荧光猝灭法研究NADH、Thio-NAD~＋与3α-HSD的相互作用

采用荧光猝灭法研究了两种辅酶,还原型烟酰胺嘌呤二核苷酸（NADH）、氧化型硫代烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（Thio-NAD＋）与3α-羟类固醇脱氢酶（3α-HSD）的相互作用。研究结果表明,NADH和Thio-NAD＋的加入均能使3α-HSD的内源性荧光发生猝灭,其猝灭机制均属于生成复合物的静态猝灭;25℃下NADH、Thio-NAD＋与3α-HSD的结合常数分别为7.38×104、1.23×104L.mol-1;37℃下NADH、Thio-NAD＋与3α-HSD的结合常数分别为4.69×104、9.74×103L.mol-1;NADH与3α-HSD的结合作用力为氢键和范德华力,Thio-NAD＋与3α-HSD的结合作用力主要为静电引力和疏水作用力;NADH和Thio-NAD＋均能使3α-HSD构象发生变化,导致色氨酸残基所处环境极性增大。     

多糖对白细胞荧光发射特性及变化机制研究

细胞微环境的稳定是保持细胞正常增殖、代谢和功能活动的重要条件,微环境成分的异常变化可使细胞发生病变。采用荧光光谱技术研究离体白细胞在多糖微环境中荧光发射特性的变化规律和发光机制,并进一步的分析了多糖对白细胞的生物活性的影响。实验结果表明：当白细胞受波长为407 nm的激光照射时,发射位于450 nm的荧光。在加入脂多糖或葡聚糖时,白细胞的荧光发射峰的位置不会变化,峰值受到影响。脂多糖的加入会减弱白细胞荧光峰强度,且荧光强度随脂多糖浓度（0～500 μg·mL-1范围内）的增加而持续减弱。而葡聚糖可以一定程度增加白细胞的荧光强度,浓度越高,荧光强度越大。分析认为白细胞发射的450 nm荧光来自发射物质烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)。白细胞内NADH随着离体时间的增长,被氧化成不发荧光的烟酰胺腺嘌呤磷酸二核苷酸（NAD+）,导致细胞荧光峰值下降,从而引起细胞凋亡。加入脂多糖产生的羟自由基（·OH）会与NADH发生氧化反应,因此脂多糖加速了NADH的消耗,导致白细胞荧光减弱,加快细胞凋亡。而葡聚糖主要是由葡萄糖单体组成,葡聚糖的加入会将NAD+还原成NADH,因此延缓了白细胞的凋亡。分析认为脂多糖可以加速白细胞的凋亡,提高细胞发生炎症甚至是肿瘤的机率,而葡聚糖对白细胞有保护作用。该研究为研究肿瘤的发生和发展过程以及治疗提供有价值的参考。     

运动训练大鼠的自体荧光研究

首次通过激光诱导荧光光谱技术(LIF)研究运动训练大鼠心脏、肾脏、肝脏、脂肪以及前腿肌和后腿的比目鱼肌和腓肠肌的自体荧光光谱特性。测量所用的激发光波长为250～650 nm而发射波长为300～700 nm。比较参照组和3组不同运动状态组的三维荧光光谱,主要在腓肠肌的光谱中发现了和运动相关且位于激发波长(340±10)nm和发射波长(460±10)nm区域的特有荧光峰。根据这一荧光峰可以判别其对应的荧光物质是NADH(还原态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)。比较3组不同运动模式组的荧光光谱,发现运动模式与其峰强具有明显的相关性。研究结果表明,运动大鼠腓肠肌的能量代谢强于前腿、比目鱼肌及其他脏器,且NADH自体荧光光谱特性是判断肌肉代谢程度的有效的指标之一。     

