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激光生物学报
2024年 33卷 4期
刊出日期：2024-08-28
目录
研究进展
研究论文
目录
1
目次
2024 Vol. 33 (4): 1-2 [
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研究进展
289
张昊葳，刘伊滢，宁文华，王 琰，魏向阳，王海明
光生物调节疗法在骨关节炎治疗中的研究进展
摘 要：光生物调节疗法（PBMT）是一种根据不同治疗目的将生物组织暴露于特定波长光源的光疗法，长期应用于口腔科学、皮肤病学、骨科学等领域。在骨关节炎（OA）治疗中，大量的临床实践和基础医学研究已经证实，PBMT作为一种物理治疗方法，能够有效减轻OA患者的疼痛，促进炎症因子的代谢和清除，显著增强组织的修复能力，并加快不同组织和神经的再生，为OA患者提供了崭新的治疗选择。然而，PBMT的操作方式和剂量控制尚未形成统一的标准，治疗效果的评估具有一定的主观性和不确定性，仍存在较大的研究空间。尽管已有一些文章探讨了PBMT在OA领域的研究现状，但其主要是通过PBMT对OA的治疗讨论PBMT在抗炎方面的作用，而忽略了OA作为一种涉及全关节组织疾病的整体性和PBMT对OA作用效果的复杂性。本文系统梳理了PBMT在OA非手术治疗和手术治疗中的应用，分析了PBMT在OA整体治疗中的局限性，特别关注了PBMT在实际操作中存在的问题，深入思考了其未来的发展趋势，为充分利用PBMT无创、无痛和无副作用的特性发展先进的OA治疗手段与医疗器械提供了参考。
关键词：光生物调节疗法；骨关节炎；炎症；物理治疗；激光照射
中图分类号：R454.2 文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2024.04.001
2024 Vol. 33 (4): 289-296 [
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297
朱 凯，陈冬生
人类常见疾病与衰老的果蝇模型研究进展
摘 要：黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）是一种重要的模式生物，因其生命周期短、培养成本低、突变体资源丰富、基因操作相对简单等特点在生物学研究中具有独特的优势。近些年，随着食品科学的蓬勃发展，在筛选新型保健食品及药理学研究等方面，果蝇展现出了特有的应用价值。本文综述了常见人类疾病与衰老的果蝇模型的建立方法及应用，为疾病与衰老机制的研究以及保健食品和药物的研发等奠定了基础。
关键词：果蝇；模式生物；疾病；衰老；模型建立与应用
中图分类号：Q95-33 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2024.04.002
2024 Vol. 33 (4): 297-305 [
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研究论文
306
李 儒，郑明和，王佳烨，黄宴淋，韩明芳，陈 锋，李泽慧，钟良军
半导体激光对大鼠正畸性创伤性溃疡的影响研究
摘 要：正畸患者常常因为正畸部件对口内黏膜的摩擦刺激出现黏膜不适的情况，而半导体激光可以治疗因正畸治疗引起的口腔黏膜不适，如红肿、溃疡等。本研究创新性地在大鼠口腔中制造持续创伤性环境，模拟正畸患者的口内情况，旨在利用动物模型来深入理解半导体激光对正畸性创伤性溃疡的修复机制。将32只雄性Wistar大鼠随机分成6组：1）空白对照组；2）对照组；3）氯己定组；4）激光组1；5）激光组2；6）激光组3。研究内容包括溃疡愈合程度评分、酶联免疫吸附试验、溃疡组织染色切片的组织学观察、溃疡面微生物附着量分析等。研究发现：持续创伤性环境会显著延长溃疡的愈合时间（P<0.05）；溃疡持续期间，激光组溃疡组织的促炎因子水平更低，抗炎因子水平更高，愈合评分更高（P<0.05）；半导体激光抗菌效果不及0.12%氯己定溶液；苏木精-伊红染色组织切片显示，激光组各时期的炎性细胞浸润程度均较低，上皮愈合程度更好。本研究表明，持续创伤性环境能延缓溃疡愈合，在减少炎症、减轻疼痛、促进溃疡组织愈合等方面，相比传统0.12%氯己定溶液，合适照射时间的半导体激光更具优越性。本研究的动物模型较以往研究有一定的进步，更贴近正畸患者的口腔真实情况。研究结果进一步证明了半导体激光治疗正畸时口腔创伤性溃疡的潜力。
关键词：半导体激光；光生物调节；大鼠；正畸；创伤性溃疡
中图分类号：R78 文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2024.04.003
2024 Vol. 33 (4): 306-315 [
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杨林婧，杨 莎，张圣杨，张文颜，左圆瑔，闫碧瑶，杨武德
农田土壤有机碳高光谱特征及定量监测研究
