因在杜氏盐藻细胞中的表达效率受氯化钠浓度梯度调控。推测首次克隆得到的DCA1基因启动子可能是一种活性高、安全性好的高渗诱导性启动子 ;杜氏盐藻DCA1和CA基因启动子区的GT高度重复序列 。

微生物碳酸酐酶对石灰岩的溶蚀驱动作用研究

来源于西南几个不同类型岩溶地区土壤样品分离出来的微生物菌株中,有很多能够产生分泌胞外碳酸酐酶。以一株编号为GLCa102的菌株为代表,模拟岩溶自然环境条件,研究其胞外碳酸酐酶对灰岩的溶蚀驱动作用。结果表明微生物碳酸酐酶能使灰岩溶出的导电离子总量和[Ca2+]提高40%以上,从而对灰岩有显著的酶促溶蚀驱动作用。本研究表明微生物碳酸酐酶在生物岩溶中有重要的作用和地位,同时为深入研究生物对石灰岩的溶蚀作用提供了一定的科学依据。

盐碱胁迫对尼罗罗非鱼鳃Na^+/HCO_3^-共转运子、碳酸酐酶基因表达的影响

为了探讨盐碱胁迫条件下鱼类渗透生理调节机制,以尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)为实验材料,PCR扩增得到了Na^(+)/3HCO^(-)共转运子(NBCe1)基因c DNA部分序列,比较了单盐(盐度10、盐度15)、单碱(1.5 g/L、3 g/L Na HCO3)、盐碱混合(盐度10,碱度1.5 g/L;盐度15,碱度3 g/L)胁迫后不同时间(0 h、6 h、12 h、24 h、48 h、72 h、96 h)血清渗透压、离子浓度(Na^(+)、K^(+)、Cl–、Ca2^(+))以及鳃碳酸酐酶(CA)活性、CA与NBCe1基因m RNA表达变化。结果显示,不同胁迫条件下,血清渗透压、离子浓度、鳃组织CA酶活、CA与NBCe1基因m RNA表达变化均与胁迫强度呈正相关。随时间推移,血清渗透压、离子浓度呈现先上升后下降的变化趋势,单盐、盐碱混合组血清渗透压值较单碱组高。单盐、单碱、盐碱混合组中,NBCe1基因m RNA在鳃中均呈略微上调,但不显著(P>0.05)。单碱组和盐碱混合组鳃CA活性较单盐组高,低盐碱胁迫(盐度10,碱度1.5 g/L)下CA活性较晚达最高值;不同胁迫条件下,CA基因m RNA表达均表现上调,单碱、盐碱混合组更为显著(P<0.05),推测CA较NBCe1对体内3HCO^(-)转运作用更为显著。研究结果为尼罗罗非鱼盐碱适应生理调节提供了基础资料。

不同植物的碳酸酐酶活力差异研究

碳酸酐酶是催化二氧化碳的可逆水合反应的一种含锌金属酶。测定不同植物、同一植物不同部位、同一植物同一部位不同时间的碳酸酐酶的活力,研究诸葛菜和油菜碳酸酐酶及其胞外酶活力的差异,初步探讨碳酸酐酶活力与植物抗干旱能力之间的关系。研究结果为诸葛菜的喀斯特适生性的研究提供依据。

盐度和无机碳对蛋白核小球藻生长、胞外碳酸酐酶活性及其基因表达的影响

为探讨小球藻中碳酸酐酶对环境调控的响应规律，提高小球藻的生物量及对无机碳的利用，实验采用生化和荧光定量PCR方法研究了盐度和2种无机碳对蛋白核小球藻生长、胞外碳酸酐酶（CA）活性及3种亚型碳酸酐酶基因（ca）表达的影响。结果发现，培养至第9天时盐度15和30培养藻生长较快，盐度45藻细胞密度降为盐度15的0．83倍；CA活性随着盐度增加而降低，盐度45长时间处理酶活性降低更为明显，3种亚型ca基因表达量则随盐度升高而增加。2倍空气CO2浓度培养藻密度可达空气CO2浓度的1．23倍，但CA活性较低，第8天为空气CO：浓度组的0．41倍，α-ca和γ-ca基因表达量比空气CO2浓度组略有升高。在0-10mmol／LHCO3-条件下，蛋白核小球藻随HCO3-含量升高生长加快，CA活性在5mmol／LHCO3-最高，而3种亚型ca基因表达量在1mmol／LHC03处理组最高。研究表明，蛋白核小球藻生长比较适合中低盐度、2倍空气CO2浓度和高HCO3-处理，其CA活性可被低盐、空气CO2浓度和5mmol／LHCO；所诱导，而ca基因表达在高盐、2倍空气CO2浓度和低HCO3-条件下较高。

植物碳酸酐酶对岩溶作用的影响及其生态效应

广泛存在各种类型生物细胞中的碳酸酐酶(CA),通过催化CO2和HCO3-之间的相互转化,驱动岩溶过程。文章通过分析我国西南典型岩溶区植物叶片和根系CA活性,探讨其与岩溶作用的相互关系,结果表明:岩溶生态系统中植物的碳酸酐酶活性差异较大,并在植物的生长期发生变动,植株根系CA活性>成熟叶片CA活性,因而在土壤水分充足的条件下,根系分泌的CA催化CO2+H2O HCO3-+H+过程,促进石灰岩溶解,加快成土速率,并通过固定根呼吸和土壤微生物分解所释放的CO2产生岩溶碳汇效应;非岩溶生态系统由于土壤碳酸钙含量低,造成植物根系CA表达活性较低。

微囊藻碳酸酐酶活性在不同环境因素下的调节与适应

测定了3种微囊藻水华中的优势种类,即铜锈微囊藻(Microcystis aeruginosaK櫣tz .) ,绿色微囊藻(Microcystis viridis(A. Br .)Lemm) ,惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii(Kom.)Kom.) ,以及微囊藻573(Microcystissp.573)的碳酸酐酶活性;研究了无机碳、pH、温度、光强、N/P比等环境因素和外源葡萄糖对铜锈微囊藻碳酸酐酶活性的影响,发现微囊藻碳酸酐酶活性受环境中碳酸氢根浓度的调节,故推断碳酸氢根是铜锈微囊藻利用的主要无机碳形式;相比添加葡萄糖进行混合营养培养的细胞,无外源葡萄糖和暗饥饿培养的微囊藻细胞会产生高约6倍的碳酸酐酶活性;光强的改变也会影响碳酸酐酶的活性。