衰老机制的研究成果,在人体应用中有2种学科途径:老年医学和长寿医学。经过多年的研究,靶向衰老细胞的衰老干预研究,在小鼠体内取得良好的结果,但转化到人体效果有限。本专题对相关的研究,从不同角度进行了综述和总结,展示了人体应用的前景。在未来的研究中,可能需要回答衰老机制的一些基本问题,尤其是人体老年期的衰老细胞的动态和数量变化,从而为临床应用奠定坚实的理论基础。

间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs)因其强大的多向分化潜能与组织修复作用,在再生医学和抗衰老领域展现出巨大应用前景。然而,MSCs自身在体内外扩增过程中会不可避免地发生衰老,导致其治疗潜力下降,安全性风险增加,限制了MSCs规模化制备的临床应用。近年来,自噬(autophagy)作为细胞内核心的质量控制系统,其功能状态被认为是决定MSCs衰老进程的关键因素。衰老的MSCs中,普遍存在自噬活性下降或自噬流受阻现象。其机制涉及多个层面:包括mTORC1的持续激活、AMPK和SIRT1的活性减弱等多条关键信号通路失衡,核心自噬基因的表观遗传沉默,以及溶酶体功能障碍等。这种系统性的功能失调导致受损细胞器和蛋白质聚集,是驱动增殖停滞、分化异常及衰老相关分泌表型形成的核心内因。因此,靶向自噬已成为延缓MSCs衰老、恢复其“年轻态”功能的前沿干预策略。本文系统综述了自噬在维持MSCs功能中的核心作用,深入剖析了衰老过程中MSCs自噬失调的关键分子机制,并重点介绍了以药理学、基因工程及生物材料为代表的干预策略的最新进展,旨在为干细胞疗法有效性和抗机体衰老提供新理论参考和新干预策略。

随着人口老龄化趋势的加剧,衰老相关疾病带来的健康问题日益突出,对个人健康和社会经济发展造成了严重影响。细胞外囊泡通过传递信号分子、运输细胞内成分以及调节免疫反应,在介导细胞间通信和调控细胞功能中发挥着关键作用。鉴于其低免疫原性、高生物相容性和跨生物屏障能力,细胞外囊泡已成为新一代的衰老相关疾病的靶向治疗递送载体。然而,天然细胞外囊泡存在载药效率低、靶向性不足和体内循环时间短等局限,严重制约其临床应用。近年来,工程化细胞外囊泡凭借其更高的载药效率、靶向能力和体内循环时间,为衰老相关疾病的治疗提供了新策略。本文系统综述了工程化细胞外囊泡的药物装载方法、靶向递送策略和延长体内循环技术,并阐述了工程化细胞外囊泡作为靶向治疗递送载体在衰老相关疾病的应用现状。此外,本文还总结了作为递送载体的工程化细胞外囊泡在应用于不同衰老相关疾病治疗时的共性特征和差异化需求,并探讨了其在临床转化过程中面临的机遇与挑战,旨在为工程化细胞外囊泡治疗衰老相关疾病提供理论依据。

随着全球老龄化进程加速,衰老及其相关疾病已成为重大公共卫生挑战。肠道作为重要的衰老调控器官,其衰老过程与肠道微生物群多样性丧失、肠道屏障功能受损及免疫调节障碍密切相关,并继而导致氧化应激加剧和系统性炎症状态,最终加速机体整体衰老及多种疾病的发生发展。本综述系统总结了益生菌缓解肠道衰老的作用机制与应用前景。研究表明,益生菌可通过增强肠道屏障功能、调节免疫与抗氧化活性、调控肠脑轴功能以及恢复肠道菌群多样性等多途径延缓肠道衰老进程。此外,本文进一步综述了益生菌在衰老相关疾病中的临床应用,包括通过“肠-肝轴”改善代谢性疾病(例如非酒精性脂肪性肝病, non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD)、通过修复微生态缓解消化系统疾病、经由“肠-肌轴/骨轴”对抗运动系统功能衰退、通过免疫调节延缓年龄相关性免疫衰退、通过“肠-脑轴”改善神经退行性疾病以及通过“肠-皮肤轴”延缓皮肤老化。尽管现有研究展示了益生菌的多方面潜力,仍存在菌株特异性、个体差异及长期安全性等问题。未来需结合多组学技术、个性化干预策略及新型制剂开发,以推动益生菌在健康衰老领域的精准应用。本文旨在为益生菌干预肠道衰老及相关疾病的机制研究与临床实践提供理论参考与方向展望。