摘 要：为实现对农田土壤有机碳含量的快速定量监测，采用9种常规预处理分析方法，优化原始光谱信息并分析各预处理光谱与小麦土壤有机碳含量之间的关系，利用连续投影算法（SPA）提取土壤有机碳的光谱特征，并建立基于全谱和光谱特征波段的两类土壤有机碳光谱监测模型。研究表明，与原始光谱相比，预处理光谱可以显著提高其与小麦土壤有机碳的相关性。同时，采用SPA方法提取并证实了光谱区域400～450 nm、510～620 nm、1 010～1 060 nm、2 000～2 400 nm的土壤有机碳含量等重要信息。对比两类模型表现可知，相同预处理光谱条件下，连续投影算法-多元线性回归（SPA-MLR）模型优于偏最小二乘回归（PLSR）模型，其中，基于多元散射校正（MSC）预处理光谱条件下的农田土壤有机碳含量估算模型整体表现最好（Rv2=0.726、RMSEv=0.109、RPDv=1.956），且具有实践上的应用潜力。本研究证实，光谱预处理在一定程度上可以提高光谱反射率与小麦土壤有机碳含量的相关性，且影响监测模型表现，同时模型构建方法可能对模型估算精度产生更为积极的效果。本研究结果可以为农田土壤有机碳含量检测提供一定的理论依据和实践探索。
关键词：农田土壤；有机碳；预处理；高光谱；响应特性
中图分类号：S-3 文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2024.04.004
2024 Vol. 33 (4): 316-325 [
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隆 警，毛 颖，颜 峰，刘爱龙，丁 浩，陈安基，胡 翔，游昌乔
脐带间充质干细胞外泌体对急性肺损伤幼鼠的保护作用研究
摘 要：为探索人脐带间充质干细胞外泌体（hUCMSC-Exo）对急性肺损伤（ALI）幼鼠模型的保护作用机制，为治疗新生儿呼吸窘迫综合征（NARDS）研究新的方法，本研究构建了一种基于新生幼鼠的ALI的动物模型。经hUCMSC-Exo治疗后发现，新生幼鼠的死亡率明显降低，新生幼鼠的体重下降趋势也得到缓解。收集各组幼鼠的肺组织提取总蛋白、RNA和匀浆，用蛋白质免疫印记（Western blot）检测p-NF-κB、IL-6、Occludin、Cludin 5、β-Catenin、Cyclin D1的蛋白表达水平；用逆转录实时荧光定量聚合酶链式反应（RT-qPCR）检测TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-4、IL-10、IL-13 的mRNA表达水平；用酶联免疫吸附剂测定（ELISA）检测肺组织中TNF-α、IL-6、IL-10细胞因子的浓度。肺组织病理切片结果显示，外泌体治疗后的炎症细胞浸润、肺泡间隔增厚、肺泡出血及水肿程度均有所减弱。研究结果说明，脂多糖（LPS）可以有效诱导新生幼鼠产生肺部炎症反应，从而引起ALI，而外泌体的治疗减轻了ALI的程度。本研究结果为NARDS治疗提供了新的策略。
关键词：脐带间充质干细胞；外泌体；幼鼠；急性肺损伤；新生儿呼吸窘迫综合征
中图分类号：R363 文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2024.04.005
2024 Vol. 33 (4): 326-334 [
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335
颜子一，沈奕扬，唐 伟，张艳超，周豪哲
基于无人机高光谱的稻田杂草识别和空间分布研究
摘 要：稗草是稻田中一种典型的杂草，会严重影响水稻的生长发育，并最终导致减产。由于其外观与水稻极其相似，难以区分，给治理带来了极大的挑战。基于室内环境下的稗草识别条件理想，难以推广，因此，在复杂稻田环境下对稗草进行识别和制图具有重要的研究价值和意义。首先，利用无人机载高光谱获取低空稻田影像，经拼接校正和SG（Savitzky-Golay）卷积平滑滤波后，采用连续投影算法（SPA）对区分水稻和稗草的敏感波段进行提取，基于全波段和特征波段，使用支持向量机（SVM）、随机森林（RF）、一维卷积神经网络（1DCNN）和三维卷积神经网络（3DCNN）进行建模。结果表明，SPA-3DCNN对水稻（0.942 0）和稗草（0.893 6）的识别效果最好。SPA选择的7个特征波段（482.523 4 、546.541 5 、675.080 6 、709.138 2 、762.043 1 、922.015 7 和944.637 1 nm）对区分稗草和水稻具有重要的参考价值。随后，将模型应用于整个高光谱数据集，生成稗草的空间分布图与密度图。本文成功探索了无人机载高光谱在复杂稻田环境下稗草识别的可行性，并绘制了稗草空间分布图与密度图，为稗草的治理防范提供了有力的数据支撑。
关键词：稻田杂草识别；无人机；高光谱；空间分布；精准除草
中图分类号：P237；S127；TP79 文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2024.04.006
2024 Vol. 33 (4): 335-346 [
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侯玉新，李市场，张 臣，丁 浩，李冰倩，龚明贵
超声辅助碱法破碎溶出小球藻蛋白质工艺的优化
