生理科学进展

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    综述
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    肠道菌群合成的短链脂肪酸对运动表现的改善作用
    孔健达1, 徐欣然2, 陈世娟3, 朱 磊1, △
    2024, 55(2): 91-98. https://doi.org/10.20059/j.cnki.pps.2023.09.1103·
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    短链脂肪酸(short-chain fatty acids, SCFAs)是由肠道菌群通过发酵膳食纤维产生的,包括乙酸、丙酸和丁酸等。这些SCFAs调控人体多种生理功能,如调节免疫、代谢和神经系统功能等, 被认为是影响宿主健康的关键因素,SCFAs有助于促进乳酸代谢、增加糖原储存和改善肠道屏障,进而提升运动能力和表现。然而,不同种类的SCFAs在作用机制和效应上存在差异。本综述探讨了肠道菌群合成的SCFAs如何影响运动表现及其作用机制,为肠道菌群来源的SCFAs用于改善 运动表现提供新的思路和方向。
  • 综述
    运动改善创伤性脑外伤的研究进展
    隆远水1, 徐子博2, 刘素娟3, △
    2024, 55(2): 99-106. https://doi.org/10.20059/j.cnki.pps.2023.10.1121
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    创伤性脑外伤 (traumatic brain injury, TBI) 是由外力作用引起的脑功能改变或其他脑部病理学变化,是世界范围内的重大公共卫生问题。目前大量研究证明运动作为非药物治疗方式可有效改善TBI。损伤前后的运动均可通过相关机制有益于TBI患者的康复。本文综述了创伤前/后运动对TBI的影响及其潜在调控机制,以期为深入理解运动改善TBI的研究机制及运动疗法在TBI临床中的应用提供理论依据。
  • 综述
    规律运动在防治COVID-19中的研究进展
    何玉敏1, 刘 军2, △
    2024, 55(2): 107-115. https://doi.org/10.20059/j.cnki.pps.2023.11.1076
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    新型冠状病毒病(coronavirus disease-19,COVID-19)是由严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)感染引起的以呼吸系统症状为主的疾病。多项研究证明,规律运动对预防COVID-19、增强治疗效果、避免不良预后具有重要作用。本文梳理了运动在COVID-19防治前、中、后的作用及可能机制,运动可通过调节ACE2/Ang(1-7)/Mas轴、增强免疫力和心肺功能、抑制炎症因子和氧化应激、调节肠道菌群稳态以及改善心理状态等途径发挥作用,进而总结出COVID-19防 治不同阶段的运动处方,在对运动防治COVID-19全面总结的同时,也为后疫情时代类似呼吸道传染疾病的预防和治疗提供借鉴和参考。
  • 综述
    巨噬细胞上髓系细胞触发受体-1/2在炎症性肠病中的作用研究进展
    周子鸣1, 2, 3, 张咏梅1, 2, 3, △
    2024, 55(2): 116-125. https://doi.org/10.20059/j.cnki.pps.2023.12.1132
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    炎症性肠病(inflammatory bowel disease, IBD)是以克罗恩病(Crohn' s disease, CD)和溃疡性结肠炎(ulcerative colitis, UC)为代表的慢性肠道炎症性疾病,机制涉及遗传易感性以及环境与微生物群间相互作用削弱肠道屏障导致免疫激活等多种途径。近年来,巨噬细胞上表达的TREMs(triggering receptors expressed on myeloid cells),即髓系细胞触发受体,被发现在固有免疫和适应性免疫中发挥重要作用,并与IBD 的发生发展密切相关。本文将着重对TREM-1/2(TREM-1和TREM-2)的结构、配体和作用,其在巨噬细胞上参与IBD与伴发精神障碍的机制研究进行概述,旨在为IBD的预防和治疗提供理论支持。