核酸等温扩增技术已被广泛应用于DNA纳米技术、数据存储及生物传感等多个领域中,对生物学领域的发展具有重要意义。因其无需热循环就在恒定温度下实现核酸扩增,更能满足现代分子检测技术快速简便的需求,为临床医学的早期诊断提供重要的应用价值。本文主要针对滚环扩增技术(rolling circle amplification,RCA)、链置换扩增技术(strand displacement amplification,SDA)、环介导等温扩增技术(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)、解旋酶依赖性扩增技术(helicase-dependent amplification,HDA)、重组聚合酶扩增技术(recombinase polymerase amplification,RPA)和引物交换反应(primer exchange reaction,PER)几种基于酶促反应的等温扩增技术以及杂交链式反应(hybridization chain reaction,HCR)、催化发夹组装(catalytic hairpin assembly,CHA)等非酶促等温扩增反应的技术,及其近5年在核酸检测领域的应用展开综述,聚焦目前最新进展并进行展望,以期助力等温扩增技术在该领域的迭代发展。

本文基于嘌呤能受体P2X配体门控离子通道7的受体(purinergic receptor P2X ligand-gated ion channel 7,P2X7R)/ NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NOD-like receptor family pyrin domain containing 3,NLRP3)信号通路探讨牛膝提取物 (achyranthes bidentata extract, ABE)对大鼠膝骨性关节炎(knee osteoarthritis,KOA)的效果及机制。在动物实验中,采用“内侧副韧带横断(medial collateral ligament transection,MCLT)+部分半月板切除术(partial meniscectomy,PM)”建立大鼠KOA模型。苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,H&E)染色和番红固绿染色评估膝关节软骨损伤情况,TUNEL染色评估软骨细胞凋亡情况。微型计算机断层扫描技术(micro-computed tomography,Micro-CT)评估骨损伤和KOA严重程度。在体外实验中,采用脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)处理大鼠膝关节原代软骨细胞,四唑盐比色(methylthiazolyldiphenyl-tetrazolium bromide, MTT)法和乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)试剂盒检测细胞活力和细胞毒性情况。酶联免疫吸附法(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)和免疫印迹法(Western blot,WB)检测各组炎性细胞因子和基质蛋白质水平。流式细胞术检测天冬氨酸特异性的胱天蛋白酶 1(cysteine-requiring aspartate protease 1,Caspase-1)活性。免疫荧光法检测软骨细胞内NLRP3水平。体外研究结果表明,通过ELISA检测,ABE显著降低了大鼠原代软骨细胞中LDH的释放量(P<0.01),同时炎症因子白介素-18(interleukin-18,IL-18)(P<0.01)和白介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)(P<0.01)水平也明显受到抑制;此外,Western印迹分析进一步揭示,ABE处理有效抑制了软骨降解酶基质金属蛋白酶1(matrix metalloproteinase 1,MMP-1)(P<0.01)和基质金属蛋白酶13(matrix metalloproteinase 13,MMP-13)(P<0.001)的蛋白质表达,同时显著提升关键基质蛋白Ⅱ型胶原(collagen type Ⅱ,Collagen Ⅱ)(P<0.001)的水平,共同证实ABE通过调控炎症与基质代谢通路抑制软骨细胞焦亡和损伤的机制;体内实验进一步证实,ABE有效改善KOA大鼠软骨组织损伤(例如H&E染色显示结构破坏减轻,番红固绿染色表明基质流失减少),抑制骨赘形成及软骨细胞焦亡;分子机制上通过下调P2X7R(P<0.001)、NLRP3(P<0.001)等通路蛋白质表达延缓KOA进展。ABE通过抑制P2X7R/NLRP3信号通路抑制软骨细胞焦亡,改善软骨组织损伤,从而延缓大鼠KOA的病理进展,表明ABE可能是一种有前景的KOA治疗药物。

幽门螺杆菌(helicobacter pylori, H. pylori)在介导胃黏膜损伤中发挥了极其重要的作用,同时研究表明,中高海拔与慢性胃炎也存在显著联系。本研究旨在探究缺氧协同H. pylori感染在调节胃上皮细胞病理性炎症损伤中的影响及其潜在的作用机制。通过收集平原及高原地区未感染和感染H. pylori临床患者胃窦黏膜组织,并体外构建缺氧协同H. pylori感染胃上皮的细胞及人胃类器官模型,运用酶联免疫吸附实验(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)、免疫组织化学染色、免疫荧光染色、实时荧光定量PCR(real-time fluorescence quantitative PCR, RT-qPCR)和Western印迹检测缺氧协同H. pylori感染对胃黏膜病理性炎症损伤,以及缺氧诱导因子1α(hypoxia-inducible factor-1α, HIF-1α)表达的影响,结果发现,在体内的人胃炎临床样本及体外胃上皮细胞及胃类器官模型中,缺氧协同H. pylori感染可诱导HIF-1α表达水平上调(P＜0.05);经在体外细胞模型中进行信号通路筛查,探讨缺氧协同H. pylori感染诱导HIF-1α表达上调的机制发现,当PI3K/AKT信号通路被阻断时,缺氧协同H. pylori感染诱导的HIF-1α的表达受到显著抑制(P＜0.05);最后利用生物信息学及转录物组测序对HIF-1α调控的下游靶基因进行初步验证,结果提示,溶质载体家族2成员1(solute carrier family 2 member 1, SLC2A1)是HIF-1α调控的下游重要靶分子之一(P＜0.05)。综上结果表明,缺氧协同H. pylori感染可经PI3K/AKT通路诱导HIF-1α表达上调,后者可促进SLC2A1的表达上调,提示高原地区H. pylori感染患者其胃黏膜微环境中糖酵解水平可能更活跃,这为研究缺氧协同H. pylori感染胃上皮细胞病理性炎症损伤的作用机制提供了新的理论支撑,也为防治缺氧协同H. pylori感染相关性胃炎提供新思路。

