组织工程相关大数据分析 Big data analysis in tissue engineering 栏目所有文章列表

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    运动过程中人体“二氧化碳耐受力”与心肺耐力的关联分析
    吴东哲, 高晓嶙, 时永进, 李闯涛, 王 昊, 王文迪
    中国组织工程研究    2023, 27 (23): 3693-3699.   DOI: 10.12307/2023.587
    摘要1127)      PDF (2174KB)(510)   

    文题释义:

    心肺耐力:又称有氧运动能力,通常是指机体的循环系统与呼吸系统维持身体进行长时间的肌肉活动时,对营养与氧气的供应能力,以及排出代谢废物的能力,即个人的心脏与肺,将空气中的氧气携入体内,并将氧气输送到相应的组织和细胞使其加以使用的能力。它被认为是人体气体和血液交换的能动枢纽,可准确反映人体心血管和呼吸系统的整体功能状况。
    CO2耐受力:有氧代谢运动过程中,人体内环境对CO2的累积耐受能力;基于波尔效应理论,当人体在运动过程中具备较高的CO2耐受力时,外周肌肉组织在特定的内环境下对氧气的摄取得到进一步优化,心肺耐力也继而得到改善。

    背景:最大摄氧量作为评估心肺耐力的“金标准”,根据其概念的逻辑关系,除心肺功能外,外周组织(肌肉)对氧气的利用能力应作为心肺耐力水平的关键和决定因素。心肺功能水平是人体运动过程中氧气供应的重要保证因素,但或并不能作为氧气利用的“关键因素”。
    目的:通过评估有氧代谢过程中人体CO2耐受力,探究其与心肺耐力的关联。
    方法:在北京5所高校筛选92名健康在校大学生,经受试者知情同意,进行心肺运动试验采集CO2耐受及心肺耐力评估指标,并进行关联分析。试验经国家体育总局体育科学研究所伦理委员会批准。

    结果与结论:①人体CO2耐受力指标与最大摄氧量相对值和绝对值存在显著正相关(P < 0.01),与身高、体质量和体质量指数存在显著正相关(P < 0.01);②通过CO2耐受指标构建的多元线性回归模型可准确解释及预测最大摄氧量的变化(校正R2分别为0.847,0.668,P < 0.01),模型验证评价提示预测值与实测值相比差异均无显著性意义(P > 0.05);③有氧代谢过程中人体CO2耐受指标与最大摄氧量之间存在高度相关,有氧代谢过程中高CO2耐受力预示着更强的心肺耐力水平,且通过数理模型发现有氧代谢过程中CO2耐受指标可在较大程度上对最大摄氧量的变化提供解释与预测。

    https://orcid.org/0000-0002-3253-933X(吴东哲)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程

    铜死亡基因在骨关节炎免疫浸润中的生物信息学分析
    王伟伟, 欧志学, 周 毅, 李 统
    中国组织工程研究    2023, 27 (11): 1669-1676.   DOI: 10.12307/2023.181
    摘要887)      PDF (2072KB)(3457)   

    文题释义:
    铜死亡:是近期新发现的一种细胞程序性死亡,主要依赖于线粒体呼吸,铜与三羧酸循环的脂化组分直接结合,促使脂酰化蛋白聚集和铁-硫簇蛋白丢失,蛋白质脂化导致蛋白毒性应激,最终致使细胞死亡。
    生物信息学:是指整合计算机科学、生物学和信息技术,以此分析复杂生物数据的一门学科。

    背景:免疫浸润在骨关节炎的病程发展过程中发挥着重要作用,而铜死亡是近期最新发现的一种新型细胞程序性死亡,目前尚未有铜死亡基因调控免疫浸润在骨关节炎中的相关机制研究。
    目的:整合铜死亡基因和GEO数据库相关芯片,分析铜死亡基因与免疫浸润之间的关联性,构建风险模型,并进行基因本体、京都基因与基因组百科全书富集分析以及miRNA、中药预测,为今后骨关节炎免疫浸润方面的铜死亡机制挖掘提供理论支持。
    方法:通过GEO数据库检索符合条件的骨关节炎相关芯片,对其进行标准化处理;基于处理后的基因表达矩阵进行免疫浸润提取和量化,分析免疫浸润细胞及功能之间的相关性,以及它们在骨关节炎组和对照组中的差异性;整合处理后的铜死亡基因表达矩阵和标准化处理后的芯片基因表达矩阵,筛选出与骨关节炎相关的铜死亡基因,并构建风险模型,分析骨关节炎铜死亡相关基因的风险概率,另外通过FunRich软件预测其上游miRNA;最后通过Enrichr网站和Coremine Medical数据库对骨关节炎铜死亡相关基因进行基因本体、京都基因与基因组百科全书富集分析及中药预测。
    结果与结论:①免疫浸润相关性结果显示,树状突细胞和肥大细胞呈最强的正相关性(r=0.87),肥大细胞和肿瘤浸润淋巴细胞呈最强的负相关性(r=-0.81);②免疫浸润差异性分析显示,骨关节炎组中的树状突细胞、未成熟树状突细胞、巨噬细胞、肥大细胞、中性粒细胞、抗原呈递共抑制和趋化因子C-C-基序受体显著增加(P < 0.05),而B细胞、Th2细胞和T细胞共刺激则显著减少(P < 0.05);③共筛选出10个骨关节炎铜死亡基因,分别为SLC31A1、PDHB、PDHA1、LIPT1、LIAS、DLD、FDX1、DLST、DLAT、DBT,其中风险模型结果显示,PDHB可能是骨关节炎的风险因子;④富集分析结果,骨关节炎铜死亡基因主要富集在柠檬酸循环、丙酮酸代谢、糖酵解/糖异生等相关信号通路上;⑤通过Coremine Medical数据库共预测到包括温莪术(0.004 75)、黄芩(0.049)、红景天苷(0.000 237)等在内的27味中药和1种中药活性成分,其中红景天苷是此次研究中骨关节炎独立风险因子PDHB潜在的治疗中药活性成分;⑥FunRich软件共预测到包括has-miR-7a-5p、has-miR-7e-5p、has-miR-96-5p在内的29个骨关节炎铜死亡相关基因上游miRNA;⑦结果显示,骨关节炎铜死亡基因主要通过调节柠檬酸循环、丙酮酸代谢、糖酵解/糖异生等相关信号通路,影响树状突细胞、巨噬细胞、B细胞、抗原呈递共抑制等相关免疫细胞和功能在骨关节炎患者中的变化;在此过程中,包括has-miR-7a-5p、has-miR-7e-5p、has-miR-96-5p在内的29个miRNA可能也发挥着重要作用;另外,羊肝、温莪术和红景天苷等中药和中药活性成分可能是其潜在的分子药物来源。

    https://orcid.org/0000-0003-0841-0496(王伟伟);https://orcid.org/0000-0002-0595-6154(欧志学)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程

    骨关节炎患者外周血淋巴细胞基因表达谱的生物信息学分析
    杨 威, 袁普卫, 杜龙龙, 李雪枫, 高启萌, 韩清民
    中国组织工程研究    2022, 26 (23): 3706-3713.   DOI: 10.12307/2022.671
    摘要615)      PDF (3973KB)(243)   

    文题释义:
    外周血淋巴细胞(peripheral blood lymphocytes,PBLCs):是指血液循环中的淋巴细胞,由70%-80%的T细胞和20%-30%的B细胞组成,都是抗原特异性淋巴细胞,来源于造血组织,是机体免疫应答的重要细胞成分。
    MAP2K7:全称为mitogen-activated protein kinase kinase 7,又名MKK7,丝裂原活化蛋白激酶激酶7,一种双特异性蛋白激酶,属于MAP激酶激酶家族。该激酶特异性激活 MAPK8/JNK1和MAPK9/JNK2,并且该激酶本身被包括MAP3K1/MEKK1、MAP3K2/MEKK2、MAP3K3/MEKK5和MAP4K2/GCK在内的MAP激酶激酶激酶磷酸化和激活,介导细胞对促炎细胞因子和环境压力的反应的信号转导。