  • 综述
    补体C1q肿瘤坏死因子相关蛋白7在心血管代谢性疾病中的作用及机制
    李定微1, 钱帅伟1, 2, 李春艳1, 2, △
    2024, 55(2): 126-132. https://doi.org/10.20059/j.cnki.pps.2023.09.1016
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    心血管代谢性疾病(cardiometabolic disease,CMD)是指代谢系统和心血管系统单一或者同时发生、可相互影响的病理改变,是代谢性疾病和心血管疾病的总称。包括肥胖、胰岛素抵抗、代谢综合征、糖尿病以及冠心病等。脂肪因子在CMD 的发生发展中发挥关键性作用。补体C1q肿瘤坏死因子相关蛋白7(complement C1q TNF-related protein 7,CTRP7)是新近发现的脂肪因子,与肥胖、糖尿病及冠心病等CMD密切相关。本文围绕CTRP7生物学特性,综述其在CMD(包括肥胖、2型糖尿病和冠心病)发生发展中的作用,及可能的作用机制如多种途径调控糖脂代谢、降低胰岛素敏感性、促进炎症反应和增加氧化应激等,以期为CTRP7作为CMD 的治疗靶标提供依据和参考。
  • 综述
    髓系细胞触发受体2及其信号通路在恶性肿瘤中作用的研究进展*
    齐书畅1, 冯友新2, 刘茜茜2, 关玉雪2, 吴 波2, △
    2024, 55(2): 133-138. https://doi.org/10.20059/j.cnki.pps.2023.09.1077
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    髓系细胞触发受体2 (triggering receptors expressed on myeloid cells,TREM2) 属于免疫球蛋白超家族成员,是一种跨膜受体,主要在髓系细胞和小胶质细胞中表达。TREM2与相应配体结合后,通过胞内接头蛋白DAP12/DAP10激活下游信号通路,起到重要的免疫信号传递作用。TREM2参与调节多种生物学过程,包括细胞吞噬、炎症反应和代谢过程等,在多种疾病的发生发展中发挥重要作用。近年研究表明,TREM2在恶性肿瘤的发生和发展过程中扮演重要角色。除了调控肿瘤细胞自身的生物学行为外,TREM2还能够调节肿瘤微环境内免疫细胞的活性和功能,参与抑制性免疫微环境的形成。本文着重概述TREM2对不同类型恶性肿瘤的调控作用,并对未来TREM2的靶向治疗相关研究进行展望,旨在为肿瘤防治领域的研究提供新的思路和观点。
  • 综述
    整合素调控动脉粥样硬化血管平滑肌细胞表型转化的研究进展
    孙闻婧, 王芷琪, 陈 欢, 任 静, 赵一秀△
    2024, 55(2): 139-147. https://doi.org/10.20059/j.cnki.pps.2023.08.1053
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    动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)是一种慢性炎症性血管疾病,也是许多心脑血管疾病的主要病理基础,发病机制复杂且目前尚未完全阐明。血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cell,VSMC)是构成血管壁的主要细胞类型之一,参与调节血管壁的收缩与舒张功能,维持血管张力。然而,在促AS有害因素刺激下,收缩型VSMC可发生表型转化,表现出增殖、迁移、黏附、钙化等特性,可直接导致AS斑块形成或破裂。整合素(integrins)负责协调细胞外基质和细胞骨架之间的跨膜联系,在多种疾病的发生发展中扮演重要角色。整合素在调控VSMC向间充质干细胞、肌成纤维细胞、巨噬细胞、成骨细胞等细胞类型的转分化中也发挥着关键作用,可通过调控VSMC表型转化间接影响AS的发生及进展,具有成为新的AS治疗靶点的潜力。本文综述了VSMC表型转化的分类及整合素在VSMC表型转化中的调控作用的研究进展,以期为AS的早期治疗和干预提供新靶点和新策略。
    • 科研新闻
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    前扣带回抑制性神经元CB1受体功能障碍导致成年小鼠慢性社交隔离应激后社交障碍的发生
    姚雨辰，张 瑛
    2024, 55(2): 148-148.
