激光生物学报

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    2022, 31(5): 1-2.
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    蓝光光生物安全危害研究的现状分析
    肖治宇，林楷荣，刘晓柯，熊　柯，庄正飞，邱学军
    2022, 31(5): 385-390.
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    摘　要：LED技术的发展和普及极大地满足了人们对视觉效果的追求，但是伴随而来的大量光辐射也引发了人们对于光生物安全问题的担忧。目前已知的白光LED制作方式，绝大多数都是使用蓝色LED芯片来激发黄色荧光粉，最终混合制成白光，导致其中含有大量的蓝光成分。蓝光辐射危害是目前人类受到的最主要的光辐射危害之一。本文通过对蓝光危害的产生原理、危害评价机制以及对人类的影响进行综述，旨在揭示蓝光危害的严重性，为防范蓝光危害提供理论依据和实践指导。
    关键词：蓝光危害；蓝光测量；光生物安全；光辐射危害；LED技术
    中图分类号：R77                                文献标志码：A                    DOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2022.05.001

  • 专题论述
    基于光声和LIBS双模态成像技术在生物医学中的发展现状及趋势
    胡　洋，张兴超，胡修玉，苏宁宁，陈加刚，吴　慧，修俊山，赵　岳
    2022, 31(5): 391-397.
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    摘　要：光声成像和激光诱导击穿光谱技术（LIBS）是近些年在成像领域发展非常迅速的两种技术，在医学影像学方面有着巨大的潜力。当激光照射到组织时，组织表面会同时产生光声信号和等离子体，光声信号携带着生物组织内光吸收的特征信息，等离子体特征光谱也可以示踪组织内的元素信息。本文总结了两种技术的研究背景和成像原理，然后，通过对光声成像和LIBS成像模式进行分析，进一步展现了两种技术结合的可能性，并介绍了它们在病理切片成像和组织金属元素示踪等领域的应用。最后，我们对两种技术结合的双模态成像系统进行了深入的探讨和展望，以期其在医学诊断和图像领域发挥重要作用。
    关键词：光声成像；激光诱导击穿光谱技术；病理切片；元素示踪；双模态成像
    中图分类号：R318.51                               文献标志码：A                     DOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2022.05.002
  • 专题论述
    植物响应盐胁迫的机制研究进展
    谢颖悦，王　琦，王春平，周冰玉，周　宇，刘　芬，孙翔宇
    2022, 31(5): 398-403.
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    摘　要：盐胁迫影响植物生长发育，制约农作物安全生产。细胞内钠离子毒害是导致盐胁迫的主要因素之一，细胞内积累过多的钠离子会抑制光合作用及蛋白合成等一系列生理生化活动。因此，植物细胞内钠离子动态平衡对于维持植物正常生长发育至关重要。本文从盐胁迫对植物的危害、钠离子转运、信号传导等方面来阐述植物应答高盐胁迫的研究进展，以推动对植物盐胁迫响应机制的研究。
    关键词：盐胁迫；植物；钠离子转运；信号传导；分子机制
    中图分类号：Q946                             文献标志码：A                     DOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2022.05.003
    • 研究论文
  • 研究论文
    Aβ1-42对大鼠小胶质细胞酸敏感离子通道的表达和电生理特性的影响
    余晓巍，蔡　拓，詹丽超，朱啸川，叶生宝，葛行义
    2022, 31(5): 404-410.
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    摘　要：Aβ1-42与小胶质细胞之间相互作用诱发的神经炎症反应已被视为阿尔茨海默病（AD）的重要病理指征，酸敏感离子通道（ASIC）参与了小胶质细胞的炎症应答和神经炎症免疫调节。为了探究Aβ1-42对小胶质细胞ASIC的表达和电生理特性的影响，本研究利用Aβ1-42孵育原代培养的SD大鼠大脑皮层小胶质细胞，免疫印迹技术和免疫荧光技术检测小胶质细胞ASIC1、ASIC2a、ASIC3的蛋白表达和分布情况，全细胞膜片钳记录Aβ1-42对ASIC电流特性的影响，钙离子成像技术分析ASIC钙离子通透性的变化。结果显示：Aβ1-42处理小胶质细胞后，能够诱导ASIC1的蛋白表达量增加，且其在细胞浆和细胞核中均有明显增加；胞外pH值快速降低诱发的ASIC电流，小胶质细胞胞内钙离子浓度明显增强，这种增强效应可被ASIC非特异性抑制剂阿米洛利和ASIC1特异性抑制剂PcTx1抑制。本研究结果表明，Aβ1-42诱导小胶质细胞ASIC1蛋白功能性表达增加，使得ASIC1易于被胞外快速酸化激活而表现出明显增强的电生理特性，进而影响小胶质细胞的炎症应答和免疫调节作用，为后续探究小胶质细胞感应通路和应答调节及神经退行性疾病发生提供了思路和参考。
    关键词：Aβ1- 42；阿尔茨海默病；小胶质细胞；酸敏感离子通道；酸化
    中图分类号：R965                              文献标志码：A                   DOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2022.05.004

  • 研究论文
    免疫荧光技术在鱼类生殖细胞发育研究中的应用
    杨聪慧，杨福忠，朱　辣，罗心玥，赵如榕，张　纯
    2022, 31(5): 411-416.
