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期刊信息/Journal information
生物化学与生物物理进展
生物化学与生物物理进展

王大成

月刊

1000-3282

prog@ibp.ac.cn

010-64888459

100101

北京朝阳区大屯路15号中国科学院生物物理研究所内

生物化学与生物物理进展/Journal Progress in Biochemistry and BiophysicsCSCD北大核心CSTPCDSCI
查看更多>>本刊为专业学术性刊物。报道生物化学、分子生物学、生物物理学及神经科学等学科的国内外最新进展动态。刊登实验报告、快报、技术与方法介绍和学术争鸣等。读者对象为相关学科的科研人员、大专院校师生及医药卫生、农林牧渔等领域的科技工作者。
正式出版
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    肌肉骨骼减少症发病机制及其运动防治效果

    靳丹代新宇刘淼衣雪洁...
    1105-1118页
    查看更多>>摘要：肌肉骨骼减少症(osteosarcopenia,OS)是一种多因素、多病因的退行性代谢综合征,其影响因素可能与衰老导致的机械、遗传、炎症因子、内分泌紊乱以及生活方式不规律相关.OS患者具有更高跌倒、骨折、活动障碍和死亡的风险,随着中国全球老龄化进程的加快,OS已经成为不容忽视的公共健康问题.近年来,国内外学者针对OS开展了大量的研究,但其发病机制仍不清楚.了解与OS相关的信号通路对进一步研究其发病机制和寻找治疗的新靶点具有重要意义.而运动作为现有效果强、持续性好的非药物治疗方式,能够增加老年人肌肉质量、提高骨密度、改善生活质量等,从而有效地预防和改善OS.本文主要就OS的流行病学、诊断标准、共同参与调节肌细胞与骨骼细胞代谢过程的相关信号通路(PI3K/Akt通路、Wnt/β-catenin通路、Notch通路、NF-κB通路),以及不同运动方式对OS的干预效果等方面进行综述,以期为临床治疗OS提供理论依据,提高老年疾病的预防能力.

    肌少症骨质疏松症肌肉骨骼减少症信号通路运动防治

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    经颅电刺激镇痛研究的现状及展望

    邱义马炜玮张会娟涂毅恒...
    1119-1133页
    查看更多>>摘要：经颅电刺激技术是一种非侵入性神经调控方法,因其具有卓越的安全性、良好的患者依从性以及高度便携性等特点,被视为一种潜在的非药物镇痛手段.然而,目前对于经颅电刺激镇痛效果的研究结果不一致且镇痛机制尚未完全阐明.本文通过系统归纳总结3种主要的经颅电刺激技术——经颅直流电刺激、经颅交流电刺激和经颅随机噪声刺激——在镇痛领域的研究进展,评估了这些技术对短时、急性和慢性疼痛的镇痛效果,并深入剖析了其潜在的镇痛机制.同时,本文系统讨论了既往研究的局限性,并对未来研究提出了一系列切实可行的建议,如借助电场模拟技术实现个性化刺激以克服不同个体头部解剖结构差异的影响、应用多位点刺激和深部脑刺激技术来拓展刺激脑区、搭建经颅电刺激技术同步神经影像平台以制定个体特异性的刺激方案并深入揭示其镇痛机制、探索与其他治疗技术的联合应用以提高疗效等.这些建议的实施将有助于解决当前研究中存在的问题,充分发挥经颅电刺激在疼痛治疗中的临床价值,最终实现患者疼痛的缓解.

    经颅电刺激神经调控镇痛经颅直流电刺激经颅交流电刺激经颅随机噪声刺激

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    声电成像在生物电流检测中的应用

    周伊婕宋一博宋西姊何峰...
    1134-1146页
    查看更多>>摘要：心电、头皮脑电、表面肌电等传统无创生物电检测方法可为相关疾病诊断提供电学依据.由于生物电信号是机体细胞群共同放电的混叠集合结果,上述生物电检测方法空间分辨率相对有限.近些年兴起的声电成像利用无创聚焦超声空间编码生物电流,靶向获得精确聚焦位置的电信号,可实现毫米级空间分辨率、毫秒级时间分辨率的无创生物电信号检测,有望成为精准检测生命体深层电活动的新型成像技术.本文首先简述声电成像原理与声电信号特征,进而从声电耦合机理、声电成像方法、声电脑成像及声电心脏成像等方面详细介绍声电成像的典型研究,最后围绕声电成像关键技术环节所面临的挑战,对未来研究方向进行探讨,以期为建立完善的声电成像技术体系和实现其临床转化提供依据与启发.

