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关键词： 线粒体   急性心肌梗死   生物信息学   机器学习   免疫浸润分析   氧化应激   炎症   凋亡  

摘要： 背景:线粒体在急性心肌梗死损伤和修复中具有重要意义,因此基于线粒体基因探索急性心肌梗死发病进展具有重要的临床意义。目的:探究线粒体基因是否可以作为评估急性心肌梗死进展的可靠生物标志物。方法:从高通量基因表达数据库下载急性心肌梗死数据集GSE66360,GSE12288,在线粒体蛋白质数据库获取人类线粒体基因集;对急性心肌梗死数据集GSE66360进行差异基因分析及加权基因共表达网络分析,两者取交集后获得基因进行蛋白质-蛋白质相互作用分析、基因本体论和京都基因与基因组百科全书分析;将交集基因与人类线粒体基因取交集以获得差异线粒体基因,对差异线粒体基因进行基因集富集分析和免疫浸润分析,并在外部数据集GSE12288中进行受试者工作特征曲线分析,验证线粒体差异基因的表达特征。结果与结论:①获得急性心肌梗死差异基因548个,差异基因分析及加权基因共表达网络分析显示Blue模块包含基因最多(4992个),二者交集基因共有116个,其中肿瘤坏死因子、白细胞介素1B、白细胞介素6、Toll样受体4和白细胞介素10为核心基因;②基因本体论分析显示生物过程主要涉及炎症反应、肿瘤坏死因子产生的正调控及细胞表面受体信号通路,细胞组成主要涉及三级颗粒膜、质膜外层和质膜等,分子功能主要涉及免疫球蛋白G结合、跨膜信号受体活性及趋化因子活性等,京都基因与基因组百科全书分析显示,这些基因主要涉及肿瘤坏死因子、白细胞介素17及核转录因子κB通路;③共获得8个差异线粒体基因,经过最小绝对收缩和选择算子和比例风险回归模型分析后筛选出4个特征基因,包括佛波醇-12-肉豆酸酯-13-乙酰基诱导蛋白1、BCL2-相关蛋白A1、溶质载体家族25成员37和脱氧核糖核酸聚合酶β,并分别对应了肿瘤蛋白53、氧化磷酸化、硫代谢及甘油磷脂代谢通路;④受试者工作特征曲线分析显示4个特征基因均具有诊断意义,并与静息树突状细胞、幼稚B细胞呈显著负相关性;⑤提示佛波醇-12-肉豆酸酯-13-乙酰基诱导蛋白1、BCL2-相关蛋白A1、溶质载体家族25成员37和脱氧核糖核酸聚合酶β表达特征可作为预测急性心肌梗死中线粒体功能的潜在生物标志物,可进一步提高急性心肌梗死预测的准确性。

关键词： 椎弓根螺钉   腰椎   脊柱固定   应力分析   拔出强度   改道置钉   有限元分析   生物力学  

摘要： 背景:目前,椎弓根螺钉固定技术被公认为腰椎后路融合的金标准,然而,该技术也存在一些负面并发症,例如置钉方向不理想、螺钉松动、断裂等。针对这一问题,有必要对螺钉重新置钉的力学特性进行深入研究,优化置钉方案提高手术的成功率和安全性。目的:通过结合有限元分析和生物力学实验验证,对传统轨迹椎弓根螺钉在多次拔出过程中的力学性能进行对比分析,以揭示螺钉在多次拔出过程中拔出强度的变化规律,为临床提供关于椎弓根螺钉重新置钉的安全性和有效性方面的科学依据。方法:基于CT扫描数据三维重建L4腰椎模型,利用3D打印技术打印生物实验样本,并按照置钉方案进行拔出实验。根据CT数据和标准椎弓根螺钉参数,建立L4腰椎有限元模型和椎弓根螺钉模型(直径为6.0 mm,长度为45 mm),根据置钉角度和次数将模型分为5种工况,建立有限元模型来模拟轴向拔出力实验,通过观察椎体的应力分布以及螺钉的轴向最大拔出强度,将3D打印力学实验结果与仿真结果进行对比分析。结果与结论:①设计并搭建了一套椎弓根螺钉拔出实验装置;②3D打印力学实验中对比正常置钉和一次不理想置钉工况下的4组模型,正常置钉组模型展示了最大抗拔出力,为(1422.63±23.80)N,且随着置钉偏移角度的增大,各组模型的最大抗拔出力逐渐减小;③对比一次不理想置钉和修正置钉工况,当不理想置钉偏移角度大于3号模型的角度时,重新以正常角度置钉有助于提升螺钉的抗拔出力;④对比二次不理想置钉和再次修正置钉工况,重新以正常角度置钉工况降低了螺钉的抗拔出力,不更换螺钉情况下不建议进行第3次置钉;⑤3D打印力学实验得出的拔出强度与有限元模拟得出的拔出强度具有较高的相关性,相关系数为0.98,两种方法的结果无显著差异(P>0.05)。