    背景:目前没有监测骨关节炎发生或进展的敏感标志物,检测骨关节炎活动期外周血基因表达谱变化,有助于探寻血液中精确的诊疗靶点及阐释发病机制。
    目的:通过生物信息学方法分析骨关节炎患者与正常人外周血淋巴细胞基因表达谱差异,从分子层面探索血液中骨关节炎的诊疗靶点,为研究骨关节炎提供新思路。
    方法:从GEO和ArrayExpress数据库中查找骨关节炎血液相关的芯片数据,并下载GSE63359数据集。筛选样本包括46例骨关节炎患者血液和26例健康人血液,其中女性患者32例(健康女性19例)。用R语言limma包分别筛选出男/女性骨关节炎和男/女性健康人之间的差异表达基因,用ggplot2包绘制火山图,ComplexHeatmap包绘制热图。设定阈值为 P < 0.05&|log2FC|> 0.5获取差异表达基因,然后制作韦恩图,得到8个差异表达基因:MAP2K7、CREBZF、CLK4、TRIM37、IL18RAP、LRRN3、BLNK和MS4A1;通过DAVID对差异表达基因进行GO和KEGG通路分析,并用R语言ggplot2包绘制气泡图。用STRING和Cytoscape软件构件PPI网络,Mcode和centiscape插件进行模块分析,Cytohubba筛选出关键基因。
    结果与结论:共筛选出差异表达基因 115个,其中上调基因16个,下调基因99个,对所有差异表达基因进行GO富集分析主要集中在“淋巴细胞介导的免疫”“体液免疫反应”“抗原受体介导的信号通路”“B细胞受体信号通路”“免疫球蛋白介导的免疫反应”和“吞噬作用的正调控”等生物功能上;KEGG主要富集在5条与骨关节炎相关的通路上:造血细胞谱系、Th1和Th2细胞分化、Th17细胞分化、破骨细胞分化和TNF信号通路。利用PPI网络及相关插件筛选出10个与骨关节炎高度相关的关键基因,其中瘤坏死因子、CD19、转铁蛋白受体、配对框5、丝裂原活化蛋白激酶7、CD24、CD20和B细胞连接器8个核心基因与骨关节炎炎症和细胞凋亡高度相关。提示:通过生物信息学分析发现骨关节炎和健康人的外周血淋巴细胞基因表达差异集中在炎症反应和细胞凋亡,从而使血液表达谱成为监测骨关节炎靶点标记物和研究其潜在分子机制的有效突破口。

    https://orcid.org/0000-0003-1264-8122 (杨威) 

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程

    骨关节炎中铁死亡的生物信息学分析与实验验证
    李 哲, 袁长深, 官岩兵, 徐文飞, 廖书宁, 容伟明, 梅其杰, 段 戡
    中国组织工程研究    2023, 27 (17): 2637-2643.   DOI: 10.12307/2023.437
    摘要577)      PDF (1492KB)(286)   

    文题释义:
    铁死亡:在二价铁或酯氧合酶的作用下,催化细胞膜上高表达的不饱和脂肪酸,发生脂质过氧化,从而诱导细胞死亡,是一种铁依赖性的新型细胞程序性死亡方式。
    骨关节炎:由多种因素引起关节软骨纤维化、皲裂、溃疡及脱失,以关节疼痛为主要症状的退行性关节疾病,严重影响患者生活质量,预计到2030年将有4亿骨关节炎患者,给家庭与社会造成巨大的经济负担。


    背景:靶向铁过载基因调节铁死亡或许是一种较快且有效延缓骨关节炎退变的方法,但目前对骨关节炎铁死亡相关分子机制及基因靶点尚不清楚。
    目的:通过生物信息学分析铁死亡在骨关节炎中的关键基因和途径,结合体外实验验证骨关节炎中铁死亡标记基因,探讨铁死亡在骨关节炎中的潜在作用。
    方法:以“Osteoarthritis”为检索词,通过GEO数据库检索2010-01-01/2021-01-01的公开数据,筛选得到基因微阵列数据集GSE55235,对GSE55235数据集进行数据矫正后分析获得差异表达基因;利用FerrDb数据库检索得到铁死亡相关基因与GSE55235数据集差异表达基因作交集,对交集基因作基因本体(Gene Ontology,GO)与京都基因和基因组数据库富集分析(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)并绘制蛋白质-蛋白质相互作用网络,获得骨关节炎铁死亡HUB基因,筛选出铁死亡标记基因;将正常人软骨细胞设为对照组、人软骨细胞骨关节炎模型设为实验组,采用实时荧光定量PCR对两组铁死亡标记基因的mRNA表达进行验证。
    结果与结论:①共获得36个骨关节炎铁死亡基因,GO富集分析表明其主要参与氧化应激反应、皮质类固醇反应、类固醇激素反应、对糖皮质激素的反应和活性氧的代谢等过程;②针对产生超氧化物的NAD(P)H氧化酶及氧化还原酶活性、血红素结合、四吡咯结合中发挥作用;③KEGG富集分析表明骨关节炎铁死亡基因主要参与NOD样受体、白细胞介素17、缺氧诱导因子1、肿瘤坏死因子及叉头盒O类(FoxO)等信号通路;④构建蛋白质-蛋白质相互作用网络,进一步分析获得血管内皮生长因子A、白细胞介素6、JUN、PTGS2和DUSP1等5个骨关节炎铁死亡HUB基因,筛选出血管内皮生长因子A、白细胞介素6、PTGS2和DUSP1等4个铁死亡标记基因,体外实验证实其在对照组(正常人软骨细胞)与实验组(细胞骨关节炎模型)中有显著差异(P < 0.05);⑤上述数据显示,铁死亡可能通过氧化应激、氧化还原及诱导炎症等作用于骨关节炎,机制上可能与缺氧诱导因子1等信号通路刺激NAD(P)H有关;血管内皮生长因子A、白细胞介素6、PTGS2和DUSP1可作为骨关节炎铁死亡的生物标志物。

    https://orcid.org/0000-0002-0142-7933(李哲);https://orcid.org/0000-0001-5749-9859(袁长深)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程


    阿尔茨海默病发病机制相关基因生物信息学分析及实验验证
    李欣儒, 柴世凡, 李蔚然, 蔡红艳, 叶育采, 李 硕, 侯 萌, 王昭君
    中国组织工程研究    2023, 27 (35): 5653-5658.   DOI: 10.12307/2023.855
    摘要538)      PDF (2804KB)(214)   


    文题释义:

    阿尔茨海默病:是一种起病隐匿的神经退行性疾病。临床上表现为进行性记忆功能丧失、失语、认知行为能力损害乃至丧失生活自理能力。
    GEO数据库:是一个蕴含高通量测序数据的免费公共数据库。科学研究可以与之相结合,判断疾病的潜在变异基因或药物的潜在作用靶点。

    背景:阿尔茨海默病的机制挖掘十分重要,通过生物信息学对阿尔茨海默病潜在治疗靶点的研究,可以为阿尔茨海默病治疗提供良好的指示作用。
    目的:使用生物信息学分析方法筛选与阿尔茨海默病发病机制相关的基因并在动物水平加以实验验证。
    方法利用GEO在线数据库筛选差异基因;利用DAVID在线数据库进行GO/KEGG富集分析;使用STRING数据库进行蛋白互作网络的构建;使用HPA数据库判断目的蛋白在人体中的分布情况;最后使用免疫荧光技术和免疫印迹技术验证分析蛋白表达情况。

    结果与结论:①利用GEO在线数据库内数据集GSE48350获取阿尔茨海默病与健康人群的基因芯片,使用GEO2R在线分析平台分析两个人群的差异基因,其中上调基因42个,下调基因131个;②GO基因功能注释分析结果显示差异基因主要位于突触前、运输囊泡和胞外囊泡;介导神经递质释放和突触小泡功能等生物进程;参与磷脂结合、受体-配体活性和网格蛋白结合等分子功能的构成;③KEGG通路分析结果显示差异基因主要富集于神经活性配体-受体相互作用、γ-氨基丁酸神经突触与逆行内源性大麻素信号等突触功能相关信号通路;④结合蛋白互作网络筛选出5个上调关键基因:CLU、GFAP、CD44、FOS、ANXA1;5个下调关键基因:GABRG2、SYT1、SYN2、KCNC1、SLC32A1;⑤实验证实在阿尔茨海默病小鼠模型的海马组织中GABRG2、KCNC1、SLC32A1表达显著下调;⑥结果提示上述3个基因可以作为治疗和诊断阿尔茨海默病的潜在基因,为阿尔茨海默病的治疗提供重要的线索,亦可以作为阿尔茨海默病与癫痫的共治疗靶点。

    https://orcid.org/0000-0002-3948-882X(李欣儒)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程