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    社交隔离应激是当今社会普遍存在的一个问题。急性社交隔离可以激发人们的社交欲望,促进亲社会行为,而慢性社交隔离应激(chronic social isolation stress,CSIS)可以导致社交障碍。既往研究发现CSIS 可以引起包括前扣带回(anterior cingulate cortex,ACC)在内的广泛的脑区改变,且ACC脑区兴奋性或抑制 性突触功能障碍参与神经发育疾病所致的社交缺陷。2023年10月第四军医大学的武胜昔、王文挺、郭保霖课题组共同在Neuron杂志发表文章,揭示CSIS导致ACC脑区发生细胞特异性改变,并阐明了大麻素I型受体(cannabinoid receptor 1,CB1R)在其中的关键作用,以及针对CB1R的社交障碍干预策略。 本研究发现雄性成年小鼠在接受2周社交隔离后,表现出显著的社交障碍。同时作者发现这些小鼠ACC脑区的激活显著减少,当使用光遗传学工具somBiPOLES激活ACC时,社交障碍表型被逆转。电生理学记录显示,CSIS引起ACC脑区L2/3锥体神经元自发抑制性突触后电流(spontaneous inhibitory postsynaptic current,sIPSC)频率增加而幅度不变,同时兴奋性突触传递未见显著变化。作者进一步寻找了导致sIPSC增强的原因。对ACC脑区小白蛋白阳性(parvabumin positive,PV+ )、胆囊收缩素阳性(cholecystokinin positive,CCK+ )、生长抑素阳性(somatostatin positive,SST+ )的三类抑制性神经元分别进行光遗传激活,结果显示只有激活CCK+ 神经元可引起ACC脑区L2/3锥体神经元sIPSC频率增加,同时可抑制社交行为。接下来,作者对CSIS导致CCK+ 神经元抑制性功能增强的分子机制进行了探讨。既往研究表明CCK+神经元突触前表达高水平CB1R。作为抑制性G 蛋白偶联受体,CB1R信号通路对CCK+ 神经元释放GABA 递质发挥抑制性调控作用。CSIS后ACC脑区对称性突触结构(代表抑制性突触)突触前CB1R密度显著降低,去极化诱导抑制(deporlarization-induced suppression of inhibition,DSI)减弱,同时社交行为诱导的CCK+ 神经元轴突钙信号显著增强,这种增强效应可被CB1受体激动剂逆转。通过短发夹RNA 敲低CCK+ 神经元CB1R的表达,可以观察到与上述类似的现象,并诱导出社交障碍表型。以上结果表明,CSIS导致CCK+ 神经元CB1R功能受损,削弱其突触前抑制作用,从而导致CCK+ 神经元功能增强。最后,作者观察了恢复 CB1R 功能是否可挽救社交障碍。作者采用 opto-XR 方法,构建了光敏蛋白和CB1R 胞内段的嵌合蛋白,将其转入 CSIS 鼠的 ACC 脑区 CCK+神经元,可显著逆转其 sIPSC 频率增加的现象,改善社交障碍。对 CSIS 小鼠腹腔或 ACC 脑区注射 CB1R 激动剂 WIN55212-2,或 ACC 脑区注射 CB1R 正性变构调节剂 GAT211、高选择性激动剂 ACEA 均可逆转 ACC 脑区 sIPSC 频率增加的现象,改善社交障碍。总之,本研究提出了CSIS导致成年小鼠社交障碍的细胞和分子机制:CSIS→ACC脑区CCK+ 神经元抑制性CB1R表达下降→社交诱发CCK+ 神经元轴突钙内流增加→GABA 释放增加→ACC脑区L2/3锥体神 经元抑制性输入增强→社交障碍。本研究揭示了CB1R在CSIS诱导社交障碍中的关键作用,为纠正成年期CSIS后社交障碍提出了重要的药物靶点。
    • 综述
  • 综述
    外泌体携带毒性蛋白在神经退行性疾病传播中的作用
    孟昱含1, 邹明新2, △
    2024, 55(2): 149-154. https://doi.org/10.20059/j.cnki.pps.2023.06.1018
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    外泌体(exosomes)是细胞外囊泡的一类亚型,由内体衍生并通过膜融合胞吐释放。外泌体介导细胞间信息通讯,在机体多种生理和病理过程中发挥重要作用。因其具有免疫原性低、可介导生物活性物质长距离运输等特点,外泌体被视为药物的理想生物载体。工程化的外泌体可增强药物递送的靶向性,因此外泌体靶向药物递送的研究极具前景。但部分研究指出外泌体在患病机体中发挥促进病理进程的作用,例如肿瘤细胞分泌的外泌体可以"迷惑"免疫细胞或通过改善微环境促进肿瘤增殖和迁移。在神经退行性疾病中外泌体通过促进炎性反应和致病蛋白的扩散等方式加重病程。本文通过综述外泌体携带毒性致病蛋白介导神经退行性疾病的进展和病理传播,为神经退行性疾病的发生发展提供新的见解,为外泌体工程化改造和临床应用提出警示和建议。
  • 综述
    机械敏感性离子通道Piezo1的生理作用
    刘鲁冰1, 2, 3, 刘雪环1, 2, 3, 李 媛1, 2, 3, △
    2024, 55(2): 155-162. https://doi.org/10.20059/j.cnki.pps.2024.03.1186
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    组织或细胞受到外界机械力刺激后会产生机械转导,从而引起一系列的信号调控过程,而机械敏感性离子通道是实现信号转导过程的主力军。研究较为广泛的是机械敏感性通道Piezo1。Piezo1已在多种哺乳动物组织中被发现,能够在接受机械刺激后影响多个信号通路,涉及血管扩张、细胞迁移与炎症反应等,为了发掘Piezo1的潜在治疗价值,提高对其功能的认识,本文检索了关于Piezo1的文献报道,总结了Piezo1在心血管系统、运动系统、神经系统、呼吸系统、消化系统、生殖系统中的最新研究进展。
