单分子生物物理技术在神经递质释放研究中的应用

神经递质的释放在神经信号传导中起着至关重要的作用.神经递质释放严格依赖SNARE蛋白的动态组装和钙离子触发的膜融合过程.最新研究发现,神经递质释放还受到神经退行性疾病中关键的标志蛋白分子的影响.当前研究者以体外膜融合重组体系为基础,发展了多种单分子生物物理技术,为进一步阐明神经递质释放的分子机制和神经退行性疾病的发病机理提供了新的视角和手段.

氢分子的抗氧化及其线粒体机制研究进展

近年来,氢分子抗氧化效应在生物医学领域引起研究者的重视。氢作为抗氧化小分子物质,可选择性抑制羟自由基及过氧化亚硝基阴离子,从而缓解氧化损伤、防治相关疾病。线粒体是细胞内自由基的主要生成部位,线粒体氧化损伤与众多疾病的发生与发展密切相关。因此,氢分子的细胞内作用机制可能与线粒体密不可分。该文就近年来氢的抗氧化效应及其线粒体机制的相关研究进展予以综述。

细胞膜色谱与线粒体膜色谱技术的发展及应用

细胞膜色谱法是近年来迅速发展的一种生物亲和色谱方法。其以包覆含受体膜的载体为固定相,将配体与膜受体间相互作用转化为色谱过程。该方法具有生物仿生、高效、低成本等优势,已被广泛用于药物分子筛选和受体与配体相互作用研究。线粒体作为重要的细胞内膜系统,膜结构中分布有多种药物靶点,线粒体膜色谱技术近期也有重要研究进展。笔者综述了细胞膜色谱技术及其应用方面的进展,也对基于细胞膜色谱理论的线粒体膜色谱技术进行简介和展望。

脑内线粒体雌激素受体β在女性阿尔茨海默病发生过程中的作用

脑内雌激素水平下降被认为与女性阿尔茨海默病(AD)相关,女性阿尔茨海默病患者脑中胞浆、细胞核、线粒体中的雌激素受体β(estrogen receptorβ,ERβ)水平也较正常老年女性低.老年大鼠脑内ERβ水平发生显著下降.敲除ERβ影响小鼠的学习和记忆功能,雌激素或ERβ选择性激动剂能够改善神经元突触相关蛋白表达.在神经元中,ERβ与线粒体共定位,提示定位于线粒体上的ERβ,可能参与线粒体功能的调节,从而影响神经元功能.

线粒体营养素

线粒体是细胞内进行三羧酸循环、脂肪酸代谢、氧化磷酸化等多项重要的生理和生化过程的关键细胞器。近年来研究表明，线粒体中的一系列代谢过程也与细胞凋亡密切相关，如呼吸链中氧自由基（reactive oxygen species，ROS）的过度生成、线粒体膜通透性转运孔（permeability transition pore，PTP）异常开放、凋亡诱导因子（apoptosis-inducingfactor，AIF）与线粒体细胞色素C 释放等。因此，线粒体衰退是衰老及相关疾病发生发展的重要原因，以线粒体为细胞内作用靶点，寻找适当的药物和营养素，在衰老及相关疾病防治中具有重要意义。本文以衰老过程中的线粒体退变机制为基础，阐述了线粒体营养素的概念[1, 2]。

植物甾醇生理功能的线粒体调控机制

植物甾醇是一类在植物中广泛存在的生物活性物质,在食品、医药、化妆品等领域具有广阔应用前景.植物甾醇作为胆固醇类似物可抑制胆固醇肠道吸收进而降低血液中胆固醇水平、降低心血管疾病风险;此外,植物甾醇还具有抑癌、抗炎退热、抗氧化和类激素等多种功能.从亚细胞及分子水平深入探究植物甾醇的生物作用机制有助于充分开发植物甾醇的应用价值.线粒体是细胞能量物质代谢最重要的场所,胆固醇代谢、癌细胞增殖与凋亡、氧化应激和炎症反应等都与线粒体功能密切相关.近年来研究提示植物甾醇可在多种模型中调控线粒体功能,这可能是植物甾醇发挥各种生物学功能的重要潜在机制.本文将首先整理归纳植物甾醇生物学功能,并在此基础上详细讨论其线粒体相关调控机制,以期为领域内基础研究者提供前沿思路和进展报告,并为植物甾醇的应用提供参考依据.

