利用基于~1H NMR的代谢组学分析研究重离子辐射对大鼠额叶皮质区的影响

太空辐射尤其是重离子辐射可造成DNA的破坏、细胞死亡、以及一些癌症的发生,是人类深空探索进程中急需克服的难题. 本文通过重离子加速器产生¹²C⁶⁺重离子束对大鼠头部进行一定剂量的辐射,模拟空间重离子辐射对中枢神经系统(CNS)的生物学效应. 采用基于¹H NMR的代谢组学方法对辐射大鼠大脑额叶皮质区进行了测定分析,结合数据的统计分析和检验,发现了包括一些重要CNS神经递质在内的代谢物含量发生明显变化. 这些代谢物主要为：牛磺酸、乳酸、谷氨酸、4-氨基丁酸、以及磷酸胆碱等. 结合差异蛋白质组结果分析,包括4-氨基丁酸、谷氨酸、乳酸、牛磺酸等在内的代谢物参与的主要生物途径,如神经递质的合成途径,以及神经递质受体介导的信号途径可能受重离子辐射的负面影响. 这些发现将为进一步阐明重离子辐射效应的分子机制提供有利信息,从而为从生物学途径探寻有效重离子辐射防护措施提供依据.     

代谢组学方法分析鸡胚胎发育过程中脑代谢物

本文应用高分辨魔角旋转核磁共振（HR-MAS NMR）方法对发育过程中（孵化12天至出壳后1天）鸡胚胎大脑、小脑和视叶3种脑组织中的代谢物含量进行了测定,并利用模式识别方法对整体代谢特征进行了归类分析. 结果表明：胚胎发育过程中不同脑区的代谢物组成存在差异,可能与这些脑区的功能及发育特征等的不同有关. 在NMR方法检测到的多种小分子代谢物中,γ-氨基丁酸、N-乙酰天冬氨酸、牛磺酸、肌醇以及胆碱等在鸡胚胎脑组织中的分布有区域性差异,这些差异也是区分大脑、小脑和视叶组织的特征性代谢物.     

莽草酸途径中26种代谢物的NMR谱归属

莽草酸代谢途径广泛存在于植物、微生物与某些寄生虫中,是芳香氨基酸、植物激素与多种重要活性次生代谢物的主要合成通路.这些代谢物的系统核磁共振（NMR）研究尚不完备,且5-羟基吲哚乙酸与吲哚乳酸等代谢物的NMR数据归属尚不完整.本文对莽草酸代谢途径介导的26种代谢物（包括2种非芳香羧酸、2种植物激素、3种芳香类氨基酸、19种植物次生代谢物）结构进行了较为系统的NMR分析,对这些代谢物的¹H和¹³C NMR信号进行了归属,为植物化学及代谢组学研究提供了基础数据.     

广泛性焦虑大鼠前额叶皮质和海马磁共振波谱的研究

以广泛性焦虑大鼠为研究载体,探讨其前额叶皮质和海马组织质子磁共振波谱(1H-MRS)的变化及意义.大鼠分为正常组和模型组各8只,采用慢性情绪应激的方法建立广泛性焦虑大鼠模型,以国际公认的高架十字迷宫试验对其进行评价,在活体状态下,通过pharmascan70/16超导磁共振仪(7.0T)检测双侧海马及前额叶皮质N-乙酰天门冬氨酸(NAA)、胆碱(Cho)、谷氨酸(Glu)、肌酸(Cr)等代谢物水平,分别计算NAA、Cho和Glu与Cr的比值,进而对脑组织代谢进行定性及定量分析.正常组与广泛性焦虑组双侧海马及左侧前额叶皮质代谢物无明显差异(P0.05),广泛性焦虑大鼠右侧前额叶皮质NAA、Cho相对浓度较正常组显著降低(P0.05),Glu相对浓度则明显升高(P0.05).慢性焦虑情绪的产生可能与右侧前额叶皮质兴奋性神经递质谷氨酸的浓度升高、神经元的损伤或数量减少及细胞内信号转导的异常有关.     