    原发性膝骨关节炎患者滑膜组织中与炎症相关circRNA的筛选和生物学功能分析
    乔凌晖, 袁 涛, 韩 杰, 王冠承, 顾羊林
    中国组织工程研究    2022, 26 (23): 3683-3690.   DOI: 10.12307/2022.668
    摘要510)      PDF (12449KB)(50)   

    文题释义:
    环状RNA:是一类特殊的非编码RNA分子,也是RNA领域最新的研究热点。与传统的线性RNA(含5'和3'末端)不同,环状RNA分子呈封闭环状结构,不受RNA外切酶影响,表达更稳定,不易降解。在功能上,环状RNA分子富含miRNA结合位点,在细胞中起到miRNA海绵的作用,进而解除miRNA对其靶基因的抑制作用,升高靶基因的表达水平,这一作用机制被称为竞争性内源RNA机制。通过与疾病关联的miRNA相互作用,环状RNA在疾病中发挥着重要的调控作用。
    RNA-seq:即转录组测序技术,就是用高通量测序技术进行测序分析,该研究中用以反映circRNA的表达水平。标准的工作流程从实验室提取RNA开始,到mRNA富集或去除核糖体RNA,cDNA反转录以及制备由接头连接的测序文库。然后使用高通量测序平台测序,每一个样本通常会被测序到10 000 000-30 000 000读长。最后,实验得到的数据通过比对或拼接测序的读长到转录组,量化覆盖转录本的读长,过滤和样本间归一化,用统计模型描述每个基因在各个样本组之间表达水平的差异。

    背景:原发性膝骨关节炎是老年人最常见的慢性疾病之一,给社会和家庭带来了沉重的负担。目前,临床治疗只能是全膝关节置换等手术为主,但很难在早期防止软骨组织变性。目前对膝骨关节炎的形成机制,特别是炎症在疾病进展中的影响,均有一定的报道,但具体机制仍不清楚。
    目的:探讨原发性膝骨关节炎和类风湿性关节炎差异表达的circRNA位点及其在疾病发病机制中的作用。
    方法:收集了8例原发性膝骨关节炎患者和2例类风湿性关节炎患者(对照组)的滑膜组织,通过RNA-seq技术检测了组织中circRNA的表达谱,试图找出差异表达的基因和关键生物学功能途径。
    结果与结论:膝骨关节炎患者与类风湿性关节炎患者相比,检测出185种差异表达的circRNA,其中有14种上调,171种下调。通过这些靶基因的途径富集和功能注释,鉴定出了包括蛋白 H3-K36 二甲基化、鞘糖脂生物合成过程、Toll样受体9信号通路正调控等多种富集通路,再通过以上测序结果创建了一个circRNA-miRNA相互作用网络,该网络有助于理解差异表达circRNA的作用。这项研究确定了滑膜组织中炎症相关circRNA和对照组的差异表达,这些差异表达的转录本可能阐明了滑膜组织中circRNA及其关系网络对骨关节炎进展的影响,该研究将有助于探索骨关节炎的发病机制和关键治疗靶点。

    https://orcid.org/0000-0002-4577-0944 (顾羊林) 

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程

    补骨脂-淫羊藿对类风湿关节炎抗炎机制的分子对接分析:动物实验验证
    冉 磊, 韩海慧, 徐 博, 王建业, 沈 军, 肖涟波, 施 杞
    中国组织工程研究    2024, 28 (2): 208-215.   DOI: 10.12307/2023.874
    摘要483)      PDF (4568KB)(1329)   


    文题释义:

    类风湿关节炎:是一种慢性的自身免疫疾病,其特征是以小关节为主的关节炎症及周围组织的疼痛和肿胀,常与其他类风湿疾病,如系统性红斑狼疮和类风湿性心脏病等合并发生。随病情加重可逐步导致关节软骨破坏、关节畸形,严重影响患者的日常生活及生活质量。
    分子对接技术:是一种用于确定药物分子与靶分子之间相互作用的方法。目前可研究中草药活性成分与生物靶点的相互作用,有助于揭示中草药的药理作用机制,如研究中药抗癌、抗炎和抗病毒活性的分子机制,并为中草药的药效预测、质量标准和药物设计提供依据。


    背景:临床上补骨脂-淫羊藿治疗类风湿关节炎疗效明显,但两者所含有效成分复杂,在分子水平上治疗类风湿关节炎的作用机制仍不明确。

    目的:基于网络药理学和分子对接技术建立胶原诱导型关节炎模型,验证补骨脂-淫羊藿治疗类风湿关节炎可能的作用靶点及通路,为以补骨脂-淫羊藿为主的临床方剂使用提供可靠的实验依据。
    方法:借助中医药研究平台、中医百科全书和上海有机所的中药与化学成分数据库等检索并筛选有效成分,从PubChem平台获取3D分子式,通过PharmMapper和SwissTargetPrediction平台进行靶标预测;结合DrugBank、GeneCards、OMIM等基因数据库完成类风湿关节炎的疾病靶点获取,经Uniport数据库校准靶标,借助VENNY 2.1获取补骨脂-淫羊藿与疾病交集靶点并绘制韦恩图;采用STRING平台构建蛋白质互作网络图;使用Metascape平台进行基因本体论功能分析及京都基因与基因组百科全书分析,进行数据可视化,利用Cytoscape 3.9.0构建中药-成分-靶点-疾病-通路四重网络模型;运用AutoDock-Vina软件将主要有效成分与核心靶点进行分子对接验证,探索最佳结合靶点。建立Ⅱ型胶原+佐剂诱导型关节大鼠模型,用补骨脂-淫羊藿干预21 d后,观察其对相关通路靶点及炎性细胞因子的影响。

    结果与结论:①筛选补骨脂与淫羊藿活性成分28个,与类风湿关节炎交集靶点共288个,主要成分有异补骨脂素、补骨脂定、淫羊藿苷等;交集靶点主要有丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶1(AKT1)、肿瘤坏死因子、血管内皮生长因子A等;②基因本体论分析获得生物过程2 232条,主要与丝氨酸蛋白磷酸化、AKT正调控、活性氧代谢过程等功能有关;③京都基因与基因组百科全书富集分析结果202条,主要有PI3K/AKT信号通路和表皮生长因子受体信号通路等,可能通过调节滑膜细胞凋亡与增殖、抑制炎性因子等发挥治疗作用;④分子对接结果表明补骨脂-淫羊藿主要与AKT1及雌激素受体转录因子1结合活性最强,并形成稳定结构,与PI3K/AKT等凋亡增殖、炎性介导等调控信号通路密切相关;⑤补骨脂-淫羊藿可降低胶原诱导型关节炎大鼠模型血清中白细胞介素1β、白细胞介素6、肿瘤坏死因子α的表达;⑥补骨脂-淫羊藿可调低胶原诱导型关节炎大鼠模型关节滑膜中p-PI3K、p-AKT、p-FOXO1蛋白的表达;⑦结果证明,补骨脂-淫羊藿可能经PI3K/AKT/FOXO1信号通路抑制关节滑膜细胞增殖和抑制炎性因子表达等发挥治疗作用,这可能与类风湿关节炎关节炎症和骨破坏的发生密切相关,同时为临床的合理使用及新药开发提供了参考依据。

    https://orcid.org/0009-0009-3381-1049(冉磊)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程

    类风湿性关节炎滑膜组织差异基因的筛选和分析
    王晨宇, 姚佳炜, 徐雄峰, 邱 波
    中国组织工程研究    2023, 27 (20): 3224-3229.   DOI: 10.12307/2023.406
    摘要481)      PDF (1384KB)(384)   


    文题释义:

    类风湿性关节炎:是一种病因未明的慢性、以炎性滑膜炎为主的系统性疾病。其特征是手、足小关节的多关节、对称性、侵袭性关节炎症,经常伴有关节外器官受累及血清类风湿因子阳性,可以导致关节畸形及功能丧失。
    Hub基因:又称关键基因,是指在相关疾病或某生物学过程中发挥至关重要作用的基因,其表达可影响其他基因的调控,往往作为相关疾病重要的作用靶点和研究热点。

    背景:类风湿性关节炎为自身免疫性疾病,研究其发病机制并进行相应的靶向治疗是目前主要的研究方向。
    目的:对类风湿性关节炎滑膜炎基因芯片数据进行生物信息学分析,寻找差异基因,建立和完善类风湿性关节炎的基因调控网络。
    方法:利用GEO2R对数据库中筛选出的类风湿性关节炎芯片进行基因差异表达分析,使用R语言及 DAVID 对差异基因进行基因本体论富集分析和DAVID功能富集分析,String数据库进行蛋白网络互作分析,Cystoscape软件获取关键基因,实时荧光定量PCR和Western blot对部分关键靶基因进行实验验证。
    结果与结论:①类风湿性关节炎患者的滑膜组织中2 064个基因呈差异性表达,其中上调基因625个,下调基因1 439个;②差异基因主要涉及免疫反应激活细胞表面受体信号通路和抗原受体介导的信号通路等生物反应;③根据蛋白互作网络分析筛选出10个关键靶基因,包括表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)、MYC、RELA、ITGB2、LCK、EPHB2、IRF4、NRAS、FN1、MAPK1;④基于蛋白互作网络的蛋白互作线数量与Cystoscape算法评分得到EGFR、MYC、RELA、ITGB2、LCK五个显著性较高的基因,并对其进行实验验证;⑤实时荧光定量PCR和Western blot实验结果表明,类风湿性关节炎组滑膜组织中 EGFR、MYC、RELA、ITGB2、LCK基因的 mRNA和蛋白表达水平较对照组滑膜组织显著增高,其中EGFR最为显著;⑥提示膝关节类风湿性关节炎滑膜组织有明显不同的基因表达特征,其中EGFR是类风湿性关节炎滑膜组织最有价值的差异表达基因。
    https://orcid.org/0000-0002-4338-2657(王晨宇)
    缺血性脑卒中与血管再生的前沿热点分析
    夏天晴, 戎梦玮, 但存燕, 杨 婷, 丁智斌, 宋丽娟, 马存根
    中国组织工程研究    2024, 28 (23): 3692-3698.   DOI: 10.12307/2024.418
    摘要470)      PDF (1972KB)(862)   


    文题释义:

    文献计量学:是以各类文献为基础,采用数学、计算机科学、系统科学的方法对文献规律、文献科学管理及科学技术动态与特征进行研究的一门科学。
    缺血性脑卒中:又称脑梗死,是各种原因导致脑动脉血流中断,局部脑组织缺氧、缺血性坏死而出现相应神经功能缺损的脑血管疾病。


    背景:血管再生为缺血性脑卒中发病后重要的修复过程之一,因此二者之间的可视化分析极其必要。

    目的:基于文献计量学分析近10年来缺血性脑卒中与血管再生研究的相关文献,梳理该领域的研究现状、热点及未来发展趋势。
    方法:应用文献计量学方法,检索Web of Science(WoS)数据库2011年1月至2023年5月期间缺血性脑卒中与血管再生的相关文献,获取的数据采用可视化软件VOSviewer从发文量、国家、关键词、机构、作者、引文、关键词等方面进行系统分析。

    结果与结论:经过检索筛选出了1 484篇文章,发现缺血性脑卒中和血管再生之间的关系已成为了脑血管领域内新兴的研究热点,发文量持续上升。其中大多发文机构来自于中国与美国,文章被引用次数最高的机构是上海交通大学,最有影响力的作者是HERMANN DM,他的文章被引用了1 003次,而细胞外囊泡、microRNA、间质干细胞与疾病之间的关系是这一领域内的研究热点。通过文献计量学分析为缺血性脑卒中及血管再生领域提供了可视化分析,发现此领域将是一个新兴的焦点,同时也为缺血性脑卒中和血管再生的研究要点和未来趋势提供了有益参考。

    https://orcid.org/0009-0002-6397-9722(夏天晴)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程

    基于RSSCAN步态系统的脑梗死偏瘫患者步态分析
    金娜英, 吴家宝, 李玉月, 李莹洁, 周 莉, 李宗衡, 张 勇
    中国组织工程研究    2023, 27 (23): 3609-3615.   DOI: 10.12307/2023.563
    摘要467)      PDF (1200KB)(344)   

    文题释义:

    RSSCAN步态系统:由RSSCAN International公司生产的步态测试与分析系统,配有一个长2 m、宽0.4 m且内含16 384个压力感受器的步道压力测试平板,与电脑信息采集端软件相连,能够实时动态地采集受试者在测试平板上步行时的时-空参数(包括步速、支撑时相、摆动时相、步态周期、步长、步幅、步宽、足轴角)及生物力学相关参数(包括压力参数、压强参数、足底冲量和足底接触面积)等。
    偏瘫步态:是脑卒中患者常见后遗症之一。由于机体运动系统失去高位中枢神经调控,原始的、被抑制的皮质下中枢运动反射释放,导致肢体肌群间协调功能紊乱、肌张力异常等而出现运动功能障碍。典型的偏瘫步态表现为患足摆动时足下垂、内翻、髋关节外展外旋的划圈样步态。

    背景:量化脑梗死偏瘫患者步态特征能够作为其后期康复治疗的重要参考依据,而RSSCAN步态系统能够实时定量地采集受试者行走时的步态参数。
    目的:探究脑梗死偏瘫患者的步态特征及健、患侧足之间的步态差异。
    方法:纳入北京中医药大学东直门医院与北京中医医院怀柔医院收治的脑梗死偏瘫患者134例,其中男102例,女32例,年龄(60±9)岁。通过RSSCAN步态系统采集受试者步行时的步态参数,选取中间段测试中两对步态周期连续的清晰足印,并将受试者双侧足底手动分成十分区(第1趾区、第2-5趾区、第1跖骨区、第2跖骨区、第3跖骨区、第4跖骨区、第5跖骨区、中足区、足跟内侧区、足跟外侧区),获取偏瘫患者步态时-空参数及生物力学相关参数进行分析。

    结果与结论:①步态时-空参数:健侧足支撑时间大于患足(P < 0.01),患侧足摆动时间、步长均大于健足(P < 0.05);Pearson或Spearman秩相关分析表明,健侧足与患侧足的支撑时间、步态周期、步长、步宽、步幅具有显著正相关关系(P < 0.01);②生物力学相关参数:与患侧足相比,健侧足在第1趾区、第2-5趾区、第1跖骨区的最大压力、最大压强、足冲量增大(P < 0.05),足跟外侧区的最大压力增大(P < 0.05),足跟内侧区、足跟外侧区的足冲量增加(P < 0.01),第2-5趾区、中足区的足底接触面积增加(P < 0.05);Pearson或Spearman秩相关分析表明,健侧足与患侧足在足底十分区的最大压力、最大压强和足冲量值均具有显著正相关关系(P < 0.01),在第2-5趾区、第1跖骨区、第2跖骨区、第3跖骨区、第4跖骨区、中足区、足跟内侧区、足跟外侧区的足底接触面积具有显著正相关关系(P ≤ 0.01);③脑梗死偏瘫患者步态特征主要体现在:从时间参数上看,健足承担主要代偿作用;从空间参数方面上看,为维持步行的稳定性,与患侧足对比,健侧足表现更为保守;生物力学方面:为弥补患侧足向前推力的不足,健侧足前足区受力增加,这种不对称受力的代偿模式可能不利于步行能力的恢复。

    https://orcid.org/0000-0003-0800-3030(金娜英)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程

    酒精性股骨头坏死竞争性内源RNA网络及潜在生物标志物的综合分析
    钱晓芬, 曾 平, 刘金富, 陈 财, 范思奇, 农 焦, 邓 伟
    中国组织工程研究    2022, 26 (23): 3670-3675.   DOI: 10.12307/2022.666
    摘要459)      PDF (2029KB)(236)   

