低强度脉冲超声治疗骨质疏松的可行性分析

骨质疏松症是一种全身性骨骼系统疾病,以骨量减少、骨微结构退化为主要特征,常伴有骨痛、驼背、骨折等症状,严重影响患者生活质量.目前骨质疏松治疗以药物治疗为主,但副作用较大.物理疗法低强度脉冲超声(LIPUS)则可以避免药物不良反应,且具有无创伤、无电离辐射等优点.研究表明,LIPUS刺激在骨折愈合中具有积极作用,而骨折和骨质疏松治疗时某些生物机制相似,因此LIPUS可能是治疗骨质疏松的重要潜在手段.本文通过查阅以"LIPUS"、"骨折"、"骨质疏松"为主题的大量相关资料并进行归纳总结,从骨组织结构与功能、LIPUS治疗骨病的生物学机制以及LIPUS治疗骨质疏松的实验研究入手,分析论证LIPUS治疗骨质疏松的有效依据,对LIPUS治疗骨质疏松研究现状进行综述,以期为治疗骨质疏松提供新的思路和理论依据.     

视黄酸通过促进磷酸化的Smad1 降解抑制骨形态发生信号的持续

骨形态发生蛋白(BMP)信号通路在胚胎发育和器官形成中发挥正常功能需要其与其他信号通路的交互作用.不同于FGF/MAPK 和Wnt/GSK3 信号通路对BMP 信号通路的调节已经得到阐释, BMP/Smad 和视黄酸受体(RAR)间的交互作用还没有被很好地理解. 中国科学院上海生命科学研究院生物化学与分子生物学研究所景乃禾研究小组研究发现, 视黄酸可通过降低磷酸化的Smad1(pSmad1)的表达水平抑制BMP 信号持续. 视黄酸通过其核受体介导的转录作用, 可强化pSmad1 与其泛素E3 连接酶的相互作用, 促使pSmad1 泛素化和蛋白酶体降解. 该调节过程依赖于视黄酸导致的Gadd45 表达增加和MAPK 活性增强.在鸡胚胎神经发育期间, 视黄酸/视黄酸受体通路也可抑制BMP 信号以拮抗BMP 介导的神经前体细胞的增殖和分化. 而且, 视黄酸和BMP 信号间的交互作用参与了鸡胚背部神经管的正常发育. 上述研究结果揭示了视黄酸通过调节pSmad1 稳定性进而抑制BMP 信号的分子机制. 相关研究论文发表在2010 年11 月2 日Proc Natl Acad Sci USA, 107(44): 18886—18891 上.     

静磁场对骨组织的影响及其分子机制探讨

静磁场是磁场强度和方向恒定的磁场,其作为一种非侵入性的物理因子,在骨生物学领域已有多年的基础和临床研究历史.大量动物实验和临床研究显示,静磁场对骨质疏松、骨折不愈合、骨植入体的骨不连以及骨关节炎等骨科疾病均有良好的作用效果.静磁场对这些骨骼疾病的作用与其对骨组织细胞增殖及分化的调节相关.在体外,静磁场可促进骨髓间充质干细胞及成骨细胞的分化和矿化,而抑制骨髓单核细胞及破骨细胞的分化和骨吸收活力.静磁场对骨组织细胞调控的可能机制是静磁场影响了细胞生长因子、信号分子、细胞骨架、细胞膜、细胞内钙离子及铁代谢等.本文从动物及临床实验研究和细胞生物学研究两方面综述了静磁场对骨组织的影响,同时对可能的分子机制进行了探讨,在此基础上还介绍了该研究中需进一步探讨的问题.     

骨质疏松症

骨质疏松(osteoporosis)是指以单位体积内骨量低于正常为特征的骨骼疾患,其主要表现为骨质的有机成分生成不足、继发性钙盐减少及骨的微细结构破坏目前有不少学者认为骨质疏松的定义应包括骨量减少与骨强度降低两个方面,单纯的骨量减少应称为骨减少症(osteopenia),而把骨量减少所致骨强度降低称为骨质疏松症,一般认为,骨质疏松不能算作疾病,只有在骨质疏松基础上出现疼痛、骨折等一系列临床表现时方可称作骨质疏松症。     

