Cytosolic escape of mitochondrial DNA triggers cGAS-STING-NLRP3 axis-dependent nucleus pulposus cell pyroptosis

Low back pain (LBP) is a major musculoskeletal disorder and the socioeconomic problem with a high prevalence that mainly involves intervertebral disc (IVD) degeneration, characterized by progressive nucleus pulposus (NP) cell death and the development of an inflammatory microenvironment in NP tissue. Excessively accumulated cytosolic DNA acts as a damage-associated molecular pattern (DAMP) that is monitored by the cGAS-STING axis to trigger the immune response in many degenerative diseases. NLRP3 inflammasome-dependent pyroptosis is a type of inflammatory programmed death that promotes a chronic inflammatory response and tissue degeneration. However, the relationship between the cGAS-STING axis and NLRP3 inflammasome-induced pyroptosis in the pathogenesis of IVD degeneration remains unclear. Here, we used magnetic resonance imaging (MRI) and histopathology to demonstrate that cGAS, STING, and NLRP3 are associated with the degree of IVD degeneration. Oxidative stress induced cGAS-STING axis activation and NLRP3 inflammasome-mediated pyroptosis in a STING-dependent manner in human NP cells. Interestingly, the canonical morphological and functional characteristics of mitochondrial permeability transition pore (mPTP) opening with the cytosolic escape of mitochondrial DNA (mtDNA) were observed in human NP cells under oxidative stress. Furthermore, the administration of a specific pharmacological inhibitor of mPTP and self-mtDNA cytosolic leakage effectively reduced NLRP3 inflammasome-mediated pyroptotic NP cell death and microenvironmental inflammation in vitro and degenerative progression in a rat disc needle puncture model. Collectively, these data highlight the critical roles of the cGAS-STING-NLRP3 axis and pyroptosis in the progression of IVD degeneration and provide promising therapeutic approaches for discogenic LBP.Subject terms: Cell death, Diseases     

基于EMD方法的混沌信号中周期分量的提取

提出一种从Duffing振子产生的混沌信号中提取谐波分量的方法．依据任何信号由不同的固有简单振动模态组成的概念,利用经验模式分解（EMD）方法,将混沌信号分离为不同的内在模态函数(IMF),并在特定参数下从中分解出单一频率成分的谐波信号,从而成功地将混沌信号和谐波分量分离．仿真实验都表明该方法非常有效．     

粘弹性方程全离散化有限体积元格式及数值模拟

本文利用有限体积元方法研究二维粘弹性方程, 给出一种时间二阶精度的全离散化有限体积元格式, 并给出这种全离散化有限体积元解的误差估计, 最后用数值例子验证数值结果与理论结果是相吻合的. 通过与有限元方法和有限差分方法相比较, 进一步说明了全离散化有限体积元格式是求解二维粘弹性方程数值解的最有效方法之一.     

基于光频调节的干涉型光纤水听器相位补偿检测方法

提出了一种基于光源频率调节的干涉型光纤水听器主动相位补偿的信号检测方法。详细介绍了该方法的基本检测原理,对信号解调误差进行了理论分析与仿真。为了验证该方法的可行性,搭建了实验系统,并编写了实时的信号采集、处理程序,对某一干涉型光纤水听器的声压灵敏度进行了测试。在频带20 Hz-1.3 kHz上,平均声压灵敏度为-162.2 dB(0 dB=1 rad/μPa),波动小于±0.8 dB,与采用相位载波调制解调方法测量的结果基本吻合。实验结果证明该方法是有效的。由于传感部分不含有源器件,便于实现全光纤化,且解调算法简单、检测频带宽,该方法能被广泛应用到各种干涉型光纤传感器的信号检测当中。     