    文题释义:
    竞争性内源RNA(ceRNA)网络:指lncRNA、circRNA、假基因等竞争性地与miRNA结合,从而调控mRNA功能表达的特殊调控机制。
    生物标志物:是一种可衡量疾病发生或存在程度的指标,可作为确认生物体是否发生或存在某种特定疾病的依据。生物标志物可以是特定的细胞、分子或基因、基因产物、酶或激素等。生物标志物有助于疾病的早期诊断、疾病预防、药物靶标识别、药物反应等。

    背景:酒精性股骨头坏死与饮酒具有高度的相关性,然而其具体发病机制尚不明确且存在一定的个体差异。
    目的:构建酒精性股骨头坏死的基因网络图谱,进一步探索酒精性股骨头坏死的潜在发病机制。
    方法:从广西中医药大学第一附属医院骨二科招募3例酒精性股骨头坏死患者和3名健康志愿者,通过对其外周血进行基因测序筛选具有差异表达的mRNA和lncRNA,通过预测lncRNA-miRNA和miRNA-mRNA的相互作用靶点,使用cytoscape软件构建竞争性内源RNA调控网络。
    结果与结论:①通过差异表达分析从酒精性股骨头坏死样本中鉴定出了差异lncRNA 127个、差异mRNA 921个,通过靶基因预测共预测出了205个miRNA及5 184个mRNA靶点,最终构建了包含3个lncRNA(SNHG3、MUC19、LINC00476)、5个miRNA(hsa-miR-146b-5p、hsa-miR-139-5p、hsa-miR-126-3p、hsa-miR-193a-3p、hsa-miR-135a-5p)和11个mRNA(PEX5、ACTR3B、CHMP4B、CSMD1、MTRF1、ZNF3、HTR7、NR5A2、SYT14、CASK、ING5)的ceRNA网络,涉及干细胞分化、炎症反应、神经内分泌、基因多态性等多种生物学过程。②结果表明,通过构建竞争性内源网络筛选出了一系列酒精性股骨头坏死潜在的生物标志物,为进一步研究其分子机制及治疗靶点提供了新思路。
    缩略语:竞争性内源RNA:competing endogenous RNAs,ceRNA

    https://orcid.org/0000-0001-5435-1066 (钱晓芬) 

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程

    应用基因集富集分析和加权基因共表达网络分析方法分析类风湿关节炎的枢纽基因及意义
    孙玉敏, 宋洁昕, 杨艳梅, 杨栋梁
    中国组织工程研究    2023, 27 (11): 1787-1795.   DOI: 10.12307/2023.147
    摘要445)      PDF (3808KB)(419)   

    文题释义:
    类风湿关节炎:是一种慢性、进行性的全身自身免疫性炎症疾病,主要影响周围关节,早期累及关节滑膜组织。
    基因集富集分析:是由UC San Diego和Broad Institute共同开发的软件,用于评估预定义的基因集在2种生物表型之间是否具有统计学上的显著差异。

    背景:用目前的免疫方法检测类风湿关节炎患者的传统血清标志物,仍有30%为阴性;近年发现的血清生物标志物对类风湿关节炎诊断的敏感性和特异性较低,不适于临床推广。
    目的:应用基因集富集分析和加权基因共表达网络分析方法分析类风湿关节炎枢纽基因及其意义。
    方法:从GEO数据库下载GSE1919、GSE55235数据集,使用R软件“limma”包初筛差异表达基因、“clusterProfiler”包进行加权基因共表达网络分析,取交集基因作为候选枢纽基因。将结果导入String数据库构建蛋白质相互作用网络,Cytoscape软件cytoHubba插件筛选枢纽基因,并进行基因本体分析、京都基因与基因组百科全书通路富集分析。同时对2个数据集用基因集富集分析方法进行京都基因与基因组百科全书通路分析。
    结果与结论:①共筛选出10个枢纽基因,其基因本体分析集中在淋巴细胞分化、T细胞分化、质膜信号受体复合物、主要组织相容性复合体蛋白结合等生物学功能;②京都基因与基因组百科全书通路富集于T细胞受体信号通路、Th1辅助细胞和Th2辅助细胞分化、Th17辅助细胞分化、肿瘤细胞程序性死亡-配体1表达和程序性死亡受体1检查点通路及原发性免疫缺陷5条通路;③基因集富集分析2个数据集类风湿关节炎样本发现3条共同通路:哮喘、自身免疫性甲状腺疾病和细胞黏附分子通路显著上调;④受试者工作特征曲线结果显示,5个基因(CD27、IL2RG、CD8A、LCK、NKG7)对诊断类风湿关节炎具有良好的特异性和敏感性(曲线下面积> 0.85);⑤CD4可能是多能的基因网络协调员,在免疫反应中发挥重要功能。

    https://orcid.org/0000-0003-1806-8815 (孙玉敏) 

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程

    肥胖和骨质疏松之间的关联:一项两样本双向孟德尔随机化分析
    詹群璋, 张钰玲, 韩雨欣, 吕嘉振, 郑晓霞, 曲崇正
    中国组织工程研究    2024, 28 (27): 4319-4324.   DOI: 10.12307/2024.579
    摘要426)      PDF (2295KB)(148)   


    文题释义:

    孟德尔随机化:是流行病学研究中评估病因推断的数据分析技巧,它在非实验数据中,使用遗传变异作为工具变量来估计感兴趣的暴露因素与所关注结局之间的因果关系。
    全基因组关联分析(Genome-wide association study,GWAS):是应用基因组中数以百万计的单核苷酸多态性为分子遗传标记,进行全基因组水平上的对照分析或相关性分析。


    背景:多项临床研究观察表明肥胖与骨质疏松症之间存在密切关系,但肥胖与骨质疏松症之间是否存在遗传因果效应尚不清楚。

    目的:利用大规模全基因组关联研究的汇总数据,通过孟德尔随机化分析探究肥胖和骨质疏松之间的关联。 
    方法:肥胖数据来自人体特征遗传调查(GIANT)和英国生物样本库(UKBB)的汇总统计数据。骨质疏松症的数据来自从骨质疏松症遗传因素联盟(GeFOS)获得的2种骨密度表型:全身骨密度和跟骨骨密度。逆方差加权法为主要分析方法,基于Egger回归的孟德尔随机化法(Mendelian randomization method based on Egger regression,MR-Egger)和加权中位数法作为补充方法来计算肥胖遗传变异与骨质疏松症之间的因果关联。采用敏感性分析来验证结果的可靠性,利用Cochran’s Q检验分析结果的异质性,利用MR-Egger截距检验分析结果的水平多效性,留一法评估合并的逆方差加权法估计值是否具有潜在影响的单核苷酸多态性。 

    结果与结论:①肥胖对骨质疏松症的影响:除身体质量指数与前臂骨密度外,身体质量指数、腰臀比、经身体质量指数调整的腰臀比与全身骨密度、跟骨骨密度、前臂骨密度、腰椎骨密度及股骨颈骨密度两两之间呈正向因果关系;进一步Meta分析显示,肥胖会增加骨密度的风险(OR=1.08,95%CI:1.05-1.11,P < 0.01);②骨质疏松症对肥胖的影响:除了前臂骨密度、腰椎骨密度作为暴露因素对肥胖有因果关系外,其他数据集均显示全身骨密度、跟骨骨密度、股骨颈骨密度与肥胖之间不呈现因果效应;进一步Meta分析显示,骨密度并不会增加肥胖的风险(OR=0.99,95%CI:0.98-1.01,P < 0.01)。③结果证实:肥胖与骨质疏松之间存在因果关系,即肥胖可能是骨质疏松症的危险性因素,但未发现骨质疏松症对于肥胖的因果关联。

    https://orcid.org/0009-0005-8055-9318(詹群璋)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程

    急性脑出血模型大鼠脑组织中差异表达基因测序的验证及功能分析
    高玉广, 钟 洁, 黄德庆, 马玉娟, 廖煜雄, 刘琦琦
    中国组织工程研究    2024, 28 (20): 3182-3189.   DOI: 10.12307/2024.354
    摘要406)      PDF (2351KB)(652)   


    文题释义:

    转录组测序:是指利用第2代高通量测序技术进行cDNA测序,全面快速地获取某一物种特定器官或组织在某一状态下的几乎所有转录本。
    生物信息学:是运用数学和信息学方法阐明和解释海量生物学数据所蕴含的生物学意义的重要手段和工具。


    背景:急性脑出血中存在差异表达的基因,这些基因与脑出血发生发展有关。

    目的:筛选急性脑出血大鼠模型脑组织中差异表达的基因和关键基因,并采用qPCR进行验证,分析关键基因与脑出血后神经功能、脑组织含水量的关系。
    方法:78只SD大鼠随机分为2组:脑出血组大鼠于右侧尾状核部位注射胶原酶构建脑出血模型,假手术组大鼠于相同部位注射等量生理盐水。运用TRIzol法将2组大鼠的脑组织提取出RNA,转录组测序,筛选急性脑出血脑组织的差异表达的基因,经过qPCR验证,分析基因与脑出血后神经功能、脑组织含水量的关系,并结合生物信息学对关键基因进行GO、KEGG功能富集分析。

    结果与结论:①筛选出10个关键基因,分别是CXCL8、SERPINE1、TFPI2、CXCR4、GDA、KCNQ5、ERICH3、SCN3B、CACNA1E、CCL20;②脑出血组的关键基因GDA、KCNQ5、ERICH3、SCN3B、CACNA1E含量低于假手术组(P < 0.05),CXCL8、SERPINE1、TFPI2、CXCR4、CCL20含量高于假手术组(P < 0.05);③关键基因GDA、KCNQ5、ERICH3、SCN3B、CACNA1E含量与脑组织含水量、神经功能缺损评分正相关(P < 0.05),CXCL8、SERPINE1、TFPI2、CXCR4、CCL20含量与脑组织含水量、神经功能缺损评分负相关(P < 0.05);④GO分析显示基因在生物过程差异表达基因主要富集于白细胞趋化性、趋化因子介导的信号通路;细胞组成差异表达基因主要富集于阳离子通道复合物、离子通道复合物;分子功能差异表达基因主要富集于门控通道活动、离子通道活动;⑤KEGG分析示基因集中于TNF信号通路、谷氨酸能突触、GABA能突触;⑥结论:在脑出血中出现差异表达的基因为CXCL8、SERPINE1、TFPI2、CXCR4、GDA、KCNQ5、ERICH3、SCN3B、CACNA1E、CCL20,这些基因与脑出血后脑组织含水量、神经功能相关,这些基因主要富集在细胞组分、结合功能、细胞突起等相关的生物学功能上。 

    https://orcid.org/0000-0003-1704-6235(高玉广)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程

    类风湿性关节炎中免疫相关基因表达及免疫细胞的双样本孟德尔随机化分析
    范以东, 秦 刚, 何凯毅, 龚玉芳, 李威材, 吴广涛
    中国组织工程研究    2024, 28 (27): 4312-4318.   DOI: 10.12307/2024.571
    摘要403)      PDF (4334KB)(220)   


    文题释义:

    孟德尔随机化:是一种遵循孟德尔遗传定律的遗传变量分析,该方法能利用单核苷酸多态性作为工具变量来评估暴露因素与临床结局之间的因果关系。
    单核细胞:是人体内重要的先天性免疫细胞,能分泌细胞因子、趋化因子和炎症递质等促进炎症反应的进行。


    背景:类风湿性关节炎是一种慢性全身性自身免疫疾病,研究其涉及的免疫学特征改变对诊断和治疗具有重要意义。

    目的:通过生物信息学方法筛选类风湿性关节炎中免疫相关生物标志物,分析其免疫细胞浸润变化及与免疫细胞的潜在因果关系。
    方法基于GEO与ImmPort数据库,采用差异表达分析筛选类风湿性关节炎中表达上调的免疫相关基因,采用GO与KEGG富集分析探索这些上调基因的潜在作用。采用支持向量机递归特征消除(SVM-RFE)、最小绝对收缩和选择算法(Lasso)筛选类风湿性关节炎中免疫特征基因,独立的数据集进行差异验证,绘制特征基因的受试者工作特征曲线评价诊断性能。采用免疫细胞浸润分析类风湿性关节炎中免疫细胞的差异情况及特征基因与免疫细胞的相关性。最后,进行孟德尔随机化分析,以确定免疫细胞中单核细胞与类风湿性关节炎的因果效应。

    结果与结论:①筛选得到了39个在类风湿性关节炎中高表达的差异基因,GO富集分析显示其主要富集在趋化性、细胞因子活性、免疫受体活性等过程,KEGG富集分析显示其在肿瘤坏死因子信号通路、白细胞外周迁移等途径显著富集;②通过Lasso与SVM-RFE两种机器学习算法确定了5个特征基因,分别为CXCL13、SDC1、IGLC1、PLXNC1和SLC29A3,独立的数据集对特征基因验证发现他们同样在类风湿性关节炎样本中高表达,5个特征基因在2个数据集中的AUC值均大于0.8;③免疫细胞浸润发现大多数免疫细胞如单核细胞、自然杀伤细胞等在类风湿性关节炎样本里表现出更高的浸润水平,相关性分析显示5个特征基因与记忆B细胞、不成熟B细胞等呈正相关性,逆方差加权法发现单核细胞与类风湿性关节炎发病风险相关。

    https://orcid.org/0009-0000-3044-7311(范以东)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程

    自噬及铁死亡相关靶点与慢性肾病肾功能损伤的进展:生物信息学分析及实验验证
    陈冠廷, 张琳琪, 王希茜, 陈 旭
    中国组织工程研究    2024, 28 (32): 5122-5129.   DOI: 10.12307/2024.510
    摘要400)      PDF (6017KB)(943)   


    文题释义:

    铁死亡:铁死亡被定义为由脂质过氧化介导的膜损伤引起的铁依赖性调节性坏死,受氧化还原稳态、铁代谢、线粒体活性及氨基酸、脂质和糖代谢等多种细胞代谢事件的调节,主要特征为铁蓄积、谷胱甘肽过氧化物酶活性降低和脂质过氧化物沉积。
    自噬:细胞自噬是真核生物中进化保守的对细胞内物质进行周转的重要过程。自噬发生时,一些损坏的蛋白质或细胞器等被双层膜结构的自噬小泡包裹,并最终送到溶酶体中降解,降解产生的氨基酸等小分子物质可被细胞再利用,在能量代谢、细胞内质量控制以及细胞发育和分化过程中起到平衡作用。


    背景:自噬及铁死亡在慢性肾病的病程发展过程中发挥着重要作用,但目前对于慢性肾病肾组织自噬及铁死亡相关分子机制及基因靶点尚不清楚。

    目的:基于生物信息学筛选慢性肾病相关数据集中差异表达基因,并探讨其中适合作为筛查慢性肾病患者肾功能进展的潜在关键生物标志物。
    方法:①从GEO数据库获取GSE137570数据集,通过Networkanalyst数据库分析筛选差异表达基因,OMIM,GENECARD,FerrDb及HAMdb数据库分别获取铁死亡及自噬相关靶点,各数据取交集以获取慢性肾病自噬和铁死亡相关差异表达基因,并行富集分析。利用STRING网站构建差异表达基因蛋白互作网络,导入Cytoscape软件后利用MCODE及CytoHubba插件对蛋白互作网络进行功能模块分析,筛选潜在核心靶点,经富集分析以获取潜在核心靶点功能。②体外实验:将小鼠源肾小管上皮细胞分为2组,空白组不予任何干预,模型组加入5 ng/mL 转化生长因子β1刺激24 h以诱导肾小管上皮细胞间充质转化,流式细胞术检测细胞中活性氧含量及线粒体膜电位变化,RT-PCR法检测细胞中铁死亡、自噬相关指标及潜在核心靶点mRNA表达。