热激蛋白(heat shock protein, HSPs)是一类广泛存在于各种生物体中的应激蛋白质,当机体受到不良刺激时会迅速合成,发挥保护机体作用。DNAJC5是热激蛋白质HSP40家族的一员,本文旨在探究其在东北林蛙(Rana dybowskii)细菌性感染中的作用。本研究通过同源克隆方法获得东北林蛙DNAJC5全长cDNA序列,并对其进行生物信息学分析;再采用嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila, Ah)注射东北林蛙,构建炎症模型;运用实时荧光定量PCR (real-time quantitative PCR, qRT-PCR)技术检测Ah胁迫下DNAJC5在不同组织中的转录水平,利用免疫印迹(Western blot)技术,分析不同感染时间点DNAJC5蛋白的动态变化。结果显示,东北林蛙DNAJC5基因CDS区全长600 bp (NCBI登录号为:OQ944896),编码199个氨基酸,序列中含有DNAJ保守结构域,属于典型HSP40家族成员。qRT-PCR结果显示,DNAJC5在不同组织中均有表达,正常生理状态下,DNAJC5基因在脾中表达量最高,肝次之;感染Ah后肝、脾、肺、肾、皮肤和胃DNAJC5 mRNA 均在12 h达到表达量峰值(P<0. 01),心和肌肉组织在6 h达到峰值(P<0. 01)。Western印迹分析显示,DNAJC5蛋白在肝和脾中分别增加了1.39 和 1.13 倍(P>0.05),呈先升后降的动态表达趋势,转录和翻译水平二者具有一致性。综上所述,DNAJC5基因可能参与对抗Ah侵染的免疫应答过程,本研究结果为进一步探讨两栖类的抗细菌感染机制提供理论依据。

MYB蛋白质家族是植物中最大的转录因子家族之一,广泛参与生长发育、逆境应答及次生代谢过程,但金银花MYB蛋白质家族成员尚未被鉴定。本研究采用生物信息学方法对其进行全基因组鉴定与分析,涵盖基本理化性质、系统进化树、基因结构、保守基序、顺式作用元件等,并通过构建pCAMBIA1300-GFP融合载体、烟草叶片瞬时转染检测MYB6、MYB106d、MYB114蛋白质的亚细胞定位。结果显示,共鉴定到147个LjMYB基因,分属17个亚家族(S1~S17);其编码氨基酸长度52~1 060 AA,等电点4.42~11.52 pI,外显子1~13个,分子量6 086.3~119 075.08 kD。MEME分析发现,不同MYB的基序数量及分布存在差异,同一亚家族结构特征相似;顺式作用元件分析表明,其启动子区域含光响应、激素应答及生物与非生物胁迫相关元件和结合位点。染色体分布显示,MYB基因存在显著基因组加倍(可能与染色体进化加倍相关);金银花与拟南芥MYB基因的共线性分析显示,121对同源基因分布于拟南芥所有染色体,体现进化保守性。表达谱分析表明,金银花MYB基因在生长发育中作用不同,且对不同光照强度敏感程度有差异;亚细胞定位显示,LjMYB6、LjMYB106d以及LjMYB114均定位于细胞核。综上,金银花MYB蛋白质家族具有多样生物学特性,可能参与生长发育、激素调控及生物/非生物胁迫响应过程。