运动和营养素的细胞内作用靶点——线粒体:阿尔茨海默病防治的新思路

阿尔茨海默病(Alzheimer Disease,AD)是一种与年龄相关的神经退行性疾病,目前缺乏有效的防治方法。研究表明,适量的运动和营养素,可以通过改善脑内线粒体的功能,延缓认知功能衰退和阿尔茨海默病的发生和发展。我们将这类靶向于线粒体的营养素或天然产物定义为线粒体营养素。本文从线粒体角度,综述了运动和线粒体营养素对阿尔茨海默病中神经元的作用机制,为阿尔茨海默病的防治提供新的思路。

COP-PDMS微流控芯片的制备及在太赫兹对肠道上皮细胞生物效应中的应用

用于细胞培养的常规培养皿无法直接用于激光共聚焦显微镜的观察,在很大程度上限制了细胞水平上的太赫兹生物效应研究的开展.本文采用了对太赫兹吸收率低的材料——环烯烃聚合物(COP),与聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行共键合,借用软蚀刻、光刻、等离子清洗和高温高压孵育技术将两种材料整合成新型微流控芯片,并利用该微流控芯片探索太赫兹对肠道细胞的生物效应.该微流控芯片可实现肠上皮细胞Caco-2的动态培养,原位免疫荧光染色及激光共聚焦显微镜的直接观察,为太赫兹细胞水平的生物效应研究提供了高效便捷的实验环境.研究中将微流控芯片中培养的肠上皮细胞Caco-2经15 mW/cm^(2)的0.1 THz波辐照10 min,免疫荧光染色结果显示细胞贴附生长的形态改变,胞间紧密连接蛋白ZO-1及桩蛋白Paxillin的水平及分布发生变化,提示太赫兹对细胞的胞外连接及胞间连接均可产生影响,可减弱细胞与培养界面的黏附.本研究设计制备的COP-PDMS共键合微流控芯片为探索太赫兹对细胞的生物效应提供了便捷有效的平台,有望在未来进一步用于太赫兹对细胞分子效应的实时研究.

甲烷生理盐水对肝缺血再灌注小鼠肝线粒体的影响

目的在肝缺血再灌注小鼠模型中研究甲烷对肝线粒体的影响。方法将C57小鼠18只随机分为空白对照组(SHAM组)、缺血再灌注组(IR组)和甲烷盐水治疗组(IR+CH4组),每组6只,采用70%肝缺血再灌注模型,IR+CH4组再灌注开始前予甲烷生理盐水10 ml/kg腹腔内注射,留取标本检测氧化、抗氧化、线粒体相关指标。结果与IR组相比,IR+CH4降低了ROS水平(t=3.154,P=0.0083)及MDA(t=3.738,P=0.028)水平,提高了GSH(t=2.687,P=0.0177)及SOD(t=3.480,P=0.0037)水平;采用Westen blot检测蛋白的表达,与对照组相比,IR组线粒体融合蛋白Mfn1(q=7.57,P<0.05)和OPA1(q=6.41,P<0.05)表达减少,分裂蛋白DLP1(q=3.718,P<0.05)表达增加;与IR组相比,IR+CH4组融合蛋白Mfn1(q=5.277,P<0.05)增加,分裂蛋白DLP1(q=6.700,P<0.05)表达下降;IR组PINK1(q=4.606,P<0.05)表达上调,IR+CH4组PINK1(q=3.922,P<0.05)表达下降。结论甲烷生理盐水可降低氧化应激,提高机体抗氧化能力,促进线粒体融合,减少分裂,促进线粒体功能的恢复。

靶向蛋白质泛素修饰及降解在前列腺癌治疗中的机遇与挑战

前列腺癌是中国发病率增长最快的男性肿瘤,抗雄激素治疗耐药是导致前列腺癌患者预后差的主要原因。因此,解决耐药性难题是前列腺癌转化研究的关键问题。哺乳动物细胞利用泛素-蛋白酶体系统实现蛋白质的靶向降解。因此,前列腺癌中关键的癌基因如雄激素受体(AR)的上游泛素化调控因子(如去泛素化酶)是潜在的治疗靶点。然而,这些酶具有较广的底物谱系,存在脱靶的可能性。近来,基于泛素-蛋白酶体系统开发的蛋白质降解靶向嵌合体(proteolysis-targeting chimeras,PROTAC)技术是最具前景和革命性的新型抗癌药物研发技术,能够利用特定E3泛素连接酶对靶蛋白进行降解而不影响其他底物。与传统小分子抑制剂相比,PROTAC分子在克服耐药性以及针对不可成药的靶点方面拥有巨大优势。目前,针对AR的PROTAC降解剂已在II期临床取得了成功,靶向蛋白质泛素化及降解途径的新技术将有望为前列腺癌的临床治疗带来新的突破。