关键词： 舌骨   舌骨上肌群   吞咽障碍   生物力学   有限元   工程化骨组织  

摘要： 背景:目前对于吞咽障碍的临床研究较多,而吞咽障碍状态对骨骼及舌骨肌群应力影响的研究较少。目的:建立吞咽肌骨三维模型,探讨吞咽运动中舌骨及舌骨上肌群的应力变化。方法:选取1名健康成年男性并拍摄头颈部CT,通过影像数据提取法构建三维模型。根据舌骨的位移情况,设定舌骨的最低位置及最高位置,依次加载舌骨上肌群的肌力,观察生理状态下舌骨上肌群对舌骨的应力影响。通过改变肌肉的材料属性,模拟不同程度吞咽障碍,观察吞咽异常状态下舌骨上肌群的应力变化。结果与结论:①建立了包含C2-C4椎体、部分颞骨、下颌骨、舌骨及下颌舌骨肌-颏舌骨肌的有限元模型,可反映患者吞咽时舌骨位移情况及应力变化。②生理状态下,舌骨上肌群中下颌舌骨肌对舌骨的应力影响最大,其次是二腹肌、颏舌骨肌及茎突舌骨肌。③通过模拟不同程度的吞咽障碍,发现随着吞咽障碍严重程度增加,舌骨上肌群的应力也逐渐增加。④结果说明,舌骨上肌群中下颌舌骨肌及二腹肌对舌骨应力影响较大,提示特定肌肉刺激的重要性。吞咽障碍的加重与舌骨上肌群的应力改变呈正相关,该结果为吞咽障碍的机制研究及临床诊疗提供了生物力学参考。

关键词： 再生医学   组织工程支架   生物矿物   聚己内酯   亲水性   细胞相容性   力学性能   工程化骨材料  

摘要： 背景:近年来,生物矿物用于骨组织工程支架制备的方法得到了广泛研究,包括溶剂铸造法、冷冻干燥法、3D打印等,然而,生物矿物种类多样、成分复杂,对支架性能的影响和制备工艺的要求各不相同,尚需对其适用性进行系统研究。目的:探索生物矿物的研磨及筛选工艺,评价生物矿物与高分子基体复合材料的溶液流变特性、亲水性、力学性能和生物相容性。方法:选取5种具有代表性的生物矿物,分别为鳖甲、蛋壳、海螵蛸、鹿角霜和珍珠,将5种生物矿物研磨成粉并筛选,按照特定比例分别与聚己内酯混合制备成复合材料。通过对粉末的元素成分、粒径分布以及复合材料的溶液流变特性、亲水性、力学性能和生物相容性进行测试,探究生物矿物在骨组织工程中应用的可行性。结果与结论:①大多数生物矿物粉末遵循研磨时间越长粒径越小的规律,通过过筛等方法可以分离获取所需粒度范围内的生物矿物颗粒。元素面扫和傅里叶红外光谱分析表明,这5种生物矿物的主要无机矿物成分为碳酸钙和磷酸钙,都含有C、O、P、Ca 4种元素。②使用1,4-二氧六环溶解聚己内酯并添加生物矿物粉末制备支架的方法,不会导致复合材料成分上发生显著变化,并且不会降低复合材料的生物相容性。生物矿物粉末的加入能够改善聚己内酯材料的亲水性和可3D打印性,但会导致复合材料力学性能的下降。③结果表明,将生物矿物粉末应用于骨组织工程支架时应注意粉末添加比例的选择,以平衡复合材料的亲水性、可打印性和力学性能。