  • 综述
    铜代谢紊乱介导非酒精性脂肪性肝病合并肌少症的研究进展
    李 畅1, 杨 威1, 邓云锋3, 陈 宁1, 2, 范晶晶1, 2, △
    2024, 55(2): 163-170. https://doi.org/10.20059/j.cnki.pps.2023.10.1090
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    非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease)与肌少症(sarcopenia)是与年龄有关的常见慢性病共病,二者存在众多共同的病理生理因素,其潜在相关机制尚未完全阐明。近年来铜死亡作为一种新型细胞死亡方式被发现,铜稳态(copper homeostasis)在多种慢性疾病中的潜在功能角色成为当前的研究热点。肝脏内铜元素的缺失与早期非酒精性脂肪性肝病的发生密切相关,而骨骼肌内铜过载可能通过多种信号途径促进肌少症的发生,以铜蓝蛋白为代表的血清铜形成的细胞外铜过载在此过程中扮演着潜在性的功能角色。本篇综述从铜代谢角度出发阐述了铜稳态失衡与早期非酒精性脂肪性肝病合并肌少症发病的可能机制,以期为临床早期改善甚至逆转这两种代谢性疾病提供分子靶点和理论基础。
    • 生理科学与临床
  • 生理科学与临床
    非酒精性脂肪性肝病进程中低氧的作用及其机制研究进展
    颜然然1, 2, 3, 4, 沈利娟5, 林凯歌1, 格日力1, 3, 白振忠1, 2, 3, △
    2024, 55(2): 171-178. https://doi.org/10.20059/j.cnki.pps.2023.10.1029
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    非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD)是全国范围内普遍发病的慢性非传染性肝脏疾病,也是肝硬化肝癌的前期阶段,严重威胁着人类健康。高原低氧条件下机体各器官系统受到不同程度影响,而肝脏组织缺氧程度进一步加重,呈现出高原地区NAFLD的患病率显著高于平原地区。目前NAFLD发病机制观点不一,而且高原低氧促进NAFLD 进展机制尚不明确。本文从高原低氧对肝实质细胞和间充质细胞的影响角度入手,整合、梳理相关研究报道, 并探索高原低氧在NAFLD慢性病进展中发生、发展的可能机制,为NAFLD的预防、诊治提供新思路。
    • 专论
  • 专论
    COVID-19相关心肌炎的研究进展
    李玥霖, 赵伊帆, 郝丽英, 胡慧媛△
    2024, 55(2): 179-184. https://doi.org/10.20059/j.cnki.pps.2023.12.1101
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    严重急性呼吸综合征冠状病毒2(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARSCoV-2)是一种新型冠状病毒,主要感染肺脏造成新型冠状病毒肺炎(coronavirus disease 2019, COVID-19)。近年的临床病例报告了其心血管系统并发症主要为心肌炎、心律失常、心肌梗死等。其中,COVID-19相关心肌炎症状多样,不同年龄段均可发生,存在延迟发作,且与COVID-19患者的不良预后和死亡率呈正相关。因此,研究其临床特点、潜在发病机制和治疗方法可对未来COVID-19相关心肌炎的防治及药物开发提供新的思路和策略。本文将结合国内外关于COVID-19相关心肌炎的研究进行概述。
  • 专论
    m6A 甲基化修饰在重度抑郁症中的作用
    曲 智, 段东晓△
    2024, 55(2): 185-190. https://doi.org/10.20059/j.cnki.pps.2023.05.1032
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    N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine,m6A)是真核生物RNA 中常见且可逆的mRNA 修饰, 属于表观遗传学修饰之一。在甲基转移酶、去甲基化酶及阅读蛋白的调控下,m6A 修饰通过介导RNA 转录、剪接、翻译等过程来影响相关蛋白质的表达,调控机体的生理生化过程。重度抑郁症(major depressive disorder,MDD)作为一种发病率高,治愈率低且极易复发的精神类疾病,其致病因素诸多,如遗传因素、环境因素和表观遗传学因素等,但其发病具体机制尚不清楚。近期研究发 现m6A 修饰与MDD发病之间存在密切关系,并逐渐成为研究MDD发病机制的热点。本文通过对m6A 甲基化修饰过程及相关酶类在MDD患者中枢神经系统的表达及作用进行综述,以期为重度抑郁症的研究和治疗提供新的思路及药物靶点。
    • 科研新闻
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    皮质-杏仁核通路通过动态抑制性编码调控奖励贬值和抑郁样情绪
    刘子源 张 瑛
    2024, 55(2): 190-190.