固态氢供体在医药和保健食品中应用的研究进展

自从氢气广泛的生物活性被发现以来,氢生物医学的发展如火如荼。随着氢气在生物医学中的应用研究不断发展和深入,吸入氢气、饮用富氢水等常用摄入氢分子的途径因其不够便捷、无靶向性等缺陷一定程度上限制了氢分子生物医学的发展。固态氢供体因释氢量大、可控缓释、可靶向递送、便携等优点成为氢生物医学领域的新兴热点。该文从基于镁、钯、铁等的金属固态氢供体,基于硅的无机非金属固态氢供体和基于食品珊瑚钙及牡蛎钙的固态氢供体三个方面尽可能地对固态氢供体在医药和保健食品中应用的研究进展进行了梳理和综述。在金属基固态氢供体中,镁基固态氢供体研究较多,以镁基植入物和微马达为代表,钯基和铁基固态氢供体的应用则更侧重靶向控制;非金属硅基固态氢供体的优势在于实现了对氢原子较强还原性的利用;食品固态氢供体释氢量大、安全性高,有望尽早实现临床应用。

运动与氧化还原信号调控

活性氧既是细胞内的信号分子,也是引起细胞氧化应激的主要分子。适当强度的运动促进生理水平活性氧的生成,增强机体抗氧化能力,有助于改善代谢、延缓衰老及相关疾病;而过度运动则会导致机体内大量活性氧的产生,造成运动疲劳甚至运动损伤。线粒体是产生活性氧及维护细胞氧化还原稳态的主要细胞器。合理补充线粒体营养素可以维护细胞氧化还原稳态,部分模拟运动的生理效应;同时,能够缓解过度运动引起的运动疲劳,有助于提升运动能力并改善运动损伤。

河南汉族父亲MTHFR基因对母亲不明原因反复自然流产的影响

目的探讨父亲亚甲基四氢叶酸还原酶（MTHFR）基因C677T多态性是否与母亲不明原因反复自然流产（uRSA）的发生有关。方法通过聚合酶链式反应一测序（PCR-测序）的方法对329对河南汉族URSA夫妇（观察组）及292对河南汉族健康夫妇（对照组）基因型进行分析。结果无论是在对照组中还是观察组中，男、女之间的MTHFRC677T多态性位点的C和T等位基因频率和各基因型频率分布差异均无统计学意义（P〉0．05）；观察组中男女各方的MTHFRC677T多态性位点的T等位基因频率和含T的各基因型频率均显著高于相应的对照组（P〈0．05），在女性中T等位基因是c等位基因发生URSA风险的2．267倍（95％CI：1．804～2．843），在男性中T等位基因是c等位基因发生uRsA风险的2．239倍（95％CI：1．783～2．811）。夫妻联合基因型分析中，夫妇TT／TT基因型发生URSA的风险最高，是CC／CC基因型夫妇的19．909倍（95％CI：8．608～46．049）。结论父母的MTHFR677C〉T是URSA发生的独立遗传易感因素。

氧化苦参碱的药代动力学、毒理学及药理作用

氧化苦参碱为苦参和苦豆子的主要有效单体成分,在我国已有临床应用,具有抗炎、清除自由基、抑制肿瘤细胞增殖、改善胰岛素抵抗等多种药理作用,在老龄相关的代谢和认知功能退变中可能具有重要的临床应用前景。该文就氧化苦参碱在药代动力学、毒理学和药理方面的研究现状进行综述。

酮体代谢与阿尔茨海默病

阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是老年痴呆症的一种主要类型,也是神经退行性疾病中发病率最高的一种疾病.随着我国老龄人口的持续上升,AD患者人数也呈增长趋势.研究表明,脑内葡萄糖代谢的降低远早于β淀粉样沉淀发生,而酮体是脑内替代葡萄糖的主要能量来源.因此,脑中能量代谢底物转换为酮体是AD早期代谢特征.目前,AD病理进程中酮体调控的机制还不清楚.深入了解AD发生、发展过程中酮体代谢的分子机制,对于寻找AD早期诊断标志物、探索AD的防治方法具有重要意义.本文就酮体代谢及其在AD中的研究进展进行综述.

阿尔茨海默病病理发生中的性别差异

阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是一种神经退行性疾病,严重威胁着人类健康.流行病学研究表明,性别与AD发病风险密切相关,女性AD发病率显著高于同龄男性.了解AD病理发生中的性别差异,对于揭示AD发生的规律与特点具有重要的意义.本文就AD病理发生中的性别差异及社会学、生物学等相关原因进行了分析,并论述了针对性别差异的药物防治AD的研究进展,以期为基于性别差异的AD防治提供新思路.

