肝脏FDG代谢模型的参数估计

利用房室模型进行肝脏[18F]氟代脱氧葡萄糖([18F]2-fluoro-2-deoxy-D-glucose,FDG)代谢的动力学研究是进行人体功能信息的建模和研究肝脏葡萄糖代谢率的重要手段。动力学研究需要得到血液中的示踪剂浓度随时间变化曲线,将其作为模型的输入,估计出肝脏FDG代谢模型的动力学参数。然而,肝脏存在肝动脉输入和肝门静脉输入。研究分别采用动脉和门静脉的双输入方式和动脉的单输入方式作为血液输入曲线,用这两个输入函数分别进行了肝脏FDG代谢的动力学研究,比较了用两种方法所得到的结果。结果显示,在人体肝脏的FDG代谢研究中,用两种输入曲线得到的结果存在明显的不同,并且用双输入曲线得到的结果更加准确。     

肝脏FDG代谢模型的参数估计

利用房室模型进行肝脏[18F]氟代脱氧葡萄糖([18F]2-fluoro-2-deoxy-D-glucose,FDG)代谢的动力学研究是进行人体功能信息的建模和研究肝脏葡萄糖代谢率的重要手段。动力学研究需要得到血液中的示踪剂浓度随时间变化曲线,将其作为模型的输入,估计出肝脏FDG代谢模型的动力学参数。然而,肝脏存在肝动脉输入和肝门静脉输入。研究分别采用动脉和门静脉的双输入方式和动脉的单输入方式作为血液输入曲线,用这两个输入函数分别进行了肝脏FDG代谢的动力学研究,比较了用两种方法所得到的结果。结果显示,在人体肝脏的FDG代谢研究中,用两种输入曲线得到的结果存在明显的不同,并且用双输入曲线得到的结果更加准确。     

部分水解瓜尔豆胶对高脂高糖饮食诱导小鼠代谢紊乱的调节作用

部分水解瓜尔豆胶(partially hydrolyzed guar gum,PHGG)是一种有益于代谢平衡的可溶性膳食纤维,但其对糖脂代谢紊乱的调节效果及其潜在机制尚不明确。利用高脂高糖饮食诱导小鼠16周,使其产生明显的脂代谢紊乱和胰岛素抵抗,进一步通过检测小鼠糖耐量、血清生化指标、脂肪形态、肠道短链脂肪酸及相关mRNA的表达,考察PHGG对模型小鼠的糖脂代谢稳态及肠道环境的调节作用。结果表明:长期高脂高糖饮食条件下,PHGG组小鼠比模型组小鼠的体质量增长率减缓,空腹血糖降低,葡萄糖耐量和胰岛素耐量显著提升；血清中的甘油三酯、总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇和游离脂肪酸可分别降低21.56%、32.67%、25.66%和22.91%,明显抑制了脂肪积累。PHGG将肠道胰高血糖素样肽-1的分泌提升并恢复到67.76pmol/L,盲肠中的丁酸含量比模型组提升了7.14倍。定量PCR显示,PHGG干预后小鼠短链脂肪酸受体GPR43的蛋白表达水平比模型组提升了63.30%。本研究表明,PHGG通过调节短链脂肪酸影响脂联素、胰岛素的分泌,进而改善高脂高糖饮食引起的糖脂代谢紊乱,可以应用于辅助糖脂代谢调控的功能性食品开发中。     

辣椒碱调节机体糖脂代谢的机理研究

辣椒碱是辣椒中含有的一类具有辛辣刺激口感的生物碱,主要成分是辣椒素和二氢辣椒素。许多研究表明辣椒碱具有镇痛、抗癌、减肥、降糖、降脂和抗炎症的作用。血脂血糖代谢异常是导致肥胖、高脂血症和糖尿病的主要因素之一,辣椒碱在动物和人体实验中均表现出良好的控糖、降脂、减肥功效,其作用效果和作用机理引起广泛关注。综述了辣椒碱在调节机体糖脂代谢方面的作用效果,以及辣椒碱作用辣椒素受体TRPV1通道、膳食糖脂的消化吸收、肠道菌群组成以及肝脏、胰腺、脂肪组织、神经系统中与糖脂代谢相关酶、基因调控糖脂代谢的可能机理,以期为辣椒碱的深度开发利用和科学消费提供参考。     