摘 要：本文通过采用响应曲面法优化小球藻蛋白质溶出工艺，并对其二级结构进行表征。以小球藻蛋白质的溶出率为指标，考察超声功率、超声时间、NaOH质量分数及水浴时间对提取率的影响。在Plackett-Burman试验的基础上，采用4因素3水平的响应面分析法确定小球藻蛋白溶出工艺。结果表明，小球藻蛋白质最佳溶出工艺条件为超声功率460.08 W、超声时间16.05 min、NaOH质量分数14.03%、水浴时间37.18 min，溶出率达87.64%。在最优条件下溶出的小球藻蛋白经等电点法提取且纯化后进行傅立叶变换红外光谱分析、微观结构分析以及氨基酸分析，结果表明，小球藻蛋白二级结构中主要为β-折叠，含量为30.00%；微观结构显示，小球藻蛋白表面光滑且有孔洞结构；含有5种必需氨基酸，占总量的42.71%。综上，超声辅助碱法破碎小球藻蛋白的破壁程度显著，蛋白溶出率高，且操作简单、成本低，具有较好的工业化应用前景。该研究为小球藻蛋白的食品应用提供了相关参考。
关键词：小球藻破壁；蛋白溶出工艺；超声处理；碱法破碎；氨基酸
中图分类号：TS254 文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2024.04.007
2024 Vol. 33 (4): 347-356 [
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陈胜松，李欢欢，吴惠蓉
二甲双胍通过TGF-β1/Smads通路抑制肝癌细胞的增殖和迁移
摘 要：为探究二甲双胍对人肝癌细胞的增殖、迁移及TGF-β1/Smads信号通路的调控作用，体外培养人肝癌MHCC97H细胞，分为对照组（不做干预）、1.25、2.50、5.00 mmol/L二甲双胍组和抑制剂组（5.00 mmol/L二甲双胍+10 μmol/L LY2109761）。本研究中5.00 mmol/L二甲双胍组细胞活力接近50%，故选其为最佳浓度。用细胞计数试剂盒-8（CCK-8）、5-乙炔基-2'脱氧尿嘧啶核苷（EdU）、Transwell小室、实时荧光定量PCR（RT-qPCR）及蛋白免疫印迹法对人肝癌MHCC97H细胞的增殖活力、增殖率、迁移能力及相关因子的表达水平进行分析。与对照组相比，2.50、5.00 mmol/L二甲双胍组和抑制剂组细胞的增殖活力、增殖率减少（P<0.05）。1.25、2.50、5.00 mmol/L二甲双胍组和抑制剂组细胞的迁移数、TGF-β1和p-Smad3蛋白的表达水平、N-钙黏蛋白（N-cadherin）、波形蛋白（vimentin）及纤维黏连蛋白（FN）的mRNA与蛋白质的表达水平较对照组减少，而p-Smad7蛋白的表达水平、E-钙黏蛋白（E-cadherin）的mRNA与蛋白质的表达水平显著增加，且浓度越高变化越显著（P<0.05）；与5.00 mmol/L二甲双胍组相比，抑制剂组抑制剂的加入使各指标变化更显著（P<0.05）。二甲双胍可抑制人肝癌MHCC97H细胞的增殖、迁移和上皮间质转化（EMT）依赖于对TGF-β1/Smads通路的抑制作用，这为肝癌的研究提供了参考依据。
关键词：肝癌；二甲双胍；转化生长因子-β1/Smads信号通路；细胞增殖；细胞迁移
中图分类号：R735.7 文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2024.04.008
2024 Vol. 33 (4): 357-364 [
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刘 琳，费素娟，苗 蓓
基于生物信息学揭示ceRNA调控网络在结直肠癌中的作用
摘 要：为探索结直肠癌（CRC）相关的竞争性内源RNA（ceRNA）网络调控机制，寻找治疗CRC的潜在靶点，本研究从基因表达综合（GEO）数据库中下载CRC相关环状RNA（circRNA）数据集，应用稳健排序整合（RRA）算法、加权基因共表达网络分析（WGCNA）筛选差异表达circRNA，采用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）验证了筛选的circRNA（hsa_circRNA_057090、hsa_circRNA_092566）呈环状，且在CRC组织、CRC细胞系中均高表达。在circBank及CircInteractome数据库中预测与circRNA相结合的微RNA（miRNA），在TargetScan、miRDB数据库中预测miRNA的靶基因，从癌症基因组图谱（TCGA）数据库中筛选CRC差异表达mRNA，两者取交集后得到差异表达靶基因，构建出ceRNA调控网络。应用DAVID软件、String数据库、Cytoscape软件及基因表达谱互动分析（GEPIA）数据库对靶基因进行基因本体（GO）富集分析、京都基因和基因百科全书（KEGG）富集分析、蛋白质-蛋白质相互作用网络（PPI）构建及生存分析。从PPI网络中筛选出10个核心基因，最终构建出circRNA-miRNA-核心基因网络。GO富集分析和KEGG富集分析显示，核心基因主要参与化学突触传递、配体门控离子通道活性等过程，且在cAMP等多个信号通路中显著富集。生存分析显示，2个核心基因SNAP25、ATP2B2的表达水平与CRC患者预后显著相关。本研究鉴定的hsa_circRNA_057090、hsa_circRNA_092566及构建的ceRNA调控网络可能为CRC提供新的生物标志物或潜在的治疗靶点。