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    摘　要：在生殖细胞发育的相关研究中，功能分子标记在人类及其他模式生物中已经得到了广泛应用，但在鱼类中应用较少。本文采用RNA Pol II CTD（S5）作为功能分子标记对鲤雄性生殖细胞的细胞核进行了免疫荧光研究，并对相关技术参数进行了深入的探索。研究结果表明，该方法可以在鲤雄性生殖细胞的多个发育阶段检测到与转录活性位点相关的染色体免疫荧光信号及细胞相特征，并发现荧光信号的质量会受到染色体制片及洗片等关键步骤的影响。本研究提供了一个重要的功能分子标记，并将之作为免疫探针在经济鱼类生殖细胞发育研究中进行尝试性应用，这为鱼类遗传育种中发育功能的检测提供了一个新的策略。
    关键词：鲤；生殖细胞；免疫 FISH；RNA聚合酶II CTD（S5）蛋白；减数分裂
    中国分类号：Q81                               文献标志码：A                    DOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2022.05.005
  • 研究论文
    G蛋白偶联雌激素受体1的理化性质及其分子结构的分析
    王　道，陈建林
    2022, 31(5): 417-426.
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    摘　要：为深入研究G蛋白偶联雌激素受体1（GPER1）的理化特性和分子结构，本文运用多种生物信息学工具对人类GPER1的理化性质、信号肽结构、跨膜区、亚细胞定位、糖基化和磷酸化位点、二级结构、保守结构域、蛋白相互作用网络、肿瘤的相关性进行分析。GPER1相对分子质量为42 247.59 Da，理论等电点为8.63，分子式为C1938H3018N510O509S20，不稳定系数为 48.12，脂肪系数为110.51，亲水性平均值为0.449。GPER1是一个不稳定的疏水性蛋白质，具有7次跨膜结构，定位于细胞质膜（60.9%）、内质网（13.0%）和液泡（17.4%），二级结构以α-螺旋为主，具有4个N-糖基化位点、10个O-糖基化位点和27个磷酸化位点。GPER1的互作蛋白质主要包括ESR1、DLG4、GNAQ等10个蛋白。同时，GPER1在子宫内膜癌（UCEC）组织中的低表达及其突变使UCEC患者的总生存率明显降低。人类GPER1可能是G蛋白偶联受体信号通路中的关键因子，这为探究GPER1在肿瘤中作用的分子机制提供了参考。
    关键词：GPER1；分子结构；雌激素；生物信息学；肿瘤
    中图分类号：Q811.4                               文献标志码：A                  DOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2022.05.006
  • 研究论文
    淀粉基农药缓释材料的辐射制备及性能研究
    邵　赛，吴　景，赵彩凤，张乐平，谢洪科，郭　峰，李宏告，周毅吉，张跃龙，胡　蝶，涂晓翼，齐　慧
    2022, 31(5): 427-432.
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    摘　要：为降低农药使用量，减少农药造成的环境危害，采用60Co γ射线辐射合成了淀粉基农药缓释材料及不含淀粉的聚合物，研究了它们的旋转黏度、可降解性及淀粉基农药缓释材料对吡蚜酮的缓释效果。淀粉基农药缓释材料的可降解性优于不含淀粉的聚合物，其负载吡蚜酮的缓释效果优于凹凸棒土、马铃薯淀粉。5 min时，空白、凹凸棒土、淀粉和淀粉基农药缓释材料负载吡蚜酮的释放百分率分别为大于90%、大于50%和10%～20%；20 min时，空白、凹凸棒土、淀粉和淀粉基农药缓释材料负载吡蚜酮的释放百分率分别为99%以上、大于85%和51%～62%。
    关键词：农药缓释材料；辐射制备；淀粉基；缓释效果；降解性
    中图分类号：TS236.9                                 文献标志码：A              DOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2022.05.007
  • 研究论文
    长沙某医院慢阻肺合并肺部感染患者的病原菌分布及药物敏感性分析
    许　龙，谭志霞，李秋烨，蔡秀怡，尹美龙，吕　丹，雷立芳，叶湘漓
    2022, 31(5): 433-439.