胰岛素抵抗(insulin resistance, IR)是2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)、代谢综合征(metabolic syndrome)及代谢相关的脂肪肝疾病(metabolic-associated fatty liver disease, MAFLD; non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD)等多种代谢疾病的共同病理改变。肝胰岛素信号通路失调是胰岛素抵抗的重要原因,但其调控机制尚待进一步解析。人抗原R蛋白(human antigen R, HuR)是一种重要的RNA结合蛋白质,其通过对相关基因的转录后调控维持细胞代谢稳态。本研究利用肝细胞HuR特异性敲除小鼠(HuR cKO)模型,探讨了肝细胞HuR缺失对胰岛素敏感性以及相关信号通路的影响。研究发现,HuR cKO小鼠在8周高脂喂养后表现出明显的胰岛素抵抗,表现为空腹血糖升高(P＜0.05)和胰岛素敏感性下降(P＜0.01)。进一步研究显示,HuR缺失显著下调胰岛素受体底物2(insulin receptor substrate protein-2, IRS2)的蛋白质水平(P＜0.01),伴随下游苏氨酸激酶2(threonine kinase 2, AKT2)(P＜0.05)及糖原合酶激酶 3β(glycogen synthase kinase-3 β, GSK3β)信号通路活性减弱(P＜0.01)。就机制而言,HuR结合IRS2 mRNA的3′非翻译区(3′ untranslated regions, 3′ UTR),促进其mRNA稳定性,进而促进了IRS2的蛋白质表达水平(P＜0.01)。上述研究从HuR对IRS2的转录后调控角度解析了胰岛素抵抗的机制,为相关干预提供了实验依据。

长江江豚(Neophocaena asiaeorientalis)是我国特有的淡水鲸类,种群数量仅约1 200头,属极度濒危物种。雌雄长江江豚在生长发育方面存在显著差异,为解析其性别差异的分子调控机制,本研究聚焦于非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)——一类关键的基因表达调控因子,在性别决定与分化中扮演重要角色。基于全转录物组测序技术,系统分析了雌雄长江江豚血液中ncRNA的差异表达谱及其功能注释。结果显示,共鉴定出205个差异表达环状RNA(雌性上调87个,下调118个)、122个差异表达的长非编码RNA(雌性上调54个,下调68个)和48个差异表达的微RNA(雌性上调32个,下调16个)。功能富集分析表明,这些差异表达的ncRNA通过能量代谢(例如ATP结合、PI3K-Akt通路)、免疫调节及信号转导等核心生物学过程协同调控两性分化。荧光定量PCR对关键下游基因(MAPK1、IRS1、ALAD和C1QC)的验证结果,与测序数据揭示的调控趋势一致,为差异ncRNA的功能提供了间接实验证据。本研究系统揭示了ncRNA在长江江豚性别差异中的多维调控网络,为理解其生理分化机制及制定濒危物种保护策略提供了分子层面的理论依据。

泛醇-细胞色素C还原酶复合物伴侣(ubiquinol-cytochrome C reductase complex chaperone,BCS1L)主要参与线粒体复合体Ⅲ组装,与线粒体遗传病发病、前列腺癌患者疲劳等有关,然而其在结肠腺癌中的作用尚不清楚。本研究通过整合多组学分析和功能实验,系统探讨了BCS1L在结肠腺癌中的临床意义及分子机制。结果发现,BCS1L在结肠腺癌组织中表达水平显著上调(P<0.05),其高表达与患者不良预后及年龄显著相关(P<0.05)。功能富集结果显示,BCS1L与有机阴离子转运、羧酸转运、有机酸转运等相关信号通路有关。免疫细胞浸润结果显示,BCS1L高表达组中Treg细胞占比增多。突变图谱结果显示,PCLO、ABCA13、LRP1B、FAT3、HYDIN和SOX9等基因突变频率在BCS1L高表达组显著升高(均P<0.05)。实验验证结果显示,敲低BCS1L能够显著抑制结肠腺癌细胞的增殖能力、克隆形成能力及迁移能力(均P<0.05)。以上研究结果表明,BCS1L可能通过调控物质转运及调节免疫抑制性肿瘤微环境在结肠腺癌细胞生长和迁移过程中发挥关键作用。

生物化学是高等医学院校的重要基础学科,因生物分子结构与生化反应复杂,学生理解难,易生畏难情绪。随着高校生物化学教学方法的多样化,理科音乐化教学法(SS)逐渐进入校内本科课程,生化歌曲这一创新教学手段越来越受生化教师关注。本文系统阐述了情感激发和学习动机的理论基础,深入分析生化歌曲在生化教学中激发情感、提升学习动机的有效性。本文将原创生化歌曲用于课堂教学,探索构建基于SS框架的“情感-认知-行为”三层教学策略模型,强调内容精准性(兼顾科学与艺术)、学情适配性(难度分层)、教学闭环设计(输入-解构-输出)以及学生深度共创(歌词改编、对抗赛)等核心要素,以增强学生参与度与创造力。同时,进一步分析了生化歌曲辅助教学时需注意的关键问题,包括科学性是核心前提需多重保障(专家审核、歌词标注)、严防形式大于内容、精准适配不同学情与目标、打造深度教学闭环避免浅层娱乐以及激励学生从受众转向创作者激活内驱力等,防止本末倒置和矫枉过正。该研究不仅丰富了生物化学的教学方法,而且为注重情感和动机在学科教学中的作用提供了有效的教学策略,具有实践和理论上的双重价值。