电离辐射对小鼠肾脏影响的代谢组学研究

电离辐射对生物体影响是目前生物医学领域研究的热点之一.本文利用基于核磁共振氢谱（¹H NMR）的代谢组学技术研究来自暴露于不同的电离辐射的C57BL/6J小鼠的肾脏的水溶性萃取物,并试图寻找电离辐射对小鼠肾脏影响的特异性生物标志物.分析结果表明,辐射组可与相应的对照组明显区分.在所发现的75个代谢物中,有6种代谢物的浓度发生显著性变化,分别为2-氨基丁酸、3-羟基丁酸、高丝氨酸、1,3-丙二胺、β-丙氨酸和抗坏血酸.这些代谢物可能成为高剂量电离辐射对生物体肾脏代谢影响的标志物.     

不同病程的结核病患者的血浆代谢组学研究

结核病(tuberculosis,TB)是第二大由单一病原菌感染引起的致死性疾病,致死率仅次于艾滋病.与疾病进展相关的代谢标志物的发现有利于病情的防治,而代谢组学研究则是发现代谢标志物的重要手段之一.目前与TB病人相关的代谢组学研究还不多.该文利用基于核磁共振氢谱(1H NMR)的代谢组学技术,对不同病情程度TB患者的血浆代谢组进行了研究.正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)结果显示TB各组与健康对照组均可明显分离.统计分析发现,缬氨酸、丙氨酸、肌酸和3-羟基丁酸等代谢物在TB各组含量普遍高于对照组;乳酸、丙酮酸、N-乙酰糖蛋白、亮氨酸和谷氨酸等代谢物在疾病进展过程中呈逐渐增加的趋势,而三羧酸(tricartexylic acid,TCA)循环的中间产物——柠檬酸则呈逐渐降低的趋势,表明了代谢紊乱随疾病的逐渐变化过程.这些差异代谢物的变化表明TB患者体内能量代谢与糖酵解增强、脂肪酸生酮作用增强、TCA循环受阻、氨基酸代谢紊乱.     

1H MRS评价长期胰岛素治疗1型糖尿病大鼠海马代谢物的变化

本研究应用质子磁共振波谱（¹H MRS）技术对链脲佐菌素（STZ）诱导的1型糖尿病（T1DM）大鼠及长期胰岛素治疗的T1DM大鼠单侧海马的代谢物进行了分析. 结果发现,与对照组大鼠及胰岛素治疗组大鼠相比,T1DM模型组大鼠空腹血糖显著升高,体重显著降低（p < 0.05）.T1DM模型组肌醇（Ins）、牛磺酸（Tau）与谷氨酸（Glu）浓度较对照组显著升高（p = 0.000、p = 0.003、p = 0.014）.胰岛素治疗组Ins与Tau浓度较T1DM模型组显著降低（p = 0.000、p = 0.010）,与对照组无差别;而Glu、谷氨酸和谷氨酰胺（Glx）浓度较对照组显著升高（p = 0.007、p = 0.042）.本文结果表明T1DM大鼠海马区代谢物Ins浓度与Tau浓度对胰岛素治疗敏感.     