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    摘　要：研究慢阻肺合并肺部感染患者的病原菌分布及药敏情况，以期为临床抗生素的正确使用提供依据。从长沙某医院2017年3月—2022年2月慢阻肺合并肺部感染患者痰培养标本检出的病原菌中随机筛选了1 500株进行培养鉴定及药敏试验，统计并分析病原菌的分布情况以及检出的主要革兰氏阴性菌（肺炎克雷伯菌、铜绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌）的耐药特点及趋势。结果发现：1 500株病原菌中共检出革兰氏阴性菌1 251株（83.40%），其中比例居前的分别是肺炎克雷伯菌384株（25.60%）、铜绿假单胞菌333株（22.20%）和鲍曼不动杆菌303株（20.20%）；革兰氏阳性菌126株（8.40%），其中比例居前的分别是金黄色葡萄球菌69株（4.60%）、肺炎链球菌27株（1.80%）；真菌123株（8.20%），主要为白色念珠菌96株（6.40%）。药敏分析结果显示：肺炎克雷伯菌对庆大霉素、左氧氟沙星、头孢他啶及氨曲南的耐药率变化具有统计学意义（P<0.05）；铜绿假单胞菌对于氨曲南的耐药趋势具有统计学意义（P<0.05）；鲍曼不动杆菌对于大多数抗菌药物均具有较高的耐药率，且对于左氧氟沙星、复方新诺明、美罗培南的耐药趋势具有统计学意义（P<0.05）。抗感染是治疗慢阻肺的一个重要措施，及时正确的选择敏感抗生素是关键环节。本研究为临床精准选择合适的抗菌药物治疗慢阻肺提供了帮助，同时有助于了解本地区细菌耐药的发展趋势，具有重要的临床价值和意义。
    关键词：慢性阻塞性肺疾病（慢阻肺）；肺部感染；病原菌分布；药物敏感性；细菌耐药
    中图分类号：R37                                   文献标志码：A                  DOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2022.05.008
  • 研究论文
    基于改进Spectrum的肠道菌群聚类算法研究
    任玉艳，熊　馨，贺建峰
    2022, 31(5): 440-449.
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    摘　要：肠道菌群与诸多人类重大疾病相关，研究在不同条件下的肠道菌群数据具有重要意义。由于菌群数据出现零膨胀现象，采用成对比率几何平均值（GMPR）方法对其进行归一化。本研究以2型糖尿病数据集为例，提出一种改进的Spectrum算法。首先，使用基于特征加权的相似度矩阵，避免忽视每个样本/特征所对应的不同特征值大小在该样本中所占据的权重；其次，将拉普拉斯矩阵替换为Hessian矩阵，避免传统谱聚类的灵敏度问题，将ISODATA聚类算法代替原本的K-means算法，有效地调整聚类中心数K。试验结果表明，GMPR+改进Spectrum在2型糖尿病中的标准化互信息（NMI）为0.423，戴维森堡丁指数（DBI）为4.751，Calinski-Harabasz指标（CH）为25.541，兰德指数（RI）为0.835，调整兰德指数（ARI）为0.019，较改进前的效果有所提升，并且该算法可以识别出不同类型患病人群在肠道菌群上的结构差异，挖掘出肠道微生物组的关键细菌。
    关键词：肠道菌群；相似度矩阵；拉普拉斯矩阵；聚类；2型糖尿病
    中图分类号：TP39                               文献标志码：A                  DOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2022.05.009
  • 研究论文
    紫苏WRI1转录因子的鉴定、表达分析及低温胁迫响应
    黄旭升，周雅莉，史先飞，高　宇，董书言，李润植，王计平
    2022, 31(5): 450-460.