三元混配铂(Ⅱ)配合物的稳定性和分子内芳环堆积效应研究

用 pH电位滴定法测定了铂 (Ⅱ )与核苷酸NTP (NTP为腺苷 5′ 三磷酸和尿苷 5′ 三磷酸 )和另一芳环系列配体ArL形成的三元混配配合物Pt(ArL) (NTP) n -(ArL =Phen ,Bpy和Trp ;n =2或 3)在水溶液中的稳定常数 (I=0 .1mol/L ,KNO3 ;2 5℃ ) .用ΔlogKPt比较了二元和三元混配配合物的稳定性差异 ,认为三元混配配合物稳定性的增加可归因于π 酸与π 碱之间的合作效应和分子内芳环配体的堆积作用     

还原态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸拉曼光谱研究

还原态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)在维持细胞生长、分化、能量代谢以及细胞保护方面起着非常重要的作用,NADH的无创在体检测具有非常重要的意义。运用激光拉曼散射实验和密度泛函理论(DFT)计算研究了200～3 300 cm-1光谱范围内NADH分子的振动模式特性。DFT计算采用了B3LYP杂化方法,并选用了极化6-311+G(d,p)基组。为了准确的分析NADH分子的振动模式和频率,首先运用B3LYP/6-311+G(d,p)理论对NADH分子的基态结构进行了几何优化,并计算了基态结构NADH分子的各个键长和键角。同时考虑到DFT计算中的非谐性,运用波数线性标度方法对所有计算所得振动模式波数重新进行了标度。重新标度后,DFT计算所得的振动模式波数与激光拉曼散射实验观测到的拉曼峰波数吻合的很好：在200～3 300 cm-1整个光谱范围内,计算与实验结果具有非常好的线性相关性,而且大部分振动模式的计算与实验之间的偏差都小于5 cm-1。此外,讨论了实验观察所得拉曼光谱的分子振动模式归属,分析了NADH分子中腺嘌呤、烟酰胺、及二核苷酸的特征振动模式,并初步提出了运用拉曼光谱实现NADH快速准确无创在体检测的方法。位于732 cm-1处的拉曼峰是腺嘌呤的特征振动模式,而且可以选为检测NADH分子的最特征拉曼峰。位于1 690 cm-1处的拉曼峰是烟酰胺的特征振动模式,可以选为进一步准确检测NADH分子的另一个特征拉曼峰。位于1 086和1 339 cm-1两处拉曼峰的组合可以作为二核苷酸的特征振动模式,用于进一步更准确的检测NADH分子。所以在运用拉曼光谱法实现NADH快速准确无创在体检测时,可以首先运用位于732 cm-1处NADH分子的最特征振动模式进行快速检测,然后再运用位于1 690 cm-1及1 086和1 339 cm-1组合等特征振动模式进行准确分析。     

利用体内19F NMR研究5-氟尿嘧啶在小鼠肝脏及肿瘤组织中的代谢过程

利用体内¹⁹F NMR研究了5-氟尿嘧啶在小鼠肝脏及植入肿瘤组织中的代谢过程.5-氟尿嘧啶在肝脏中的生物半衰期为15~20min,而在S180肿瘤中的生物半衰期为50-60min.除5-氟尿嘧啶的信号外.在肝脏中观测到了5-氟尿嘧啶的分解代谢产物FUPA和FBAL,而在肿瘤中则只有合成代谢产物氟代核苷酸的信号.实验结果表明,核磁共振是研究药物在体内代谢过程的有力方法.     