碳离子辐射诱导秀丽隐杆线虫生殖细胞凋亡研究

重离子辐射具有独特的深度剂量分布和较高的相对生物学效应,被认为是理想的放疗手段。重离子的生物学效应在径迹形成过程中由多个物理参量共同决定,而这些物理参量和离子入射深度紧密相关,因此明确离子不同入射深度的生物学效应对重离子肿瘤放疗方案的设计和优化有着重要的理论和应用价值。使用兰州重离子研究装置HIRFL-CSRe 终端的碳离子束作为辐射源,以活体模式动物线虫作为实验对象,以线虫生殖细胞的凋亡水平作为生物学检测终点,研究了10 和20 Gy 碳离子辐射在辐射的入口、坪区和峰区的当代生物学效应和对后代个体基因组不稳定性的影响。结果表明:10 和20 Gy 碳离子辐射在三个不同的辐照区域内均显著增加了辐射当代的线虫生殖腺细胞的凋亡水平,并表现出一定的辐射区域和辐射剂量依赖性。同时,辐射诱导的后代个体基因组不稳定性也表现出一定的辐射区域和辐射剂量相关性。Heavy ion irradiation is a perfect means in radio-therapy due to its special depth dose distribution and high relative biological effects. The biological effects of heavy ion irradiation are determined by some major physical parameters, and vary along the tracks of heavy ions. Therefore, it is very significant for the tumor radio-therapy to investigate the biological effects along whole range of heavy ion radiation. In the present study, Caenorhabditis elegans, a model in vivo, was irradiated by carbon ion beams from HCRFL-CSRe, The level of germ cell apoptosis of worms was used as a checking endpoint for DNA damage, the effects of carbon irradiation located in the entrance, plateau and peak regions on the genomic instability of the irradiated worm and their progeny were detected. The results showed that the 10 and 20 Gy of carbon ion radiations led to the increased germ cell apoptosis in irradiated worms and these effects depend on the worm location along the range of carbon ions and the irradiation dosage. The results also suggested that heavy ion irradiation induced the up-regulated genomic instability in their progeny, and might be related to both the irradiation dose and the irradiated location.     

辐射诱发体内旁效应特征的研究进展

大量的细胞生物学研究显示, 辐射诱发旁效应的传输信号包括活性氧自由基（ROS）、 一氧化氮自由基（NO）以及一些细胞因子。 近年来,越来越多的文献报道关于体内旁效应特征的研究, 并已经证实在生物体内辐射诱导的旁效应不仅能发生在相邻组织, 还可发生在远源器官。这些体内旁效应包括DNA损伤、表观遗传学改变、miRNA及基因表达改变、 细胞增殖和凋亡等。 为了总结和分析辐射诱发体内旁效应的特征, 本文综述了辐射诱发体内旁效应的特点, 包括其与性别、 传播途径、辐射品质的关系以及相关机制的研究。 Radiation induced bystander effect is defined as the induction of damage in neighboring non hit cells by signals released from directly irradiated cells. ROS, NO and cytokines are involved in signaling pathways of bystander effects. Recently, the bystander effects in vivo have been reported more and more. It has been indicated that radiation induced bystander effect was localized not only in bystander tissues but also in distant organs. This effect includes many biological endpoints such as DNA damage, epigenetic, miRNA and gene expression changes, cell proliferation and apoptosis. In this review we described different aspects of ionizing radiation induced bystander effects such as its characteristics, sex specific, signaling transfer, dose and LET dependence, and related mechanisms.     

人脑GABA测量在临床3 T磁共振成像系统上的实现

γ-氨基丁酸(γ-Aminobutyric Acid，GABA)是人脑中枢神经系统中一种重要的抑制性神经递质，对神经活动的调节起着主导作用.由于人脑GABA固有含量低以及与其他代谢物谱峰的重叠，在临床用磁共振成像系统中使用点分辨波谱(PRESS)序列或受激回波采集模式(STEAM)序列难以直接检测到GABA δ 3.01信号. 该文报道了MEGA-PRESS脉冲序列在临床用3 T磁共振成像系统上的实现，采用J差分谱编辑技术实现了对GABA的检测. 水模实验和人脑在体实验显示，MEGA-PRESS序列对GABA δ 3.01信号具有较好的检测效果.     

N-(6-甲基-2-苯并噻唑基)-α-氨基膦酸二乙酯的1H NMR研究

报道了N-(6-甲基-2-苯并噻唑基)-α-氨基膦酸二乙酯类化合物的¹H NMR数据,研究了α位苯环上取代基对α-CH的化学位移的影响.根据单晶结构确定了膦酸二乙酯的两个乙氧基的核磁不等价现象是由α位苯环的屏蔽作用造成的.研究了α位苯环上取代基对α位苯环的屏蔽作用的影响,并利用构象重叠方法解释了邻位取代基对屏蔽作用的影响.     