基于通路关联网络研究丹酚酸B治疗心血管疾病的机理

研究候选药物治疗疾病的作用机制是药物研发过程中的一个重要步骤.目前,运用系统生物学方法对蛋白、药物和疾病相互关联网络的分析加深了对药物治疗疾病机理的理解.然而,针对这些关联网络的分析大都是从基因/蛋白的角度直接关联到疾病层面.考虑到蛋白通常通过参与生理通路实现其自身的生物功能,所以本研究提出了以生物通路关联网络的分析方法,以生物通路为研究视角来研究药物治疗疾病的机理.许多研究表明,丹参主要活性成分丹酚酸B对心血管疾病有良好的疗效.本文在运用药物-蛋白关联网络分析方法的基础上,尝试结合生物通路关联网络去分析丹酚酸B治疗心血管疾病的机理.利用分子对接方法计算得到丹酚酸B的作用靶点,同时通过文献挖掘收集实验验证的丹酚酸B治疗心血管疾病的调控蛋白及目前治疗心血管疾病的西药及靶点数据.利用药物-蛋白关联网络分析发现,丹酚酸B能够通过作用肾素-血管紧张素-醛固酮系统中血管紧张素转化酶和肾素,从而舒张血管,最终调节心血管疾病.通过生物通路关联网络分析发现,丹酚酸B可能通过作用凋亡生理过程、免疫/炎症生理过程、离子迁移生理过程和基础代谢生理过程来调节心血管疾病,并且倾向于调节免疫生理过程.因此,基于通路关联网络的分析方法能够为分析药物的治病机理提供新的视角.     

表皮生长因子受体在DNA 损伤修复中的作用机制新进展

表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor, EGFR)在许多人类恶性肿瘤中存在过表达或突变, 近期大量的研究表明EGFR 和/或其下游成分可以进入细胞核, 在核内发挥转录调节和信号转导功能, 其中一个重要的功能是促进DNA 双链断裂(doublestrands breaks, DSBs)的修复. EGFR 主要通过核移位及PI3K-Akt 通路、Ras-Raf-MAPK 通路与DNA 修复的关键成分如DNA-PK, ATM, Rad51 和BRCA1 等作用促进DSBs 的修复.放化疗诱导的肿瘤细胞DNA 损伤后的修复目前正成为一个越来越有吸引力的靶点, 靶向EGFR 或其下游信号抑制DNA 损伤修复的治疗具有重要的临床意义和应用前景.     

MAPK信号通路在卵母细胞减数分裂中的作用

丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）是一类广泛存在于真核细胞中的Ser/Thr蛋白激酶，在卵母细胞减数分裂过程中起重要调节作用，MAPK的激活涉及一系列蛋白激酶的级联活化。p90^rsk是MAPK宾重要底物，介导MAPK的大部分生物活性。MAPK在减数分裂的G2／M转化期被激活，在MI期达到活性高峰，并维持这一水平直至受精以后、原核形成以前。MAPK与MPF在减数分裂调工过程中具有复杂的相互作用。另外，其他信号转导途径，加cAMP信号通路、蛋白激酶C信号通路以及蛋白磷酸酶等，都在卵母细胞减数分裂的不同时期调节着MAPK的激活。结合自己的工作，对MAPK与减数分裂的研究进展进行了评价和展望。     

PDE4与cAMP信号区域化

第二信使cAMP在细胞信号转导中起着重要作用. 但为什么相同的cAMP信号可以诱导不同的生理反应. 20年前, cAMP信号区域化的提出, 似乎解答了这一疑惑. cAMP区域化使得空间上不同的蛋白激酶A (PKA)池能够被不同地活化. 同时也使得人们对cAMP通路复杂性和重要性有了新的认识, 使其再度成为生命科学的研究热点. cAMP/PKA信号转导区域化是由蛋白激酶A激酶锚定蛋白(AKAPs)和磷酸二酯酶(PDEs)来维持的, 前者可以结合PKA和其他的信号转导蛋白; 后者可以水解cAMP, 终止PKA活性. PDE4是PDEs同工酶超家族的成员之一, 不仅参与区域化的cAMP信号通路的调控, 而且还在整合与其他主要信号转导通路的反应网络中起重要作用. 本文对PDE4的分类、基因表达与调控、作用的系统与区域进行了回顾, 重点对PDE4作用的具体分子与机理以及PDE4发挥功能的调控方式进行了总结, 并结合本室的研究对PDE4在大鼠颗粒细胞成熟及cAMP信号区域化中的作用进行了综述.     