Branched chain amino acids and metabolic regulation

Amino acids are fundamental nutrients required for protein synthesis. The branched chain amino acids (BCAAs) leucine, isoleucine, and valine are the most abundant of the essential amino acids. BCAAs have recently been recognized as having functions in processes other than simple nutrition. For example, metabolic diseases are characterized by higher levels of circulating BCAAs. Moreover, supplementation with or deficiency in BCAAs is closely related to the regulation of metabolic homeostasis. Indeed, leucine deprivation induces increased lipolysis and thermogenesis, which result in fat loss, as well as suppressed lipogenesis and enhanced insulin sensitivity in the liver. Accumulating evidence has indicated that several amino acid sensors, including GCN2, ATF4, mTOR, and AMPK, play pivotal roles in the regulation of lipid metabolism, glucose metabolism, and energy homeostasis. Furthermore, the hypothalamus is critical for sensing amino acid levels and mediates the metabolic adaptation of the body upon limitation of essential amino acids (EAAs) through regulating expression of the S6K1, MC4R, and CRH. In this review, we highlight recent studies investigating the cellular mechanisms linking amino acids, amino acid sensors, metabolic regulation, and metabolic diseases. Amino acid sensing and metabolic regulation have become research hotspots in the metabolic field.     

金属陶瓷惰性阳极压坯的热脱脂工艺

以聚乙烯醇(PVA)和NiFe2O4/Ni型金属陶瓷压坯为对象,采用热重分析(TGA)研究PVA在N2气氛中的热脱脂行为,建立PVA热脱脂速率的数学模型,在此基础上,模拟并计算PVA分解产物气体在多孔粉末压坯内的压力构建情况;结合粉末压坯脱脂强度测试结果,分析粉末压坯在脱脂过程中压坯尺寸、粘结剂含量等因素对升温速率和脱脂时间的影响,获得不同半径尺寸压坯的极限升温速率.运用所得方法和所得极限升温速率结果进行脱脂实验升温制度设计,实现了压坯直径D＝0.12 m,压坯厚度e＝0.12 m的NiFe2O4/Ni惰性阳极大型压坯的无缺陷热脱脂.     

[18F]氟代脱氧葡萄糖(FDG)动力学研究中的输入曲线

为了利用正电子发射断层成像来研究[18F]氟代脱氧葡萄糖在体内代谢节,用血池感兴趣区法与标准输入函数法相结合的方法,无损确定代谢模型的输入曲线。在三维动态图像中,选择主动脉在远离主要代谢器官的部分作为感兴趣区,提取时间活度曲线,再利用基于人群得到的标准输入曲线进行部分拟合来减小噪声,得到输入曲线。通过仿真实验对200套带有不同噪声和污染影响的输入曲线进行处理,验证了该方法的可行性和有效性。该方法已应用于临床数据处理,可以用于临床动态成像中无损确定输入曲线。     

基于可视人计划的计算医学研究进展

从生理系统建模与仿真的角度回顾了基于可视人计划(visible human project,VHP)的计算医学研究进展。以18F氟代脱氧葡萄糖(FDG)代谢为例介绍了物质代谢的房室模型,以及基于VHP的FDG代谢的可视化实现方法。讨论了基于VHP的有限元分析在生物力学和生物电传导的应用研究。概述了基于VHP的人体辐射计算模型和辐射剂量评估的研究。因此,数字人是源于VHP的新研究领域,而计算医学是完成数字人研究的重要方法。     

Small molecule activators of SIRT1 as therapeutics for the treatment of type 2 diabetes