雷公藤精（Wilforgine）的2D NMR研究

用２Ｄ ＮＭＲ（＾１Ｈ－＾１ＨＣＯＳＹ，＾１Ｈ－＾１３Ｃ ＣＯＳＹ，ＴＯＣＳＹ，ＮＯＥＳＹ和ＣＯＬＯＣ）技术研究了从雷公藤中分离到的雷公藤精，对＾１Ｈ和＾１３Ｃ谱进行了归属。     

6-氨基酸取代吲哚喹嗪酮的~1H NMR

在抗肿瘤吲哚喹嗪酮的设计中，根据抗代谢理论，将甘氨酸、N-叔丁氧羰基甘氨酸、N-叔丁氧羰基天冬氨酸单苄酯，和N-叔丁氧羰基谷氨酰胺分别引入到3-乙酰基-1，4，6，7-四氢吲哚［2，3，-a］喹嗪-4-酮的6位．本文报道它们的1HNMR数据．     

1-[2-(2,4-二氯苯基)-4-烷基-1,3-二氧戊环-2-基甲基]-1H-1,2,4-三唑的NMR研究

测定了戊环唑（1）、甲环唑（2）、丙环唑（3）的NMR谱,对其一般特征进行 了对比与讨论,用¹³C-¹H COSY、¹³C-¹H COLOC、DQF-COSY、DEPT等技术对它们的¹H、¹³C NMR谱峰进行了全归属,并应用¹H-¹H NOESY谱研究其立体结构.
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天然紫杉烷类化合物的核磁共振氢谱特征

在系统分析天然紫杉烷类化合物核磁共振氢谱的基础上，对具有不同骨架类型的天然紫杉烷类二萜化合物的核磁共振氢谱的特征进行了总结, 提供了部分不同类型的紫杉烷类化合物的核磁共振氢谱图. 这些¹H NMR特征对于紫杉烷类化合物的结构确定非常有益.     

取代基性质与饱和碳及饱和碳上质子化学位移的关系

根据多元线性回归分析,得到一个表达去屏蔽参数△_α^H与基团电负性X_G的关系式:X_G=(2.6△_α^H-n)/5+2.6.¹³C NMR去屏蔽参数△_α^C与电负性之间的关系可表达为:X_G=(△_α^C+5n)/40+2.由上述二式计算出的基团电负性与文献中提供的数据相仿,说明氢谱和碳谱化学位移主要与取代基电负性及其变形性有线性关系.不过由化学位移或去屏蔽参数计算出的基团电负住不能反映芳环等具有各向异性效应基团的诱导效应.     

黄芩的1H NMR指纹图谱研究

利用PFT-NMR 核磁共振波谱仪测定了黄芩提取物的¹H NMR图谱,对黄芩提取物的¹H NMR指纹图谱进行了解析,并与黄芩苷元、千层纸素A、汉黄芩素和黄芩苷进行了比较,获得了黄芩提取物的特征峰,并利用向量夹角法计算了不同指纹图谱的相似度;结果表明不同黄芩提取物的¹H NMR指纹图谱都显示出黄酮类有效成分特征共振峰,并具有很好的重现性和高度的特征性,可以成为黄芩真伪鉴别的依据;不同黄芩的¹H NMR指纹图谱的相似度计算结果定量地评价了不同指纹图谱的相似性.     

High-resolution nuclear track mapping in detailed cellular histology using CR-39 with the contact microscopy technique

In radiation cancer therapies using energetic charged particles such as proton/heavy-ion therapy and boron neutron capture therapy (BNCT), studies on radiation-induced biological response at cellular level are important because the radiation damage from energetic charged particles is highly localized along their paths and the radiation sensitivity is quite different in each cellular organelle. In such studies the information on the position of charged particle impact in biological cells is necessary. A novel method for high-resolution nuclear track mapping in detailed cellular histology has been developed. In this technique, biological specimens mounted on CR-39 plates are exposed to energetic charged particles. The irradiated samples are exposed to UV, and then etched for a short time. Both etch pits of nuclear tracks and relief for transmission UV image of the specimen can be observed on the CR-39 surface with an atomic force microscope (AFM) at about 100 nm resolution.