猫外膝体细胞对二阶信号刺激的时间反应特性

视觉系统不仅能通过亮度的不同, 还可以通过对比度、纹理等信息从背景环境中识别出物体. 视觉研究中常把前一种由亮度信息产生的信号称为一阶信号, 后一种由非平均亮度变化信息(如对比度、纹理等)产生的信号称为二阶信号. 视觉系统中二阶信号和一阶信号的处理是由相同还是不同的通路来完成的, 这是研究者们广泛关心的问题. 本研究采用在体胞外记录的方法研究了猫外膝体细胞对二阶信号刺激的时间频率反应特性. 结果显示, 大多数外膝体细胞对二阶信号存在调制反应, 但反应强度低于对应的一阶信号, 且两类信号反应差异的程度随时间频率的增高而逐渐增大, 同时二阶信号反应中的非线性成分与线性成分的比值要显著高于一阶信号反应. 结果还显示, 外膝体神经元中的Y细胞对二阶信号的反应强度要高于X细胞, 提示Y细胞可能在二阶信号的传递过程中起着更主要的作用. 结果揭示, 在猫外膝体上一阶信号和二阶信号的处理可能是由两类不同的传递通路来完成的.     

转移消失蛋白研究进展

转移消失蛋白(missing in metastasis,MIM)是一种重要的胞内膜调控蛋白,属于inverse BAR(I-BAR)家族成员,能结合细胞膜并在细胞极化、运动和内吞作用等过程中发挥调节功能,其表达异常与多种疾病尤其是肿瘤发生或转移相关,在神经系统、循环系统和生殖泌尿系统中也有一定作用.MIM蛋白的生物学功能包括调节肌动蛋白细胞骨架、与皮动蛋白等其他蛋白相互作用、参与细胞信号通路调控、改变细胞膜形态并促进细胞极化等,在结构上表现出典型I-BAR家族成员特征,借助其N端的I-BAR区域自聚合形成二聚体,促使细胞膜形成伪足状突起,甚至可以调控人造磷脂囊泡,但二聚体的形成也可被靶向的多肽等抑制剂阻断.除作用于蛋白I-BAR,RPTP结合域的特异性多肽外,MIM也可被RNAi干涉,在肿瘤生物治疗领域具有开发潜力.本文回顾了MIM蛋白相关医学研究进展,综述了MIM蛋白已知的生物功能,分析了MIM蛋白靶向治疗及其他应用前景,并提出了可能的研究新方向、新思路.     

纳米羟基磷灰石/聚合物生物复合材料体内外生物活性研究

当生物活性材料植入体内后, 在其表面可以形成一层类骨磷灰石. 这层类骨磷灰石对于组织与材料之间形成骨键合至关重要. 研究了纳米羟基磷灰石/聚酰胺在体内和体外环境下表面形成类骨磷灰石的情况, 考察了兔体内复合材料植入体与周围骨组织的界面. 结果显示, 在体外模拟体液中和植入兔背部肌肉内, 复合材料表面都可形成类骨磷灰石. 当植入兔皮质骨时, 复合材料可与自然骨形成紧密结合, 中间没有纤维组织. 研究表明, 纳米羟基磷灰石/聚酰胺复合材料具有良好的生物活性, 是一种良好的骨替换材料.     

转录因子NF-κB的研究进展

转录因子NF-(B(nuclear factor-(B)是一类普遍存在的、控制着各种基因转录的重要转录调节因子. 促炎症细胞因子、细菌、病毒和紫外照射等细胞外的刺激都能引起NF-κB的激活. NF-κB的不适当表达和激活与各种疾病的发生密切相关. 因此, NF-κB始终是一个非常活跃的研究领域. 结合近来对小鼠巨噬细胞LPS/Toll/NF-κB介导IL-12表达的信号通路的研究结果, 评述了NF-(B信号通路及其调控机理的最新进展. 例如, I(B激酶(IKK)的结构与功能、I(B的磷酸化与泛素化、NF-κB二聚体从胞质向胞核的转位以及启动基因转录的分子机理等, 并探讨了NF-κB在临床上可能的应用前景.     

代谢调控的新发现

能量代谢一直是最为热门的研究领域之一. 对乙酰化调控代谢的机理的研究发现, 代谢酶类赖氨酸残基的乙酰化修饰与很早就发现的转录调控、反馈抑制、变构调节及磷酸化修饰一样, 是一种广泛存在于原核和真核生物体内的保守代谢调控机制, 即乙酰化修饰不仅可以抑制/激活代谢酶的催化活力、影响蛋白的稳定性, 还可能协调代谢途径中各个代谢酶类的活性, 并在协调不同通路的代谢流分布中发挥更为广泛的生理功能, 进而在细胞整体水平上调控代谢. 最近还发现一些中间代谢物在细胞信号中起重要作用, 不平衡地积累2-羟基戊二酸或减少α-酮戊二酸会对加双氧酶蛋白家族产生重要的影响, 改变包括HIF途径在内的肿瘤相关信号通路, 并可能引起组蛋白甲基化修饰的改变. 由于代谢与人类疾病紧密相关, 这些新的发现在科学界引起了人们广泛的兴趣.     