Calorie restriction extends lifespan and produces a metabolic profile desirable for treating diseases of ageing such as type 2 diabetes. SIRT1, an NAD+-dependent deacetylase, is a principal modulator of pathways downstream of calorie restriction that produce beneficial effects on glucose homeostasis and insulin sensitivity. Resveratrol, a polyphenolic SIRT1 activator, mimics the anti-ageing effects of calorie restriction in lower organisms and in mice fed a high-fat diet ameliorates insulin resistance, increases mitochondrial content, and prolongs survival. Here we describe the identification and characterization of small molecule activators of SIRT1 that are structurally unrelated to, and 1,000-fold more potent than, resveratrol. These compounds bind to the SIRT1 enzyme-peptide substrate complex at an allosteric site amino-terminal to the catalytic domain and lower the Michaelis constant for acetylated substrates. In diet-induced obese and genetically obese mice, these compounds improve insulin sensitivity, lower plasma glucose, and increase mitochondrial capacity. In Zucker fa/fa rats, hyperinsulinaemic-euglycaemic clamp studies demonstrate that SIRT1 activators improve whole-body glucose homeostasis and insulin sensitivity in adipose tissue, skeletal muscle and liver. Thus, SIRT1 activation is a promising new therapeutic approach for treating diseases of ageing such as type 2 diabetes.     

SIRT1与糖脂代谢及在运动医学领域的研究展望

SIRT1(silent mating type information regulation 2 homolog1),哺乳动物sir2同系物,一种NAD+依赖的组蛋白脱乙酰化酶。越来越多的证据表明SIRT1通过其脱乙酰化酶活性参与糖脂代谢,其对胰岛β细胞功能和胰岛素信号通路起着正性调节作用,对改善胰岛素的敏感性和维持糖脂代谢稳态具有重要作用。运动疗法是防治2型糖尿病、非酒精性脂肪肝和动脉粥样硬化等慢性疾病主要方法之一,但运动改善慢性疾病的机理还未完全阐明。已有研究表明运动训练能够诱导大鼠骨骼肌和心肌组织中SIRT1表达。运动改善慢性疾病机理是否与SIRT1有关尚不确定。在总结SIRT1与糖脂代谢关系的基础上,结合运动与SIRT1的研究现状,展望SIRT1在运动医学领域的研究前景。     

脂肪肝家鸭模型的建立及建模条件优化

目的建立基本符合脂肪肝临床发病特征的家鸭脂肪肝模型,并对建模条件进行优化。方法建立两种家鸭脂肪肝模型并进行对比分析。两种模型分别为短时间(28d)高剂量高糖饮食(100 g.d-1)法(模型I)和长时间(49d)低剂量高糖饮食(50 g.d-1)法(模型Ⅱ),通过考查体重、血清脂质、血糖、肝脏脂质、肝脏病理形态学等指标进行评价。结果两个模型组家鸭体重、肝指数、血清胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、血糖均高于空白对照组,且存在大量肝细胞脂肪变性,模型Ⅰ组肝TG高于空白对照组。结论两种方法均可建立脂肪肝家鸭模型,模型I优于模型Ⅱ。     

肝核转录因子FOXA3相互作用蛋白的初步研究

FOM3基因足肝核转录因子（Hepatocyte Nuclear Factor,HNF）基因家族中含有Foxhead Box结构域的3个成员之一,在维持血糖平衡以及调控发育方面发挥着重要的作用,利用FOXA3-AD酵母双杂交载体筛选人肝cDNA-BD酵母双杂交文库,并通过共转化进行验证,获得了两个与NFOXA3相互作用的蛋白：C3和TMEM4．这些相互作用蛋白的发现为深入了解FOXA3蛋白参与糖代谢调控的分子机制提供了线索．     

8-烷基小檗碱同系物体外降糖作用

为研究8-烷基小檗碱同系物在体外对糖代谢的影响,采用与人肝细胞表型相似的HepG2细胞,检测24 h后培养液中葡萄糖消耗量,用MTT法监测细胞增殖的情况.结果表明:8-烷基小檗碱同系物在中糖(11.1mmol/L)状态下可使HepG2细胞的葡萄糖消耗量有不同程度的增加,其中以8-十六烷基小檗碱最为显著.MTT结果显示8-烷基小檗碱同系物对HepG2细胞的增殖有显著的抑制作用.8-烷基小檗碱同系物随着其烷基碳链的延长,其降糖效果越来越明显.     