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    奖赏(例如食物、水和性)是人类生活的重要组成成分,它使我们产生愉悦的感受,并激励我们产生获取这些奖赏的行为。但当我们反复接受同一种奖赏时,我们的主观愉悦感会逐渐降低,这种现象被称为感官特异性饱腹感(sensory-specific satiety),同时伴随主观奖赏价值的降低即奖赏贬值(reward devaluation)。奖 赏贬值的敏感性与多种疾病的发生有关,如对食物奖赏贬值不敏感可表现为暴饮暴食和肥胖,而对奖赏贬值过度敏感可能导致抑郁情绪,但这些现象背后的神经机制仍不清楚。近日,来自北京脑科学与类脑研究所罗敏敏教授课题组的袁正巍和齐中阳等,综合运用光纤钙成像、梯度折射率(gradient-index,GRIN)微透镜、单神经元稀疏标记和重建等技术,揭示了前扣带回皮层(anterior cingulate cortex,ACC)锥体神经元及ACC→BLA(basolateral amygdala,基底外侧杏仁核)通路在编码和调控奖赏贬值中的重要作用。研究工作发表在2023年12月Neuron杂志。 作者首先记录了ACC锥体神经元对不同奖惩刺激的反应。研究结果发现,水剥夺小鼠不论在主动获取水或被动接受水奖赏时,ACC锥体神经元(以下简称为ACCCaMKIIα+ )活性均被显著抑制,且抑制强度和奖赏强度呈正相关,如10%蔗糖水较1%蔗糖水,可以引起更高程度的ACCCaMKIIα+ 神经元抑制。相反地,厌恶 性刺激如奎宁(苦味刺激)、电击则会显著激活ACCCaMKIIα+ 神经元。进一步地,作者通过诱导表达caspase3使ACCCaMKIIα+ 神经元凋亡或化学损毁ACC后,水剥夺小鼠表现出摄水行为增加,接受高脂食物饲喂的小鼠表现出摄食增加。通过化学遗传学急性抑制ACCCaMKIIα+ 神经元也表现出类似的效应。这些结果表明ACC锥体神经元负性编码奖赏价值。基于上述结果,作者探究了ACC在奖赏贬值中的作用。他们让水剥夺小鼠被动接受100次水奖赏,结果显示随奖赏摄入次数的增加,ACCCaMKIIα+ 神经元呈现的抑制性反应逐渐减弱。至摄入80 次时,ACCCaMKIIα+ 神经元几乎不呈现抑制性反应。在慢性束缚应激的小鼠中,ACCCaMKIIα+ 神经元的抑制性反应被显著减弱。在单细胞水平上,随着奖赏的重复摄入,ACC中对奖赏刺激呈现抑制性反应的神经元数量逐渐减少,神经元被抑制的程度也降低,但对奖赏刺激呈兴奋性反应的神经元数量和激活强度无显著变化。以上结果表明ACCCaMKIIα+ 神经元动态编码奖赏贬值。化学损毁ACC或化学遗传抑制ACCCaMKIIα+ 神经元减缓奖赏贬值过程,增加奖赏摄入,缓解抑郁样行为,而接受慢性束缚应激或化学遗传激活ACCCaMKIIα+ 神经元,可 加速奖赏贬值过程,减少奖赏摄入,加重抑郁样行为,并且该过程可被抗抑郁药氯胺酮所逆转。在环路水平上,作者利用单神经元稀疏标记和重建技术观察了ACCCaMKIIα+ 神经元在全脑的投射。结果显示,这些神经元主要投射到中脑腹侧被盖区、BLA、伏隔核、内侧隔核和眶额叶皮层等脑区。对上述投射通路进行选择性损毁后发现,只有损毁ACC→BLA 通路,才能显著降低奖赏贬值,增加奖赏摄入,而激活ACC→BLA 通路表现出相反的效应。环路特异的逆标结果显示,投射至BLA 的ACCCaMKIIα+ 神经元表现出与上述ACC锥体神经元群整体类似的功能特性。这些结果表明ACC以神经环路依赖的方式编码奖赏贬值,控制奖赏摄入。综上所述,该研究揭示了ACC脑区在编码奖赏贬值中的作用及其神经环路基础,发现慢性束缚应激可加速ACC介导的奖赏贬值,而抗抑郁药可以逆转上述变化。因此,靶向ACC脑区可能降低机体对奖赏贬值的敏感性,从而改善奖赏摄入,减轻抑郁样情绪,由此为抑郁症等相关疾病的治疗提供了一个新思路。