    声电成像声电耦合声电信号脑电图心电图

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    基于CRISPR/Cas系统的纸基分析在快速检测食源性致病菌中的应用

    李鹏儒沈兴孟静南罗林...
    1147-1160页
    查看更多>>摘要：由食源性致病菌引起的食品安全事件严重影响人类健康,开发针对食源性致病菌的快速检测技术十分必要.成簇间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)及相关蛋白(CRISPR-associated protein,Cas)是原核生物的适应性免疫系统,具有特异性识别并切割核酸序列的功能.纸基分析方法作为一种简便性好、成本低廉的分析检测工具,在快速检测领域展现出良好的前景.因此,将CRISPR/Cas系统的高效识别能力和纸基分析方法的简便性相结合可实现对食源性致病菌的快速灵敏检测.本文简要介绍了CRISPR/Cas系统用于核酸检测的概况,对第二类单Cas效应蛋白系统的特点及原理进行概述,重点综述基于CRISPR/Cas系统的试纸分析、侧向流动分析和纸基微流控装置在检测食源性致病菌方面的应用,并讨论了 CRISPR/Cas系统结合纸基分析建立检测方法的优势、当前的挑战及未来的发展前景.

    成簇间隔短回文重复序列及相关蛋白食源性致病菌纸基分析快速检测

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    皮肤肿瘤早期筛查的快速无创电阻抗检测方法

    彭俊文胡松佩洪志扬王莉莉...
    1161-1173页
    查看更多>>摘要：目的 随着环境问题和臭氧层空洞化的加剧,皮肤肿瘤的患病率也大幅增加,但是皮肤肿瘤前期隐蔽性高、症状不明显,导致大部分病例都是在中晚期发现的.因此,本文基于生物阻抗谱(bioimpedance spectroscopy,BIS)技术,提出一种皮肤肿瘤早期筛查的快速无创电阻抗检测方法.方法 首先,建立四层皮肤模型,采用数值分析方法研究角质层对BIS测量的阻碍作用.其次,使用去除角质层的皮肤模型研究混有不同半径和浸润深度的皮肤肿瘤组织电学特性.最后,使用凝胶处理后的猪皮组织实验验证肿瘤浸润深度(h)的影响.结果 角质层仿真结果表明,去除角质层的皮肤对激励信号的响应更明显.皮肤肿瘤模型仿真表明,当肿瘤半径(Rtumor)及h＞1.5mm时能够区分肿瘤组织与正常组织.同时根据实验结果中正常组织与肿瘤组织虚部弛豫阻抗(Zimag-relax)定义了组织病变度(εworse,为肿瘤组织虚部阻抗相对于正常组织虚部阻抗变化的百分比),并绘制了肿瘤组织浸润深度(Depth)与Zimag-relax的拟合曲线.当εworse=0.4920时,BIS即可识别微浸润肿瘤组织,且拟合曲线修正决定系数为0.946 8,拟合效果良好.结论 基于BIS技术的方法具有实时、便捷、无创的优点,有望应用于皮肤肿瘤的检测.

    皮肤癌检测无创/实时肿瘤早筛应用生物阻抗谱

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    芍药甘草汤通过调节NDUFS1表达抑制巨噬细胞向M1极化缓解小鼠溃疡性结肠炎