胚胎干细胞多潜能性维持的分子机制

分离于着床前胚胎内细胞团的胚胎干细胞是多潜能性细胞, 在胚泡注射后能产生3个胚层的所有细胞和组织类型. 在合适的培养条件下, 胚胎干细胞保持其多潜能性, 即维持其多向发育潜能及在不分化状态下的对称性细胞分裂能力. 胚胎干细胞的多潜能性是其得以广泛应用的基础. 胚胎干细胞可作为基因敲除或转基因动物的供体细胞、哺乳动物发育的体外模型和再生医学中进行细胞治疗的细胞库. 要实现这些目的, 必须建立化学成分明确的培养体系并在体外长期培养过程中保持胚胎干细胞的多潜能性, 同时应能够对其进行定向诱导分化. 因此, 理解和阐明胚胎干细胞多潜能性维持的分子机制是首要前提. 本文概述了该方面研究的最新进展, 包括LIF/STAT3, BMPs/Smads, canonical Wnt, TGFβ/activin/nodal, PI3K和FGF等信号通路以及oct4, nanog等多潜能性维持相关基因, 并对小鼠和人ES细胞多潜能性维持系统的调控机制及其差异进行了探讨. 进一步阐明这些信号通路和基因之间的相互作用以及胚胎干细胞多潜能性维持系统的调控机制将是未来胚胎干细胞研究领域的主要目标.     

基于恶性疟原虫全基因组蛋白信息预测青蒿素的潜在抗疟靶点

结合NCBI分类数据库和KEGG提供的恶性疟原虫3D7株相关蛋白质信号通路信息, 筛选出8个处于信号通路关键位置的蛋白酶, 分别与青蒿素进行分子对接研究. 通过分析它们之间的结合模式, 发现嘌呤核苷磷酸化酶(pfPNP)、肽脱甲酰基化酶(pfPDF)和核糖-5-磷酸异构酶(pfRpiA)等3种蛋白酶与青蒿素的抗疟作用有关, 而青蒿素可能通过干预嘌呤代谢、嘧啶代谢、蛋氨酸代谢、乙醛酸和二羧酸代谢及磷酸戊糖途径产生抗疟效应.     

ATF5与TCF4相互作用及其对Wnt信号通路的调控

应用酵母双杂交技术, 鉴定Wnt通路关键信号分子TCF4与cAMP效应元件结合蛋白家族新成员——激活转录因子5(ATF5)之间的相互作用, 酵母表型分析和b-半乳糖苷酶(β-gal)活性测定结果发 现, 两者的作用位于ATF5蛋白C端含有碱性亮氨酸拉链(bZIP)区域(162 ~ 282 aa). 通过受TCF启动的荧光酶报告系统分析ATF5对Wnt信号通路的影响, 结果显示ATF5蛋白C端能进一步加强TCF4对Wnt通路的激活效应. 由此提示, ATF5可能是Wnt通路下游信号的辅助激活因子(co-activator), 它能协同 b-连环蛋白/TCF4参与Wnt信号通路的激活.     

生物信息学研究揭示乳腺癌组织分化中可能的microRNA调控通路

microRNA (miRNA)被广泛报道能参与乳腺癌的病理发生发展过程. 但是, 在这些病理过程中, miRNA通过哪些信号通路来参与这些过程还不甚清楚. 例如, 在乳腺癌的组织学分级分化过程中, 人们对于miRNA如何与其靶标基因相互作用来调控乳腺癌的分化还知之甚少. 本研究通过计算的方法研究miRNA在乳腺癌组织学分级分化过程中的作用. 通过寻找miRNA靶标基因集合在基因芯片数据中乳腺癌Ⅰ级和Ⅲ级间显著差异表达, 鉴定了15个候选miRNAs, 其中9个关键的miRNAs通过调控差异表达的靶基因来参与6个重要的信号转导通路. 在这些通路中, TGF-β信号通路中一个主要的抑制分子SMAD7蛋白被预测为上面几个关键miRNAs的靶标基因. SMAD7既能被miRNA直接调控又能被miRNA调控的信号通路调控, 进而影响TGF-β信号通路在乳腺癌组织分化中的作用. 因此, 我们推测TGF-β信号通路作为一个核心通路在miRNA调控乳腺癌的组织分化过程中起重要作用. 预测靶标基因在乳腺癌Ⅰ级和Ⅲ级的分类性能在另外3个独立的乳腺癌数据集上得到进一步验证. 3个预测差异表达的关键miRNAs也通过实时荧光定量PCR在10个不同组织分级的乳腺癌病人样本中得到验证.     