铝离子对辅酶NADH分子荧光增强和构象变化的影响

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)是生物体内重要的辅酶分子,在细胞能量代谢中发挥着关键作用。金属离子可以影响NADH所参与的酶促反应,其中铝离子（Al3+）对神经系统具有毒性,可以引发神经退行性疾病。因此,Al3+和NADH分子间相互作用的研究有助于了解Al3+对生物体内TCA循环和酶促反应的影响,具有重要的生物学意义。本文采用紫外-可见吸收和稳态荧光光谱,结合时间相关单光子计数技术(TCSPC),研究了Al3+对水溶液中NADH的本征荧光光谱和分子构象变化的影响。紫外-可见吸收光谱显示,NADH与Al3+的结合不会改变NADH分子腺嘌呤和烟酰胺两个本征发色团的吸收特性。为避免NADH分子内两个本征发色团之间的荧光共振能量转移效应的影响,采用340 nm作为激发波长,比较了NADH与Al3+作用前后的荧光特性。实验结果证实,Al3+可以与NADH焦磷酸盐桥上的两个氧原子相结合,使NADH分子的结构变得相对更加刚性,从而抑制NADH分子在溶液中的转动等非辐射过程,导致NADH分子平均荧光寿命增加,最终引起NADH分子荧光强度随Al3+浓度的增加而线性增强。进一步,采用NADH本征荧光寿命振幅比的研究方法表征了NADH分子在溶液中的两种主要构象形式：腺嘌呤和烟酰胺相互堆积的折叠构象以及腺嘌呤和烟酰胺相互分离的展开构象。研究发现,Al3+会打破溶液中NADH分子展开构象和折叠构象的平衡状态,促使辅酶NADH分子的展开构象转变为折叠构象,最终达到新的动态平衡,并且当NADH和Al3+以不大于1∶2的浓度比结合时,NADH分子两种构象的振幅比与铝离子浓度的对数间存在线性关系,在Al3+浓度检测等领域具有良好的应用前景。     

微波消解-氢化物-ICP-AES联用技术研究Se(Ⅳ)在小鼠衰者模型体内的生物代谢

硒作为人和动物体内必需的微量元素,其在生命代谢过程中的特殊作用日益受到广泛关注。本文以D半乳糖作用下人工训练的小鼠衰老模型为实验对象,经腹腔注射不同剂量的亚硒酸钠(Na_2SeO_3)水溶液后,应用微波消解-氢化物发生-ICP-AES联用技术分析Se(Ⅳ)在相应小鼠体内血浆、肝脏、脑等重要生命器官中的代谢分布,并同未注射Se(Ⅳ)的衰老模型组及对照组进行比较,同时结合小鼠相应生命组织内的主要含硒酶(GSH-Px)的活性指标进一步讨论了硒在哺乳动物体中的抗衰老作用。     

JAK/STAT通路抑制剂对C57BL/6小鼠血清代谢组影响的1H NMR研究

JAK/STAT通路抑制剂已被应用于多种疾病的临床试验,但其全身性用药对机体组织细胞功能活性的影响目前尚不明确.本研究运用基于核磁共振氢谱（¹H NMR）的代谢组学方法分析了JAK/STAT通路抑制剂WP1066（20 mg/kg.bw,2天一次,持续2周）对C57BL/6小鼠血清代谢组的影响.首先采用¹H NMR技术检测了WP1066处理组和对照组小鼠血清的代谢物,然后对所得的图谱数据进行了主成分分析（PCA）以及正交偏最小二乘法分析（OPLS）.研究结果表明,抑制JAK/STAT通路可明显下调小鼠血清中的N-甲基烟酰胺（N-methylnicotinamide）水平,而上调顺乌头酸（cis-aconitate）、草酰乙酸（oxaloacetate）和乙酰胺（acetamide）水平,这些代谢物改变均与能量代谢密切相关.该结果提示代谢失衡相关指标可能作为JAK/STAT通路抑制剂治疗的临床监测参考指标.     

大鼠尿液中N-氧化烟酰胺和伪尿嘧啶核苷的NMR分析

N-氧化烟酰胺和伪尿嘧啶核苷是尿液代谢组的两种重要组成成分,但是其核磁共振信号的归属仍不完善.该文采用多种2D NMR谱(1H-1H COSY,1H-1H TOCSY,1H-1H J-RES,1H-13C HSQC和1H-13C HMBC)对尿液中N-氧化烟酰胺和伪尿嘧啶核苷的结构进行了确定,并对其1H和13C的化学位移进行了归属.     