关键词：结直肠癌；环状RNA；竞争性内源RNA；核心基因网络；治疗靶点
中图分类号：R574.6 文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2024.04.009
2024 Vol. 33 (4): 365-376 [
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董江龙a，宋万军，单 新，仝烨峰
右美托咪定下调PI3K/AKT信号通路改善脂多糖诱导的结肠炎结肠上皮细胞损伤
摘 要：为研究右美托咪定对脂多糖（LPS）诱导的人结肠上皮NCM-460细胞的炎症、增殖和凋亡的影响及磷脂酰肌醇-3-激酶/丝氨酸-苏氨酸激酶（PI3K/AKT）信号通路的调控作用，本研究体外培养人结肠上皮NCM-460细胞，将其分为对照组、LPS组（1 μg/mL LPS）和不同质量浓度右美托咪定组（1 μg/mL LPS+1.25、2.50、5.00和10.00 μg/mL右美托咪定），干预24 h，筛选出合适的右美托咪定作用质量浓度用于后续试验。随后，将人结肠上皮NCM-460细胞分为对照组、LPS组、右美托咪定组（1 μg/mL LPS+5.00 μg/mL右美托咪定）、LY294002组（1 μg/mL LPS+10 μmol/L PI3K/AKT通路抑制剂LY294002）、抑制剂组（1 μg/mL LPS+5.00 μg/mL右美托咪定+10 μmol/L LY294002）和激活剂组（1 μg/mL LPS+5.00 μg/mL右美托咪定+10 μmol/L PI3K/AKT通路激动剂SC79），干预24 h。用细胞计数试剂盒-8（CCK-8）检测细胞活力；通过酶联免疫吸附试验（ELISA）检测肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-8（IL-8）的表达水平；用5-乙炔基-2'脱氧尿嘧啶核苷（EdU）测定细胞增殖率；用Hoechst 33258染色法测定细胞凋亡率；用蛋白免疫印迹（WB）法测定细胞周期蛋白D1（Cyclin D1）、剪切的半胱氨酸蛋白酶-3（cleaved Caspase 3）和PI3K/AKT信号通路关键蛋白的表达水平。根据细胞活力和炎症因子TNF-α的表达水平选择5.00 μg/mL右美托咪定用于后续试验。结果显示，与对照组相比，LPS组细胞增殖率和Cyclin D1的表达水平显著降低（P<0.05），细胞凋亡率、TNF-α、IL-8、cleaved Caspase 3的表达水平、p-PI3K/PI3K及p-AKT/AKT的比值显著升高（P<0.05）；右美托咪定组和LY294002组中的右美托咪定和LY294002扭转了LPS对人结肠上皮NCM-460细胞的上述作用（P<0.05）；与右美托咪定组相比，抑制剂组中的LY294002增强了右美托咪定对LPS诱导的人结肠上皮NCM-460细胞的作用（P<0.05），激活剂组中的SC79则削弱了右美托咪定对LPS诱导的人结肠上皮NCM-460细胞的作用（P<0.05）。研究表明，右美托咪定能促进LPS诱导的人结肠上皮NCM-460细胞增殖，抑制其炎症和凋亡，其作用机制可能与阻滞PI3K/PI3K信号通路信号转导有关。本研究为结肠炎的治疗提供了新的方向。
关键词：溃疡性结肠炎；人结肠上皮细胞；右美托咪定；磷脂酰肌醇-3-激酶/丝氨酸-苏氨酸激酶
中图分类号：R574.62 文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2024.04.010
2024 Vol. 33 (4): 377-384 [
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469
)
激光生物学报
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国际先进光电材料、技术与应用会议
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国际先进光电材料、技术与应用大会
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第五届国际光电子与微电子技术及应用大会暨国际工程科技战略高端论坛
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第四届国际光电子与微电子技术及应用大会
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战胜疫情，我们在一起！《防疫病 三字经——新型冠状病毒公众防护指南》
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关于《激光生物学报》审稿费取消通知
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