氯化镧抑制前列腺癌细胞DU145 的生长和迁移

为探索稀土化合物在防治前列腺癌转移方面的潜在药理作用, 研究了氯化镧对人前列腺癌细胞DU145 的生长和迁移的影响及其机理. 基于MTT 实验结果得知, LaCl₃ 显著抑制DU145 细胞的增殖, 且呈浓度依赖关系; 克隆形成实验也显示了LaCl₃ 抑制克隆形成. 结果表明, LaCl₃ 能够抑制前列腺癌细胞的生长. 此外, 利用划痕损伤实验证明, 10⁻⁵ mol/L LaCl3 可以抑制细胞迁移, 并且在该浓度下, LaCl₃ 对细胞黏附和伸展也有抑制作用. 进一步的机制研究表明, 不同浓度LaCl₃ 均可下调ERK 和P38 的磷酸化水平; 而百日咳毒素PTx, 一种Gi 蛋白抑制剂, 减弱了LaCl₃ 对ERK 和P38 磷酸化的抑制作用以及其对DU145 细胞克隆形成和伸展的抑制作用. 结果表明, LaCl₃ 能够抑制前列腺癌细胞DU145 的生长和迁移, 该作用与ERK 和P38 磷酸化水平降低有关, 可能是通过PTx 敏感的Gi 蛋白信号通路介导的.     

功能化介孔硅纳米载体的设计及其应用

随着纳米技术的飞速发展,纳米材料因其优良的物理化学性能在生物医学领域表现出巨大的应用潜力,已被广泛应用于药物/基因传递、疾病诊断、以及组织工程修复等,尤其在纳米抗癌制剂的研究中占有独特的地位.其中,介孔硅纳米粒子(mesoporous silica nanoparticle,MSN)因其独特的优良性能,如合成方法简单易行、重复性好、纳米粒子尺寸及介孔孔径均一可调、比表面积高、孔体积大、表面易进行功能化修饰、具有良好的生物相容性、能够有效负载诊疗制剂,而被广泛应用于构建药物控制释放系统.这种以介孔硅纳米粒子为基底构建的多功能智能响应载体系统能够有效运载抗肿瘤药物,其能够在到达病变部位以前保持"零释放"性能,而在进一步靶向功能基介导下特异性达到肿瘤部位或细胞后,在特异性刺激信号作用下响应性释放药物.这种将抗癌药物特异性传递至靶位点的方式,能够极大程度地发挥药物治疗效果,有效降低抗癌药物毒副作用,提高药物利用率,从而为高效抗肿瘤治疗提供保障.本文综述了刺激响应型介孔硅纳米粒子在抗癌纳米医学中的系列应用,着重介绍用于智能药物释放和肿瘤靶向治疗的介孔硅纳米粒子的多种功能化构建策略.     

多功能生物可降解聚合物纳米药物载体:设计合成及在肿瘤靶向治疗上的应用

生物可降解聚合物纳米载体具有良好的生物相容性、较长的体内循环时间、可靶向富集到肿瘤组织、在体内可降解等优越性能,是实现肿瘤靶向治疗最有前景的载体系统之一.多个基于生物可降解聚合物的纳米药物已投入市场或进入不同临床试验阶段.然而,纳米药物虽然有效降低了药物的毒副作用,却并没有显著提高肿瘤治疗效果.同时,纳米药物还存在体内稳定性差、药物易早释、肿瘤细胞内吞效率低、细胞内药物释放缓慢等问题.因此,提高纳米药物疗效的新策略成为国际研究的前沿和热点.本文综述了近年来本课题组及国内外学者在构建多功能生物可降解聚合物纳米载体和肿瘤靶向治疗上的研究进展.本文重点介绍了以下4个方面:(1)化学或物理交联稳定的生物可降解聚合物纳米载体,有效提高了纳米药物的体内稳定性,抑制药物早释,增强肿瘤靶向性能;(2)生物响应性生物可降解聚合物纳米载体,实现了抗癌药物在肿瘤组织和肿瘤细胞内的快速高效释放;(3)刺激敏感可逆交联的生物可降解纳米载体,巧妙解决了聚合物纳米载体在血液循环时需具有高稳定性、而在肿瘤细胞内需快速高效释放药物的矛盾;(4)靶向肿瘤的生物可降解聚合物纳米载体,促进了纳米药物在肿瘤组织处的滞留,增强纳米药物的内吞效率和肿瘤细胞内的富集.我们相信多功能聚合物纳米药物经过缜密设计、精确制备和系统研发,将会陆续进入临床应用并在肿瘤靶向治疗中发挥重要作用.