The oral administration of MnCl2: A potential alternative to IV injection for tissue contrast enhancement in magnetic resonance imaging

Mn⁺² (as MnCl₂) was administered to rabbits intravenously and orally (a route of administration which based upon our previous experiments in rats⁷ promises to give selective hepatobiliary enhancement with less systemic toxicity). Nuclear magnetic relaxation dispersion or T₁ (NMRD) was performed on selected tissues (heart, liver, kidney, serum, and bile) in both animal groups to examine possible qualitative and semiquantitative differences in T₁ relaxation at equivalent sacrifice times. One animal was given an oral dose of MnCl₂ (620 micromoles/kg) and imaged sequentially (T₁ weighted sequence, .12T) for 30 minutes. The NMRD curves for organ tissues show an increase in relaxation efficacy in the 10–20MHz range characteristic of Mn-macromolecular complexes and are similar irrespective of the route of administration. The lack of increased relaxation enhancement for bile in this frequency range reflects cleavage of this complex upon excretion. Decreased overall relaxation in the liver is observed when oral Mn⁺² is compared to IV Mn⁺² due to the small fraction of administered dose that is absorbed. However, the images document a significant increase in the intensity of liver signal after the oral dose. We suspect this dose may ultimately be adjusted downward to give selective hepatobiliary effects.     

基于 1H NMR谱的给药赭石大鼠血清代谢组学研究

基于¹H NMR 的代谢组学方法对灌胃给药赭石的成年 Wistar 大鼠血清进行分析,运用主成分分析模式识别方法对所得数据进行处理,并对给药大鼠血清进行生化指标检测．研究结果表明,大鼠体内β-羟异丁酸、乙酸、丙酮、胆碱、甘油磷脂酰胆碱、葡萄糖、乳酸、低密度脂蛋白、极低密度脂蛋白和脂质等内源性代谢物浓度发生明显变化,可作为赭石的特征代谢物． 2 g/kg 和 5 g/kg 体重剂量赭石使大鼠机体产生大量活性氧化物(ROS),造成过氧化损伤,导致能量代谢和糖代谢紊乱,糖酵解反应增强,并且对肝功能造成了影响．
     

High-field MRS studies in brain slices

We are applying multi-nuclear high-field (500 MHz) MR spectroscopy of metabolising whole tissue preparations of the mammalian brain to studies on individual components of convulsions, which include prolonged depolarization, metabolic deprivation, and the effects of excitotoxins. The responses of glial cells and neurones can be partially distinguished by following labelling patterns of metabolic intermediates from ¹³C-labelled glucose or acetate (which enters only glial cells). This approach clearly confirmed our earlier indications that the metabolic response to depolarization (40 mM extracellular K⁺) occurs essentially in glial cells. Some evidence for metabolic shuttling between glia and neurones was obtained from the changes in C3/C4 ratios of glutamate and glutamine, and the C2/C3 of GABA. Mechanisms for metabolic support of neurones by glia may be of importance in neuronal protection under such metabolic stress as occurs in epilepsy. Changes in free intracellular divalent cations ([Ca²⁺]_i and [Zn²⁺]_i) were monitored using the ¹⁹F-MRS indicator, 5FBAPTA. Large increases in [Ca²⁺]_i and decreases in PCr were produced by excitotoxins (glutamate and NMDA), depolarization or ischaemia, but intracellular Zn²⁺ appeared only after exposure to the excitotoxins. The NMDA receptor blocker, MK801, removed all of the responses to NMDA, but only prevented the appearance of Zn²⁺ observed with glutamate. These results indicate that the damage caused to neurones by such insults as convulsions is not due simply to the presence of excessive excitotoxic glutamate.     