    夏侯志楷肖红宋亚锋韩君...
    1174-1190页
    查看更多>>摘要：目的 本研究旨在探索并阐明芍药甘草汤(Shakuyakukanzoto,SKT)通过调节巨噬细胞的能量代谢和极化来改善小鼠溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)的可能作用机制.方法 通过给予3％葡聚糖硫酸钠盐(dextran sulfate sodium salt,DSS)构建小鼠UC模型并通过灌胃SKT进行治疗.首先,对两个数据集GSE21157和GSE210415进行单细胞测序分析和代谢通路富集.其次,对UC小鼠腹腔巨噬细胞的提取和代谢组学验证.然后,根据标准逆方差加权两样本的单变量孟德尔随机化分析差异代谢物富集的通路和UC风险相关性.接着,分析在GSE128682和GSE102746数据集转录水平差异.最后,使用定量反转录PCR(qRT-PCR)、蛋白质印迹法(Western blot)和流式细胞术验证结果.结果 苏木精-伊红(HE)染色结果显示,SKT可以显著缓解DSS引起的结肠损伤.单细胞测序分析在肠壁中发现了巨噬细胞、NK细胞、T细胞等10多种不同类型的细胞.在疾病组中,通过比较这两组数据发现,有49条主要涉及能量代谢的巨噬细胞代谢途径的活性显著上调.能量代谢组学中,治疗组与模型组,模型组与空白组分别鉴定了 10种和18种显著上调和下调的差异表达代谢物,这些差异表达的代谢物主要与糖酵解和氧化磷酸化有关.根据标准逆方差加权两样本的单变量孟德尔随机化分析,预测糖酵解和氧化磷酸化相关基因泛醌 NADH 脱氢酶 Fe-S 蛋白 1(recombinant NADH dehydrogenase ubiquinone Fe-S protein 1,NDUFS1)(OR:0.56,95％CI:0.48～0.98,P=0.000 068)与UC风险降低相关.通过对两组数据集转录水平差异分析,与正常组相比,UC中NDUFS1的转录水平降低.qRT-PCR、Western blot和流式细胞术验证结果显示,SKT可以促进NDUFS1蛋白的表达,抑制巨噬细胞向M1型极化.此外,敲低/过表达NDUFS1可以影响SKT对巨噬细胞M1型极化的影响.结论 SKT通过调节NDUFS1蛋白水平,抑制巨噬细胞向M1型极化,从而缓解小鼠UC.这呰发现不仅揭示了 SKT对UC的治疗机制,也为临床应用提供了新的理论基础.

    芍药甘草汤巨噬细胞M1型极化氧化磷酸化溃疡性结肠炎

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    经皮穴位电刺激通过PGC-1α介导的线粒体生物生成和抗氧化应激改善血管性痴呆大鼠的认知功能

    康吉良胡可卢俊樾胡紫薇...
    1191-1202页
    查看更多>>摘要：目的 探讨经皮穴位电刺激(transcutaneous electrical acupoint stimulation,TEAS)对血管性痴呆(vascular dementia,VD)大鼠认知功能的影响及其机制.方法 采用改良的双血管闭塞(2-VO)法建立VD大鼠模型.造模后分别采用TEAS和电针(EA)刺激大鼠百会穴和足三里穴,连续刺激14 d.治疗后,采用新物体识别实验、Morris水迷宫实验、Y迷宫实验评估大鼠空间记忆和学习能力.苏木精-伊红染色观察海马神经元形态;透射电镜观察海马线粒体超微结构;采用酶联免疫吸附测定试剂盒检测大鼠血清中SOD、CAT、GSH-Px、MDA和ROS水平.采用蛋白质免疫印迹法(Western blot)检测各组大鼠海马组织中PGC-1α、TFAM、HO-1、NQO1蛋白及细胞质中Keap1蛋白及细胞核中Nrf2、NRF1蛋白的表达.结果 治疗14d后,与模型组比较,VD组大鼠逃避潜伏期缩短,辨别指数、穿越原平台区域次数、原平台所在象限停留时间、交替百分比增加;TEAS可改善VD大鼠海马神经元及线粒体结构,病理染色结果显示神经元排列更规则、分布更均匀,核膜、核仁更清晰,线粒体肿胀减轻,线粒体基质密度增加,线粒体嵴更明显.血清中SOD、GSH-Px和CAT水平显著升高,MDA和ROS浓度降低.TEAS还上调了海马区PGC-1α、TFAM、NQO1、HO-1蛋白和核内NRF2、NRF1蛋白的表达水平,但下调了胞浆中Keap1蛋白的表达.结论 TEAS可改善VD大鼠的认知功能,改善海马神经元和线粒体结构,且效果优于电针,其机制可能是激活PGC-1α介导的线粒体生物发生和抗氧化应激,这也为VD的治疗提供了潜在的治疗技术和实验依据.