关键词： 骨缺损   骨水泥   硅酸盐生物活性玻璃   磷酸钙骨水泥   骨移植  

摘要： 背景:磷酸钙骨水泥的力学性能差、成骨能力弱等问题阻碍了其进一步发展。硅酸盐生物活性玻璃因具有良好的生物活性及成骨能力而备受青睐,同时其纤维结构能够加强材料的力学强度。目的:探究硅酸盐生物活性玻璃纤维复合磷酸钙骨水泥的力学性能、生物相容性及成骨效果。方法:将不同质量百分比(0%,10%,20%)的硅酸盐生物活性玻璃纤维分别加入磷酸钙骨水泥固相中,与液相混合后固化48 h,得到磷酸钙骨水泥与硅酸盐生物活性玻璃纤维复合磷酸钙骨水泥,表征骨水泥的力学性能、凝固时间及离子析出情况。将3组骨水泥浸提液分别与MC3T3-E1细胞共培养,通过CCK-8检测、活死染色、鬼笔环肽染色评估材料的细胞相容性;成骨诱导后,通过碱性磷酸酶染色、茜素红染色、RUNX2免疫荧光染色及RT-PCR检测评估材料的成骨诱导能力。结果与结论:①随着硅酸盐生物活性玻璃纤维含量的增加,骨水泥的抗压强度与抗弯强度均升高,凝固时间延长;将骨水泥浸泡于模拟体液中均可检测到硅离子、钙离子、磷离子析出,并且随着硅酸盐生物活性玻璃纤维含量的增加,骨水泥释放的硅离子、磷离子质量浓度升高,钙离子质量浓度降低;②活死染色、鬼笔环肽染色结果显示,硅酸盐生物活性玻璃纤维复合磷酸钙骨水泥对MC3T3-E1细胞无毒性作用;CCK-8检测结果显示,硅酸盐生物活性玻璃纤维复合磷酸钙骨水泥可促进MC3T3-E1细胞的增殖;③随着骨水泥中硅酸盐生物活性玻璃纤维含量的增加,MC3T3-E1细胞的碱性磷酸酶活性及细胞外钙沉积均增加,RUNX2蛋白表达增加,碱性磷酸酶、骨钙素、骨桥蛋白、RUNX2 mRNA表达增加;④结果表明,硅酸盐生物活性玻璃纤维可增强磷酸钙骨水泥的力学性能与成骨诱导能力,其中以20%硅酸盐生物活性玻璃纤维的效果更明显。

关键词： 识别码   科研人员   生物医学文献   生物医学领域   可重复性   生物医学研究   可靠性   透明度  

摘要： 在过去10年中,生物医学研究领域经历了诸多变化,特别是在提高研究质量和透明度方面。各种指南为科研人员提供了更为严谨的规范,确保了研究结果的可靠性和可重复性。2021年“提高卫生研究质量和透明度(EQUATOR)协作网”提出了一项指南“生物医学文献中研究资源的特定识别:研究资源识别码(RRID)”。

关键词： 介孔生物活性玻璃   铜   成血管   成骨   无机生长因子   组织工程学   生物材料   生物活性   工程化骨材料  

摘要： 背景:介孔生物活性玻璃因优异的生物相容性、骨诱导活性在骨修复方面具有巨大的应用潜力,将治疗性离子融入介孔生物活性玻璃颗粒中可赋予材料更加理想的生物学特性。目的:合成含铜介孔生物活性玻璃,探讨其体外促血管形成及成骨分化性能。方法:采用微乳液辅助溶胶-凝胶法合成介孔生物活性玻璃与含铜介孔生物活性玻璃,通过扫描电镜、透射电镜、能谱分析和X射线衍射等手段表征材料的形貌、结构和成分及离子缓释性能。将介孔生物活性玻璃浸提液、含铜介孔生物活性玻璃浸提液分别与小鼠成纤维细胞L929共培养,通过活死染色、CCK-8实验评价材料的生物相容性。将两种材料浸提液分别与人脐静脉内皮细胞共培养,通过Transwell实验、划痕实验和CD31免疫荧光染色评价材料的促血管形成性能。将两种材料浸提液分别与小鼠骨髓间充质干细胞共培养,通过碱性磷酸酶染色(未加入成骨诱导液)、茜素红染色(加入成骨诱导液)评估材料的促成骨性能。结果与结论:①表征结果显示,介孔生物活性玻璃和含铜介孔生物活性玻璃均呈现紧密排列的颗粒状形貌,内部介孔结构相似,含铜介孔生物活性玻璃可持续释放铜离子;②活死染色与CCK-8实验结果显示,相较于介孔生物活性玻璃,含铜介孔生物活性玻璃可促进L929细胞的增殖,具有良好的生物相容性;③Transwell实验、划痕实验和CD31免疫荧光染色结果显示,相较于介孔生物活性玻璃,含铜介孔生物活性玻璃可促进人脐静脉内皮细胞的迁移与CD31蛋白表达,促进血管形成;④碱性磷酸酶染色与茜素红染色结果显示,含铜介孔生物活性玻璃的促成骨性能强于介孔生物活性玻璃。结果表明:含铜介孔生物活性玻璃具有优异的生物相容性和促血管形成及骨再生潜力。