    结果与结论:①GSE137570数据集筛选后共计获取480个差异基因,其中表达上调基因104个,表达下调基因376个(log2|(FC)| > 1,P < 0.05);OMIM、GENECARD、FerrDb及HAMdb数据库获取铁死亡相关靶点562个,自噬相关靶点1 266个,将差异基因与铁死亡、自噬相关靶点取交集,分别获得铁死亡相关靶点15个,自噬相关靶点18个。②富集分析结果表明,铁死亡相关差异基因主要涉及硫氨基酸代谢、中性粒细胞脱粒等生物学过程及铁死亡信号通路,自噬相关差异基因主要富集于血小板脱颗粒、细胞外基质降解等生物学过程及受体酪氨酸激酶的信号传导。③经MCODE及CytoHubba筛选蛋白互作网络中关键基因,分别为CD44,ALB,TIMP1,PLG,CCL2,DPP4。④免疫浸润分析结果显示B细胞、CD4+T细胞、NK细胞及单核细胞等免疫细胞在慢性肾病肾组织中表达具有显著差异,而核心靶点与此类免疫细胞同样存在显著相关性(P < 0.05)。⑤ROC曲线分析结果进一步表明可通过CD44,ALB,TIMP1,PLG,CCL2,DPP4有效诊断慢性肾病病理进展。⑥经单细胞测序结果显示,除PLG外,各模型组小鼠肾组织靶点基因表达与该实验结果基本一致。⑦RT-PCR结果显示,对于自噬及铁死亡表型的验证,与空白组比较,模型组中LC3B,Nrf2,SLC7A11 mRNA表达显著降低(P < 0.05),P62 mRNA表达显著增高(P < 0.05);潜在核心靶点验证方面,与空白组比较,模型组中ALB、PLG mRNA表达显著降低(P < 0.05),TIMP1,CCL2 mRNA表达显著升高(P < 0.05)。⑧上述结果显示,经生物信息学分析与实验验证,CD44,ALB,TIMP1,PLG,CCL2在慢性肾病患者肾组织中异常表达,与肾小球滤过率及肾间质纤维化密切相关,对慢性肾病进展或具有预测作用。

    https://orcid.org/0000-0003-1207-4325(陈冠廷);https://orcid.org/0009-0006-0949-7342(张琳琪)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程

    长距离跑步着地模式运动生物力学特征的可视化分析
    杨俊聪, 黄 睿, 伍 勰
    中国组织工程研究    2024, 28 (32): 5159-5166.   DOI: 10.12307/2024.515
    摘要374)      PDF (2655KB)(261)   


    文题释义:

    跑步着地模式:是指在跑步过程中,脚部与地面接触的方式和顺序。前足跑和后足跑是常见两种着地模式。不同的跑步着地模式可以影响跑步的效率、运动员的表现以及潜在的风险因素。
    前足跑:强调使用脚掌和脚趾来吸收冲击,也称为“前脚掌着地”。在这种模式中,跑者的前脚掌首先接触地面,然后足部逐渐降低,使整个足部与地面接触。
    后足跑:较为传统的一种跑步模式,也称为“后脚掌着地”。在这种模式中,跑者的脚跟首先着地,然后脚部逐渐滚动向前,使整个足部与地面接触,最后将重心转移到前脚掌。
    运动生物力学:运动生物力学是生物力学的一个分支领域,它专注于研究生物体的运动、姿势、肌肉力量和关节运动的力学特性。通过运动生物力学的研究,可以更好地理解和优化运动性能、提高运动表现、降低运动损伤风险以及改善训练和康复过程。


    背景:近年来,随着长距离健身跑的热度持续上升,相关的科学问题也有了更多的研究进展,其中长距离跑的着地模式在跑步技术层面上是一个重要的生物力学研究热点。

    目的:借助CiteSpace对相关文献进行可视化分析,对近10年来足着地模式为主题的文献进行梳理,明晰足着地模式的现状、热点和趋势。在此基础上,从生物力学角度对足着地模式的主要研究热点进行进一步讨论。
    方法:以“Foot strike pattern,Rearfoot strike,non-Rearfoot strike,Forefoot strike,Midfoot strike”作为英文关键词,在Web of Science核心集数据库中检索,对纳入文献采用CiteSpace软件进行可视化分析。

    结果与结论:①最终纳入896篇相关文献。年发文量总体呈上升趋势,发文量Top 3 国家依次为美国、中国和英国;Top 3 机构依次为哈佛大学、上海体育大学和马萨诸塞大学;Top 3 作者依次为Davis Irene S,Hamill Joseph和傅维杰教授。②研究关键词以“裸足跑、跑者、损伤、足着地模式、运动学”出现频次较高,关键词聚类以“能量成本、负载率、足着地模式、危险因素、步态分析”研究至今仍持续火热。③详细分析上述数据后发现,近年来足着地模式整体研究热度保持稳定,热点主要集中于足着地模式的生物力学研究,此类研究趋势集中于不同着地模式 (前足着地和后足着地) 对于长距离跑者 (裸足、穿鞋、距离、速度、损伤风险、跑步经济性和能量消耗等方面) 的影响和适应性。④因此,目前研究提示,并无所谓“标准化最佳着地模式”,但可能存在“个性化最佳着地模式”,建议研究者未来要根据自己习惯方式、动作模式特征、运动水平以及任务属性进行有针对性的选择最优的着地模式和跑步技术策略,切勿生搬硬套。

    https://orcid.org/0009-0001-5525-8522(杨俊聪);https://orcid.org/0000-0002-0459-7065(伍勰)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程

    索马鲁肽治疗阿尔茨海默病的潜在靶点:沉默信息调节因子1
    柴世凡, 李欣儒, 叶育采, 孙俊丽, 蔡红艳, 王昭君
    中国组织工程研究    2024, 28 (20): 3235-3239.   DOI: 10.12307/2024.382
    摘要372)      PDF (1770KB)(2737)   


    文题释义:

    阿尔茨海默病:是一种慢性不可逆的神经退行性疾病,是目前最常见的痴呆类型,其病理特征包括大量β-淀粉样蛋白积聚形成的老年斑、过度磷酸化的tau蛋白聚集形成的神经原纤维缠结和大量神经元的丧失,最终形成脑萎缩。根据其病理过程进展分为无症状的临床前期、轻度认知功能障碍期和有明显认知功能障碍的临床期。
    沉默信息调节因子1:是一种高度保守的NAD依赖性脱乙酰酶,属于去乙酰化酶家族最突出和最广泛研究的成员,是一种翻译后调节因子,通过脱乙酰化多种蛋白质(包括组蛋白和非组蛋白)影响多种生物过程,与健康寿命和寿命密切相关,目前在肿瘤、炎症、老化、自噬等领域研究广泛。


    背景:研究发现胰高血糖素样肽1及其类似物具有显著的神经保护作用,并且已有部分药物应用到阿尔茨海默病临床三期研究阶段,然而其发挥神经保护作用的具体机制尚不明确,有待进一步探讨阐明。

    目的:拟通过生物信息学和网络药理学分析方法筛选出阿尔茨海默病发病机制的相关基因,以及索马鲁肽(一种胰高血糖素样肽1受体激动剂)治疗阿尔茨海默病的相关靶点,对两者进行综合分析挑选出潜在靶点基因,并在细胞水平加以验证。
    方法:利用DisGeNET数据库筛选出阿尔茨海默病患者与健康人群的差异基因,利用PubChem在线数据库得到索马鲁肽的化学结构式和2D结构图,利用DAVID在线数据库进行GO/KEGG富集分析,利用STRING数据库进行蛋白互作网络的构建,利用HPA数据库判断目的蛋白在人体各组织中的分布特点,最后使用蛋白印迹技术和免疫荧光技术检测索马鲁肽干预HT22细胞之后的蛋白表达情况。

    结果与结论:①利用DisGeNET数据库内数据得到3 374个阿尔茨海默病患者与健康人群的差异基因,同时获得索马鲁肽潜在药物的101个靶基因,取两者交集得到23个相关基因;结合蛋白互作网络从中筛选出10个关键基因,分别是沉默信息调节因子1(SIRT1)、CASP9、CCND1、CASP1、KEAP1、DLG4、CASP4、GRB2、GRIA1、EDNRA;②GO基因功能分析显示关键基因主要富集在:半胱氨酸型内肽酶的正向调节活动,蛋白溶解的正向调节,半胱氨酸型内肽酶的正向调节,涉及凋亡活动过程的细胞质部分,AMPA谷氨酸受体复合物,炎症复合物,CARD结构域结合,半胱氨酸型内肽酶活性,半胱氨酸型内肽酶活性参与凋亡过程;KEGG信号通路分析结果主要为:结直肠癌,非小细胞癌,子宫内膜癌,上述均与免疫浸润、炎症、自噬凋亡相关;此外,根据关键基因的关联度排名及在HPA在线数据库不同组织中的分布情况,挑选出最显著的差异基因为SIRT1;③细胞实验显示,SIRT1蛋白表达在β-淀粉样蛋白1-42干预后的HT22细胞中显著下调,而经过索马鲁肽处理后明显上升;④结果显示,SIRT1可能是索马鲁肽治疗阿尔茨海默病的靶点基因。

    https://orcid.org/0000-0002-3642-8135(柴世凡)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程