氢分子对心肌损伤的防护效应及机制

近年来,氢分子的生物医学效应引起广泛关注.氢分子极小,且具有高扩散性,不仅能透过血脑屏障,还能穿过各种细胞膜进入胞浆、线粒体、细胞核和内质网等亚细胞结构,甚至可进入生物大分子内部,与靶分子发挥作用.近期研究表明,氢分子在缓解电离辐射、缺血再灌注、心脏移植、心肺复苏术和心肺转流术等所致心脏损伤中有很好的预防和辅助治疗效果,并且副作用极小.氢分子作用的机制可能与其抗氧化、抗炎、抗凋亡及调节线粒体代谢相关,但其确切机制还需更多和更深入的研究.

阿尔茨海默病(Alzheimer’s Disease,AD)与动力相关蛋白1(dynamin-related protein 1,Drp1)

阿尔茨海默病(AD)已成为威胁老年人生活的一种常见病,对老年人的生活质量有着严重的影响,目前尚无有效地防治方法。最新研究发现在阿尔茨海默病的病理发生中,神经细胞伴有显著的线粒体代谢紊乱和动态变化的异常,其中动力相关蛋白1(Drp1)是参与线粒体动态变化的关键分子。深入研究阿尔茨海默病中线粒体动态变化的异常及Drp1等关键分子的作用机制,对于揭示AD的发生机制及寻找药物作用靶点具有重要意义。综述了Drp1在阿尔茨海默病中的调控机制。

高压氧联合凋亡信号调节激酶抑制剂NQDI-1对大鼠脑缺血半暗带区神经细胞及血脑屏障通透性的保护作用

目的通过高压氧(hyperbaric oxygen,HBO)联合凋亡信号调节激酶(apoptosis signal-regulating kinase-1,ASK-1)抑制剂NQDI-1治疗脑缺血再灌注(ischemia reperfusion,IR)损伤大鼠,研究HBO治疗与大脑皮层缺血半暗带(ischemia penumbra,IP)区域神经细胞凋亡、ASK-1信号通路之间的关系,探索大鼠脑IR损伤后HBO与NQDI-1联合治疗对IP区域的作用。方法体质量260300 g的雄性大鼠,建立大脑中动脉损伤模型模拟脑IR。随机分为六组:正常对照组(NC组)、假手术组(Sham组)、IR组、IR损伤后HBO治疗7 d组(IR-HBO组)、IR损伤后NQDI-1治疗组(IR-NQDI-1组)、IR损伤后HBO联合NQDI-1治疗组(IR-HBONQDI-1组),每组6只。应用伊文思蓝染色、苏木精-伊红(HE)染色、免疫荧光染色等方法测定IR损伤及HBO联合NQDI-1治疗7 d前后IP区域血脑屏障(BBB)通透性及ASK-1、硫氧还蛋白-1(thioredoxin-1,TRX-1)、促分裂原活化蛋白(mitogen-activated protein,MMP)-9等的表达量。结果与假手术组比较,IR组HE染色显示神经细胞凋亡显著,伊文思蓝染色面积显著增大,ASK-1表达量显著增高(P<0.05),TRX-1表达量显著降低(P<0.05),MMP-9表达量显著增高(P<0.05)。在HBO联合NQDI-1治疗后,与IR组比较,HE染色显示凋亡程度显著降低,伊文思蓝染色面积显著减小,ASK-1表达量显著降低(P<0.05),TRX-1表达量显著增高(P<0.05),MMP-9表达量显著降低(P<0.05)。结论脑IR损伤能够造成大鼠BBB通透性降低;ASK-1信号通路可能参与IR造成的神经细胞凋亡;HBO联合抑制剂NQDI-1能够进一步恢复BBB通透性,显著降低凋亡相关细胞因子的表达,改善神经细胞微环境,抑制神经细胞凋亡的发生。

纳米材料模拟酶的应用研究进展

纳米材料不仅具有独特的光、电、磁学特性,还具有类似于过氧化物酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、氧化酶、尿酸酶、硝酸还原酶等的催化活性.与天然酶相比,纳米材料模拟酶(纳米酶)具有生产简便、存储运输条件要求低、稳定且可回收重复使用、可以多途径给药等显著优势.本文按照模拟酶特性分类介绍纳米酶在环境保护、食品安全及生物医学等领域应用的最新研究进展,并对纳米酶的应用前景及可能遇到的瓶颈进行展望.