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    摘　要：紫苏［Perilla frutescens（L.）Britt.］是一种新型油料经济作物。转录因子WRI1（WRINKLED1）参与调控植物油脂合成积累。为探究紫苏PfWRI1在油脂合成积累及胁迫响应过程中的分子调控机制，通过分子克隆技术分离得到PfWRI1的完整编码区，利用生物信息学分析工具和半定量PCR（sqRT-PCR）及实时荧光定量PCR（qRT-PCR）技术对序列特征及表达水平等进行分析。结果显示：PfWRI1转录因子属于AP2（APETALA2）超家族，包含2个AP2保守结构域；亚细胞定位预测分析显示，PfWRI1转录因子定位于细胞核；无规则卷曲和α-螺旋是PfWRI1蛋白二级结构中的主要结构元件；系统进化分析表明，PfWRI1与芝麻和油梨WRI1的亲缘关系最近；互作蛋白预测表明，PfWRI1蛋白可能与LEC1（LEAFYCOTYLEDON1）、FATA（fatty acyl-acyl carrier protien thioesterase）、FATB和PDAT（phospholipids:diacylglycerol acyltransferase）等存在互作关系；PfWRI1在紫苏的不同组织中均有表达，随种子成熟其表达量呈现先升高后降低的模式，且在发育中后期（开花后30 d）种子的表达量最高，表明PfWRI1可能在紫苏种子油脂合成中具有调控作用；紫苏幼苗经过低温胁迫后，PfWRI1的表达量在胁迫12 h后显著上调，说明PfWRI1可能参与紫苏幼苗冷胁迫响应。这些结果为进一步研究PfWRI1在紫苏油脂合成积累和胁迫响应中的分子机制及功能奠定了基础，为紫苏和其他油料作物的遗传改良和新品种选育提供了理论依据。
    关键词：紫苏；WRI1转录因子；序列特征分析；表达分析；低温胁迫响应
    中图分类号：S565.8                            文献标志码：A                   DOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2022.05.010
  • 研究论文
    基于内质网应激基因识别胃癌分子亚型并建立预后模型
    朱　畅，王红兵，吕爱红，徐　方
    2022, 31(5): 461-470.
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    摘　要：内质网应激（ERS）是影响癌症发生发展的重要因素之一。本研究的目的在于通过生物信息学方法探讨内质网应激基因在胃癌（STAD）中的表达及预测预后的价值。从癌症基因组图谱数据库（TCGA）和基因表达综合数据库（GEO）获取STAD样本，“ConsensusClusterPlus”R包用于识别胃癌内质网应激相关分子亚型（C1、C2），Kaplan-Meier分析比较分型间生存差异，并进行基于GEO队列的外部验证。基因本体论（GO）富集和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析比较其差异基因富集通路差异。使用“limma”R包识别分型间差异基因，通过LASSO回归分析构建预后模型，依照风险值中位数将TCGA训练集分为两组，评估免疫细胞浸润显著差异。生存分析显示，C1的生存结局较C2更好。差异分析确定了6个与分型相关的内质网应激基因，GO富集和KEGG通路分析揭示了亚型间差异基因参与了多种细胞和生物学功能。通过LASSO回归分析构建了一个8基因预后模型，Kaplan-Meier分析表明高风险组患者较低风险组生存时间短，ROC分析验证了预测模型在STAD预后预测中的准确性，免疫分析揭示了两组之间免疫细胞浸润差异显著。本研究基于内质网应激基因对STAD患者进行分型，并构建了新的预后模型，具有预测STAD患者预后的作用，并可为个性化治疗提供一些参考。
    关键词：胃癌；内质网应激；分子亚型；免疫细胞浸润；预后模型
    中图分类号：R735.2；R730.7                   文献标志码：A               DOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2022.05.011
  • 研究论文
    微小染色体家族在肝癌中的表达和预后价值及其作用机制
    尹清臣，王　磊，王景梅，侯丽艳，贾如江
    2022, 31(5): 471-480.
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    摘　要：本研究通过生物信息学工具分析微小染色体家族（MCMs）在肝癌中的表达，结果显示，肝癌组织MCMs基因及其蛋白的表达明显升高，差异有统计学意义（P<0.05）。MCMs基因在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期肝癌中随着分期升高表达明显升高，差异有统计学意义（P<0.05），MCM2、MCM3、MCM5、MCM6、MCM7基因表达水平与肝癌患者的无病生存率（DFS）、总生存率（OS）显著相关（P<0.05）。高表达MCMs的肝癌患者总生存期较差，MCMs表达具有明显相关性。利用String-DB数据库进行蛋白网络互作模型分析，与MCMs具有相互作用的蛋白包括MCM10、ORC1、ORC2、ORC4、ORC5、GINS1、GINS2、GINS3、GINS4、CDC6、CDC7、CDC45、ASF1B、CDT1、WDHD1等。利用Metascape进行信号通路富集分析显示，MCMs主要富集在DNA复制、细胞周期调节、DNA依赖的DNA复制、复制前体复合物的活化、DNA解螺旋、核基因的复制、DNA调控的复制、CDC6相关的起始识别复合物的调节、DNA复制检查点的调控、蛋白-DNA复合物的组装等信号通路。研究认为，MCMs在肝癌组织中呈现高表达，与患者预后显著相关，MCMs表达具有明显相关性，在肝癌中MCMs主要干扰DNA合成、复制的具体过程，从而导致肝癌的发生发展。本研究为肝癌精准治疗提供了新的方向。
    关键词：肝癌；MCMs；生物信息学；预后分析；作用机制
    中图分类号：R735.7                               文献标志码：A                   DOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2022.05.012