条纹管激光成像系统空间分辨力实验研究

简要分析了非扫描激光成像的技术优势,介绍了利用条纹管实现非扫描激光成像的工作原理,说明了图像空间分辨力与系统距离精度的对应关系。对影响图像空间分辨力的主要因素进行了理论分析,得到了系统总空间分辨力与各单元器件空间分辨力和放大倍率的对应关系,在此基础上,对现有条纹管成像系统进行了相应的计算,得到了空间分辨力的理论预期值;最后,提出了一种基于分辨力板成像的系统空间分辨力测试方法,设计了相应的验证实验,对实测图像进行了去噪处理和数据分析,得到了图像的衬比度传递函数(CTF)曲线,通过衬比度传递函数分析,计算出了成像系统的实际空间分辨力,并将实测的分辨力数据与理论值进行了对比分析。     

介质层厚对含负折射率介质Bragg微腔的影响

研究了介质层厚对含负折射率介质一维光子晶体Bragg微腔的缺陷模和双稳态的影响.在中心频率附近将传输矩阵各矩阵元采用泰勒级数展开并取一级近似,得到了缺陷模频率与介质层厚的关系式及品质因子公式.研究结果表明：一级近似法能很好地解释中心频率附近介质层厚对缺陷模频率的影响.理想Bragg微腔结构的缺陷模品质因子最大;递增正折射率介质层厚和增大缺陷层介质层厚、递减负折射率介质层厚及同时等量递减正和负折射率介质层厚,均可使缺陷模红移,双稳态阈值降低.     

内窥式共聚焦成像系统分析

基于点扩展函数和傅立叶光学理论,推导出系统的相干传递函数,并详细研究了光纤对轴向分辨率的影响.研究结果表明：该系统为相干成像系统,系统的轴向分辨率随光纤半径A的增加而降低.最后,搭建了一套内窥式共聚焦成像系统,并测得光栅样品的共聚焦图像.实验结果表明,该系统具有良好的分辨率.     

La1/8Ca7/8MnO3/Sr0.95Nb0.05TiO3异质结的整流特性和磁输运性质

在5%Nb掺杂的SrTiO3衬底上用磁控溅射法外延生长了La1/aCa7/aMnO3薄膜形成异质结,该异质结有类似于传统P-n结的整流特性.磁场下扩散电压减小,当温度低于130 K以下,扩散电压的减小非常明显.这和在此温度以下,La1/8Ca7/aMnO3出现自旋倾斜态密切相关.我们计算出异质结的结电阻和磁致电阻(MR),在不同大小的正负偏压,不同磁场下,都得到负的MR值.我们给出界面附近的La1/8Ca7/8MnO3的能带结构并分析了外加磁场对洪德耦合,Jahn-Teller畸变等机制的作用,来解释该异质结的磁输运行为.结果有助于了解高Ca掺杂锰氧化物异质结的性质.     

波纹板式空冷器阻力与传热特性实验研究

在可改变风量和热水流量的实验条件下,对波纹板式空冷器的阻力与传热特性进行实验研究。得到了空气侧的阻力降关联式以及两侧的对流换热系数关联式,其适用于热水雷诺数在2000-8000之间、空气雷诺数在2000-10000之间。在相同工况下,比较了波纹板式、光管式和翅片管式空冷器的性能指标,结果表明:迎面风速在2.45-4.1 m/s之间,波纹板式空冷器传热系数达到100-160 W/m2/℃;约比光管式提高70%,但只有以管束外表面为基准的翅片管式传热系数的六分之一;板式空冷器单位体积换热量约是翅片管式空冷器的1.5倍,是光管式的15倍;板式空冷器单位功耗换热量约是光管式空冷器的5.5倍,而翅片管式空冷器与光管式空冷器则相差不大。     

浅析影响康普顿谱线位置的因素

康普顿散射中影响康普顿谱线位置的因素是十分复杂的,文章主要针对影响康普顿谱线位置的几个因素作了理论探讨,得出影响因素主要在于:电子具有初速度会增大散射波长的改变量;束缚能的存在要减小峰值波长的改变量;双光子散射和二次散射与谱线峰值位置的关系不大,二者对峰值波长的改变是不确定的、复杂的、在连续的范围内变化的.最后对康普顿谱线位置和康普顿轮廓的理论研究和应用前景作了展望.