关键词： 骨骼肌   线粒体生物合成   运动   腺苷酸活化蛋白激酶   过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α   蛋白激酶A   MAPKs   钙信号   工程化组织构建  

摘要： 背景:骨骼肌线粒体生物合成及其运动调控机制是目前的研究焦点。腺苷酸活化蛋白激酶、过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α、丝裂原活化蛋白激酶、钙调信号等通路于运动诱导的线粒体生物合成意义深远,关乎肌肉代谢优化、运动表现提升与代谢病预防。然而,各通路的相互作用、调控机制及其在运动对骨骼肌线粒体生物合成的综合效应尚不清楚。目的:探讨骨骼肌线粒体生物合成相关信号通路,精准解析运动在其中的诱导及调控细节,阐释运动激活信号通路促进线粒体生成与功能强化的原理,为改善肌肉代谢、提升运动效能、预防代谢疾病筑牢理论根基。方法:通过检索中国知网(CNKI)、万方、维普等中文数据库,以及PubMed、Web of Science等英文数据库,收集自建库至2024年8月发表的与骨骼肌线粒体生物合成及其调控机制相关的最新文献。结合多条信号通路的研究结果,系统梳理了运动对线粒体生物合成的调控机制,重点关注腺苷酸活化蛋白激酶、过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α、蛋白激酶A、丝裂原活化蛋白激酶、钙调信号通路的相互作用和协同机制。结果与结论:①骨骼肌线粒体生物合成是一个复杂的生物学过程,涉及多条信号通路的协同调控,旨在根据能量需求和外界应激的变化,优化骨骼肌的代谢能力、抗疲劳性以及整体运动表现,其核心机制包括腺苷酸活化蛋白激酶、过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α、丝裂原活化蛋白激酶等关键因子的相互作用和调节。②腺苷酸活化蛋白激酶通过感知细胞能量状态,激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α,促进线粒体生物合成。而过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α作为骨骼肌线粒体生物合成的主要调控因子,能够调节线粒体蛋白和DNA的合成,增强抗氧化应激反应,提升线粒体功能。③丝裂原活化蛋白激酶信号通路,特别是丝裂原活化蛋白激酶p38,在应激反应中通过激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α进一步促进线粒体生成。④此外,钙调信号通路和PKA信号通路亦在骨骼肌的代谢调节中扮演着重要角色。⑤运动能够通过激活上述多条信号通路,显著提高骨骼肌的线粒体生物合成能力,优化细胞的代谢效率,增强肌肉耐力,改善运动表现。⑥未来研究可聚焦于深入探讨腺苷酸活化蛋白激酶、过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α、丝裂原活化蛋白激酶和钙调信号在不同运动强度和模式下的交互机制;加强对不同年龄、性别及健康状况群体的研究;验证研究成果的普适性与群体特异性;挖掘新兴调控因子如FNIP1、PERM1的精细机制及其在运动干预中的潜力;以及推动运动健康研究成果向临床应用转化等。

关键词： 识别码   科研人员   生物医学文献   可重复性   生物医学领域   生物医学研究  

摘要： 在过去10年中,生物医学研究领域经历了诸多变化,特别是在提高研究质量和透明度方面。各种指南为科研人员提供了更为严谨的规范,确保了研究结果的可靠性和可重复性。2021年“提高卫生研究质量和透明度(EQUATOR)协作网”提出了一项指南“生物医学文献中研究资源的特定识别:研究资源识别码(RRID)”(Unique identification of research resources in the biomedical literature:the Resource Identification Initiative(RRID))。

摘要： 在过去10年中,生物医学研究领域经历了诸多变化,特别是在提高研究质量和透明度方面.各种指南为科研人员提供了更为严谨的规范,确保了研究结果的可靠性和可重复性.2021年"提高卫生研究质量和透明度(EQUATOR)协作网"提出了一项指南"生物医学文献中研究资源的特定识别:研究资源识别码(RRID)"(Unique identification of research resources in the biomedical literature:the Resource Identification Initiative(RRID)").RRID(研究资源识别码,Research Resource Identifier,RRID)是由FORCE 11("研究交流与数字学术未来"组织)小组于2014年推出的,其可有效解决生物资源的可重复性问题.