    血管性痴呆经皮穴位电刺激认知功能PGC-1α抗氧化线粒体

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    miR-375靶向MMP13抑制骨肉瘤细胞的迁移和侵袭

    刘中何磊肖剑朱青梅...
    1203-1214页
    查看更多>>摘要：目的 为了探究miR-375是否通过影响基质金属蛋白酶13(MMP13)的表达来调控骨肉瘤(osteosarcoma,OS)恶性特征.方法 用Lipofectamine 3000试剂盒将质粒、miRNA转染至骨肉瘤细胞和HEK293细胞中.实时定量聚合酶链反应(real-time quantitative PCR,RT-qPCR)检测 OS患者和OS细胞中 miR-375 和 MMP13 的表达.蛋白质印迹法(Western blot)分析OS患者和OS细胞中MMP13蛋白的表达.双荧光素酶法分析miR-375与MMP13的靶向关系.伤口愈合和transwell实验分别分析OS细胞的迁移和侵袭.结果 OS组织中miR-375的表达低于正常组织.MMP13在OS组织中表达上调.在OS患者中,MMP13的表达与miR-375呈负相关.与转染miRNA对照的OS细胞相比,转染miR-375模拟物OS细胞的迁移和侵袭明显被抑制.MMP13能部分逆转miR-375对OS细胞迁移和侵袭的抑制作用.结论 在OS细胞中,过表达miR-375通过调控MMP13的表达抑制细胞的迁移和侵袭.

    骨肉瘤miR-375基质金属蛋白酶13细胞迁移细胞侵袭

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    基于单分子量子相干调制的细胞温度成像技术

    周海涛秦成兵肖连团武志芳...
    1215-1220页
    查看更多>>摘要：目的 细胞温度成像可以帮助科学家研究和理解细胞内部的温度分布,揭示细胞代谢和生物化学过程的关键信息.目前,基于荧光温度探针的细胞温度成像技术存在低温度分辨率和有限测量范围等限制.本文旨在利用单分子量子相干过程依赖温度的特性,开发一种单细胞温度成像和实时检测技术.方法 基于飞秒脉冲激光制备延时和相位可调的飞秒脉冲对,调制的脉冲对通过显微系统激发细胞内标记的荧光单分子,之后收集并记录每个荧光光子的到达时间.利用单分子相干过程与周围环境温度的关系,定义单分子量子相干可视度(V),建立V与环境温度的对应关系.通过调制解调荧光光子的到达时间,获取单分子周围环境温度,结合扫描成像,实现细胞的温度成像和实时检测.结果 该方法可以实现高精度(温度分辨率＜0.1 ℃)和大范围温度(10～50℃)的温度成像和测量,并观测到了单个细胞代谢相关的温度变化.结论 该研究有助于深入了解细胞代谢、蛋白质功能和疾病机制,为生物医学研究提供重要工具.

    量子相干调制单分子显微细胞温度成像

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    权重依赖荧光寿命成像检测甘油-水混合物黏度

    罗腾赵谊华陆原严伟...
    1221-1230页
    查看更多>>摘要：目的 基于荧光寿命成像技术,提出一种黏度检测的新方法,并评估不同权重荧光寿命在区分甘油-水混合物黏度的能力,从而提供对黏度区分的准确度和可靠性.方法 采用电子学中的权重依赖原理,分别引入了振幅加权平均荧光寿命(τm)和强度加权平均荧光寿命(τi).通过τm和τi检测甘油-水混合物黏度变化.振幅加权平均荧光寿命反映了荧光信号振幅与时间的关系,而强度加权平均荧光寿命则关注荧光信号强度的时变特性.结果 τm和τi两种结果相互佐证,这不仅提高了对甘油-水混合物黏度变化的可靠性,同时也揭示了τm和τi在检测过程中的独特作用.尽管τm在捕捉荧光信号振幅变化方面发挥了关键作用,然而,τi在考虑荧光信号强度的时变特性时表现出更高的黏度检测准确度.特别值得注意的是,由于τi更为敏感,微环境黏度检测可以直接利用τi进行分析.这为实时、高灵敏度的微流体黏度监测提供了更为便捷的途径.通过对τm和τi的综合利用,不仅能够更全面、准确地了解甘油-水混合物的黏度信息,而且可以根据具体需求选择更为适用的参数进行深入分析.结论 振幅加权和强度加权的结合可以在不同条件下更为灵敏地识别黏度的微小变化.这种方法的创新之处在于其对多参数的同时关注,提高了对黏度变化的敏感性和可分辨性.因此,这种权重依赖的荧光寿命成像技术不仅为甘油-水混合物的黏度探测提供了一种全新的方法,同时也为微流体、流变学以及新型功能材料研究等领域提供了有力的分析手段.

    荧光寿命黏度权重甘油

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