近红外光谱和人工神经网络的金苦荞氨基酸快速测定

荞麦籽粒中富含谷类作物比较缺乏的赖氨酸,使其不同于其他作物,具有较高经济价值。传统氨基酸测定费时且昂贵,为满足金苦荞育种工作的需要,选用近红外光谱技术结合人工神经网络的算法建立快速检测金苦荞叶片中氨基酸含量的近红外模型。使用氨基酸含量差异较大的样品255个,扫描光谱后测定其化学值。研究发现样品苏氨酸(Thr)含量范围是5.307~14.374 mg·g-1;缬氨酸(Val)含量范围是6.137~16.204 mg·g-1;甲硫氨酸(Met)含量范围是0.308~3.049 mg·g-1;异亮氨酸(Ile)含量范围是5.259~14.134 mg·g-1;亮氨酸(Leu)含量范围是9.730~26.061 mg·g-1;苯丙氨酸(Phe)含量范围是5.936~17.223 mg·g-1;赖氨酸(Lys)含量范围是6.640~17.280 mg·g-1;谷氨酸(Glu)含量范围是10.984~27.740 mg·g-1;天冬氨酸(Asp)含量范围是6.437~17.280 mg·g-1;丝氨酸(Ser)含量范围是3.467~8.312 mg·g-1;精氨酸(Arg)含量范围是4.937~14.772 mg·g-1;丙氨酸(Ala)含量范围是3.329~6.885 mg·g-1;组氨酸(His)含量范围是1.946~4.798 mg·g-1;甘氨酸(Gly)含量范围是4.196~9.264 mg·g-1;脯氨酸(Pro)含量范围是1.024~5.672 mg·g-1;酪氨酸(Tyr)含量范围是0.176~1.173 mg·g-1;半胱氨酸(Cys)含量范围是0.422~1.926 mg·g-1。每次随机选取50个样品建设模型,以4∶1的比例随机分为训练集和测试集。数据进行归一化处理后,使用神经网络结构1102-9-1进行模型建设。利用多次学习的方式建立了较优模型,其中Arg和Asp近红外模型的仿真测试结果最好,预测值与真实值的相关系数(R2)均大于0.97,平均相对误差(RSD)也小于10%;另外Leu,Val,Tyr,Ile,Ser,Ala,Thr,His,Phe,Gly和Lys模型的R2均大于0.90,模型仿真测试数据的RSD小于10%,模型均可用;Met与Cys的模型进行仿真测试时,其预测值与真实值的R2均大于0.78,但RSD大于10%,模型不可用。结果表明,金苦荞叶片的氨基酸含量高,有极高应用价值,近红外光谱技术结合人工神经网络的分析方法可应用于金苦荞氨基酸含量的预测,为高品质荞麦育种工作提供了便利。     

Thymidine-modulated 5-fluorouracil metabolism in liver and RIF-1 tumors studied by 19F magnetic resonance spectroscopy.

19F Magnetic resonance spectroscopy was used to study the impact of the biochemical modulator thymidine (TdR) on the 5-fluorouracil (5FU) metabolism in the livers and radiation-induced fibrosarcoma (RIF-1) tumors of 5FU-treated C3H mice. The liver spectra measured after administration of 5FU (65 or 130 mg/kg IP) showed the 5 FU resonance and its catabolites alpha-fluoro-beta-ureidopropionic acid and alpha-fluoro-beta-alanine. At the latter dose, fluoronucleotide signal was also detected. The liver spectra of TdR-pretreated (500 mg/kg, IP) mice showed additional signals of fluoronucleotide and fluoronucleoside at both 5FU doses, while alpha-fluoro-beta-alanine was not detected. TdR pretreatment increased the half-life of 5FU in livers from 24 +/- 2 to 126 +/- 46 SEM min at the 5FU dose of 65 mg/kg and from 28 +/- 2 to 95 +/- 22 min at the 130 mg/kg dose (P less than .1 and P less than .01, respectively). TdR-pretreated mice had higher 5FU anabolite (fluoronucleotide + fluoronucleoside) levels in their RIF-1 tumors than nonpretreated mice that received the same 5FU doses (56 +/- 15 SEM vs. 0 arbitrary units at the 5FU dose of 65 mg/kg, and 88 +/- 21 vs. 10 +/- 3 arbitrary units at 130 mg/kg 5FU; P less than .0001). The percentage drop in tumor volume was enhanced in the mice that received TdR, from 27 +/- 4 SEM to 52 +/- 2 at the 5 FU dose of 65 mg/kg and from 24 +/- 3 to 65 +/- 4 at the 130-mg/kg dose (P less than .0001, both).     