    菟丝子治疗骨关节炎:网络药理学分析及实验验证
    张天栋, 彭青平, 刘 欢, 冯建国, 易 茜, 黄文华
    中国组织工程研究    2024, 28 (28): 4516-4521.   DOI: 10.12307/2024.456
    摘要371)      PDF (3387KB)(1077)   


    文题释义:

    分子对接:分子对接技术原理源自19世纪Fisher的受体学说,发展至今人们认为药物与体内蛋白质分子即受体会发生相互作用而进行连接,相互作用的稳定性依赖于两者的空间匹配和能量匹配。该文采用的分子对接技术软件AutoDockTools通过建立药物配体和蛋白质受体结构的半柔性模型,分析判断配体和受体之间是否能够相互作用(空间匹配),并对作用稳定性进行评分(能量匹配)。
    核因子κB信号通路:核因子κB(P 65)是参与关节炎症和组织破坏病理生理的重要转录因子,涉及滑膜、软骨、软骨下骨等多个组织。在骨关节炎中,激活关节软骨细胞表面的机械受体和细胞因子受体的细胞外基质降解产物、纤连蛋白分子、机械应力、老化因素和促炎细胞因子(如肿瘤坏死因子α或白细胞介素1β),均可导致核因子κB信号通路的激活,诱发或加重骨关节炎。


    背景:菟丝子具有补肝肾、益精髓的功效,而骨关节炎的主要病机为肝肾亏虚,推测菟丝子与骨关节炎之间有一定的联系。

    目的:基于网络药理学和分子对接的分析手段挖掘骨关节炎和菟丝子之间的潜在联系,对中药本草菟丝子的作用机制进行合理的推测与验证。
    方法:先在中草药数据库TCMSP中筛选菟丝子的有效活性成分和作用靶点,另在疾病数据库GeneCards、OMIM、TTD中收集骨关节炎的相关基因;取交集后进行一系列分析,并筛选出核心基因;通过对核心基因的富集分析选择菟丝子作用于骨关节炎的通路,通过分子对接验证核心基因的作用,并依此选择合适的有效活性成分进行实验验证。

    结果与结论:①筛选出11种菟丝子的有效活性成分,菟丝子和骨关节炎有66个交集靶点基因,后续筛选出12个核心基因,包括肿瘤坏死因子、白细胞介素1B、TP53、RACα丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(AKT1)、血管内皮生长因子A、基质金属蛋白酶9、前列腺素过氧合酶2、胱天蛋白酶3、表皮生长因子、过氧化物酶体增生激活受体γ、白细胞介素10、血管细胞黏附因子1;②对核心基因进行富集分析后,选择经典炎症通路核因子κB信号通路进行后续菟丝子缓解骨关节炎炎症的分析验证;根据各活性成分和通路核心基因前列腺素过氧合酶2进行分子对接后得到的结果,选择亲和力最高的芝麻素进行后续细胞实验验证,结果证实了菟丝子的有效成分芝麻素可以通过抑制白细胞介素1β诱导的核因子κB信号通路降低环氧合酶2的表达;③结果表明,菟丝子的活性有效成分芝麻素通过抑制白细胞介素1β诱导的核因子κB信号通路降低环氧合酶2的表达,达到改善骨关节炎炎症的作用,证实了菟丝子在骨关节炎方面的治疗效果。

    https://orcid.org/0009-0002-8009-2648(张天栋)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程

    眩晕相关组织病理学、前庭康复、物理康复及中医西医治疗的文献计量学分析
    孙一鸣, 杨鑫明, 蔡力群, 刘爱宁
    中国组织工程研究    2024, 28 (34): 5500-5507.   DOI: 10.12307/2024.839
    摘要356)      PDF (1572KB)(522)   


    文题释义:

    眩晕症:是一种患者感到自身或周围环境在旋转或摇摆,同时可能伴有站立不稳、恶心及呕吐等症状的病症,这种症状可以是暂时的,也可以是长期的。眩晕症的病因可能包括内耳疾病、脑血管疾病、颈椎病及精神疾病等。眩晕症的具体病因和发病机制需咨询医生进行详细检查和诊断。
    文献计量学分析:是一种利用统计学和信息学方法,对学术、科技和创新领域的文献进行量化分析和评估的研究方法。


    背景:眩晕与临床神经科疾病密切相关。当神经元受损或死亡时,可能导致前庭系统的异常,引发眩晕症状,因此有必要探讨并分析临床神经科常见的眩晕相关热点问题。

    目的:采用文献计量学方法分析临床神经科常见的眩晕相关国内外的研究热点。
    方法:由第一作者检索2014-2023年万方数据库和Web of Science核心集数据库,检索临床神经科常见的眩晕治疗的研究相关文献,采用VOSviewer_1.6.19软件对文献的发文量、国家/地区、机构、关键词、共被引文献及高被引文献进行计量学分析,剖析总结该研究领域的研究热点。 

    结果与结论:①Web of Science核心集数据库2022年该领域文献发文量174篇最高,万方数据库2020年该领域文献发文量最高133篇;发文量最高的国家前3位分别是美国、德国、中国;国际机构中发文量最高的是德国慕尼黑大学,中国机构中发文量最高的是成都中医药大学。②关键词分析结果显示,中国该领域的研究热点疾病主要为梅尼埃病、颈性眩晕、老年性眩晕、良性阵发性位置性眩晕、孤立性眩晕和高血压眩晕,治疗方法包括针刺、康复、药物(天麻素、半夏白术天麻汤)和手法复位。国际上该领域的研究热点疾病主要包括良性阵发性位置性眩晕、新冠病毒病例的前庭性疾病、梅尼埃病、前庭神经鞘瘤、听神经瘤和前庭性偏头痛等,热点治疗方法为传统抗眩晕药物、抗抑郁、抗焦虑治疗和显微手术等。③文献共被引分析结果显示,对于以持续性眩晕为主要症状的急性前庭综合征而言,三步骤床边眼动检查(HINTS:头部-冲击-眼球震颤-斜视测试)在急性前庭综合征患者合并脑卒中的诊断方面比早期MRI更敏感,此观点是最被同行认可的前庭综合征脑卒中检测方法;对以阵发性眩晕为主要症状的前庭神经炎患者而言,使用激素治疗更有效。④高被引文献分析结果显示,在万方数据库中近10年热点文献中,针刺风池穴、“小醒脑开窍”针刺法改善后循环缺血性眩晕均取得了一定成效,近3年文献发现银杏叶提取物+天麻素、针刺+半夏白术汤、倍他司汀+天麻素、前庭康复训练+Epley耳石复位法,都可以不同程度地改善眩晕症状。而近10年Web of Science核心集数据中的文献并无特色性抗眩晕药物受到关注,大部分以传统抗眩晕药物和显微手术为主,但近3年国际文献中有少数病例报告发现COVID-19感染后可能导致前庭神经炎并出现眩晕症状。⑤眩晕的发生和发展可能与神经元的损伤和再生密切相关,例如,病毒感染、炎症刺激或其他病理因素可能导致神经元损伤或死亡,从而影响前庭系统的功能。目前国内外都发布了眩晕相关的诊治规范指南,国际指南较为推荐前庭康复和物理康复联合治疗眩晕症状,中国指南较为推荐中西医药物、复位及针刺联合治疗,但研究证据级别并不高,因此未来还需要大量的大样本、多中心关于抗眩晕治疗的随机对照试验来验证。 

    https://orcid.org/0009-0001-4394-7267(孙一鸣)

    中国组织工程研究杂志出版内容重点:组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程