污染物在非饱和土壤中迁移规律的试验研究

借助于土柱物理模型装置，试验研究了保守性污染物在非饱和土壤中的迁移规律，得到了污染物瞬时输入和连续输入条件下，非饱和土壤中污染物浓度时空变化的过程。在分析实测资料的基础上，提出了采用考虑可动水体与不可动水体因素的数学模型来描述土柱内污染物的迁移过程。根据实测资料和数学模型的数值解，运用最优化技术率定模型参数，得到了具有应用价值的参数成果。     

基于气质联用技术的猴头菇多糖抗疲劳代谢组学

猴头菇为珍贵的药食两用大型真菌,有抗炎、抗肿瘤、增加免疫力等功效。应用气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectrometer, GC-MS)代谢组学方法考察猴头菇多糖对大鼠负重力竭游泳模型的抗疲劳作用及作用机制。将大鼠随机分为6组(空白组、模型组、猴头菇多糖低、中、高3个剂量实验组、阳性对照组),每组6只,连续灌胃21 d;通过测量各组大鼠体重、比较大鼠力竭游泳时间、分析大鼠血清5-HT含量、比较大鼠外周血血象及胸脾指数等实验指标来评估猴头菇多糖对大鼠疲劳的缓解程度;采用GC-MS技术分析各组大鼠血清中代谢物,并进行多元统计分析获取差异性代谢物信息,构建代谢通路并阐述抗疲劳作用机制。结果表明：猴头菇多糖高剂量组的大鼠负重力竭游泳时间显著长于模型组;猴头菇多糖低、中、高剂量组大鼠代谢轮廓趋近于空白组,表现出一定抗疲劳作用。获得了24个差异性代谢物与负重力竭游泳模型有关,涉及的3条主要代谢通路为：亚油酸代谢、甘油代谢及苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸合成。推测猴头菇多糖可能通过调节脂质代谢以及氨基酸代谢对负重力竭游泳模型大鼠发挥抗疲劳作用。     

厌气混合培养中产甲烷菌和硫酸盐还原菌的动力学竞争Ⅰ.动力学推定的模型及实验方法

产甲烷菌(MPB)和硫酸盐还原菌(SRB)的竞争是一个有关厌气处理过程生死存亡的重大问题。研究的目的是提供一个明确实际厌气过程中MPB和SRB竞争机理的动力学研究方法。首先，以Monod模型为基准建立了一整套动力学模型用于微生物菌体浓度和诸动力学常数推定。其次，进行包括乙酸和氢气利用MPB和SRB的两系列连续培养及批量实验，为下一步的动力学常数推定及讨论实际厌气过程中MPB和SRB的动力学竞争机理打好基础。     

Simulation and validation of modelled sphingolipid metabolism in Saccharomyces cerevisiae

Mathematical models have become a necessary tool for organizing the rapidly increasing amounts of large-scale data on biochemical pathways and for advanced evaluation of their structure and regulation. Most of these models have addressed specific pathways using either stoichiometric or flux-balance analysis, or fully kinetic Michaelis-Menten representations, metabolic control analysis, or biochemical systems theory. So far, the predictions of kinetic models have rarely been tested using direct experimentation. Here, we validate experimentally a biochemical systems theoretical model of sphingolipid metabolism in yeast. Simulations of metabolic fluxes, enzyme deletion and the effects of inositol (a key regulator of phospholipid metabolism) led to predictions that show significant concordance with experimental results generated post hoc. The model also allowed the simulation of the effects of acute perturbations in fatty-acid precursors of sphingolipids, a situation that is not amenable to direct experimentation. The results demonstrate that modelling now allows testable predictions as well as the design and evaluation of hypothetical 'thought experiments' that may generate new metabolomic approaches.     

用生油岩生烃动力学模型计算生油气量

本文采用埋藏较浅的未成熟的东濮生油岩样,在岩石评价仪上进行不同升温速率的热解模拟实验,用Friedman方法处理,求得一系列在不同生烃率时不同的动力学参数。将此样品热解生烃动力学模型与该地区沉积速率、地温梯度等地质参数结合,用龙格-库塔法计算出在天然地质条件下,不同埋深处生油岩的生烃率及已生成油气量的数值解。