等离子体放电活化生理盐水杀菌应用研究

等离子体中含有多种活性物种可实现高效安全杀菌,活性物种与生物体相互作用多在水环境下进行.因此等离子体与水的相互作用过程研究掀起了等离子体生物杀菌的新浪潮.本文采用水中阵列放电产生等离子体活化生理盐水,利用所产生的活化生理盐水对大肠杆菌开展了杀菌消毒研究,当等离子体放电时间达到120 s时产生的活化生理盐水与大肠杆菌混合后可使大肠杆菌的存活效率降至0.001%.通过紫外-可见吸收光谱测量及化学氧化还原沉降滴定表明放电电荷及激发态氧化性活性物种与水溶液相互作用,转化为活化生理盐水中长寿命相对稳定存在的H_2O_2和O_3等氧化性物种,与大肠杆菌作用并主导主要杀菌效果.     

Superparamagnetic iron oxide nanoparticles as a liver MRI contrast agent: Contribution of microencapsulation to improved biodistribution

We have developed a new method of synthetizing superparamagnetic iron oxide nanoparticles, consisting in the modifications of Molday's method, which ensures high relaxivity (2.4 10⁵ s⁻¹·M⁻¹·L), good chemical stability, singular biodistribution and a considerable safety margin. The ED (Efficace Dose) to LD50 ratio is instead of for Gd-DTPA. In order to develop a magnetite-delivery system to the liver we have incorporated the nanoparticles into biodegradable synthetic microcapsules. Encapsulated ⁵⁹Fe oxide nanoparticles are injected into rats; in these conditions the sequestration is 9-fold greater in liver and 6 and 5 times lower in blood and carcase, respectively. This modification of the biodistribution enables the use of magnetite containing microcapsules at only 0.3 mg/kg iron to obtain an improved contrast in liver.     

稀土长期毒性对大鼠体液的1H NMR研究

采用现代核磁共振技术,通过分析灌胃给药0.2,2.0,10,20mg/kg剂量的La(NO₃)₃6个月后大鼠血清中某些内源性化合物的变化研究了稀土化合物在动物体内的作用情况及长期毒性,同时对各剂量组三个月后大鼠尿液的¹H NMR谱图进行了分析,并通过血液中一些重要生化指标的测定对结果进行了验证.体液中氨基酸、乳酸、N-氧三甲胺、3羟丁酸、葡萄糖、尿素、柠檬酸等重要内源化合物的核磁共振谱峰发生了明显的变化,意味着动物体内的代谢出现异常.结果表明高剂量稀土的引入可能使动物肾脏和肝脏均受到损害,且受损程度随稀土剂量的增高而渐趋严重。     

Ion-implantation-induced structural modifications in Y1Ba2Cu3O7−δ superconductor

Ion-implantation-induced structural modifications in Y₁Ba₂Cu₃O_7−δ superconductor are examined by a grazing angle X- ray diffraction technique. By employing a range of grazing angles from 0.3° to 10° it is shown that 100 KeV Ar⁺ inplantation of the superconductor leads to amorphization as well as modification of grain size and orientation at dose values lower than 10¹⁶ ions/ cm². At the dose of 5 × 10¹⁶ ions/ cm² the X-ray diffraction intensity is a factor of 6 less as compared to the original pellet, though the lines themselves are sharp. This shows coexistence of perovskite grains and amorphous matrix.