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纤毛在心脏发育和先天性心脏病中的作用及机制

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中国医学科学院学报 2020年第1期42卷 96-102页

作者：徐嘉琪杨雷申婕陈淳媛曾志辉欧阳喆深赵明一中南大学湘雅三医院儿科长沙410013 湖南师范大学医学院临床医学系长沙410000

纤毛是细胞表面的突起状细胞结构,几乎存在于每一类细胞。根据微管蛋白的组成结构及数量的不同,可以将纤毛分为运动纤毛和感觉纤毛两类,其中感觉纤毛又称非运动纤毛和初级纤毛。纤毛与内脏器官的发育及许多人体生理活动密切相关,已有研... 详细信息

纤毛是细胞表面的突起状细胞结构,几乎存在于每一类细胞。根据微管蛋白的组成结构及数量的不同,可以将纤毛分为运动纤毛和感觉纤毛两类,其中感觉纤毛又称非运动纤毛和初级纤毛。纤毛与内脏器官的发育及许多人体生理活动密切相关,已有研究证明,纤毛参与调控心脏左右房室结构的形成过程,并最终使心脏发育为不完全对称的左右房室腔。而先天性心脏疾病(CHD)是一类以心腔与流出道空间结构发育异常为特征的疾病,因此,纤毛在CHD的发病机制中起重要作用。心脏左右不对称结构的形成、细胞的极性及迁移均受纤毛调控,并主要通过纤毛转导信号通路来实现,明确纤毛转导信号通路对心脏发育的调控机制,可以为CHD的临床治疗提供新靶点和新思路,同时为CHD的产前筛查提供新的检测基因。本文总结了纤毛在心脏发育及CHD中作用及机制的最新研究进展。

关键词：纤毛心脏发育先天性心脏疾病信号通路

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纤毛成像技术的研究及应用进展

中华耳鼻咽喉头颈外科杂志 2021年第9期56卷 1013-1018页

作者：逄川刘晨杨仕明于宁陈雷解放军总医院耳鼻咽喉头颈外科医学部国家耳鼻咽喉疾病临床医学研究中心北京100853

黏液纤毛清除功能的主要作用是清除随空气吸入呼吸道的病原微粒。纤毛作为黏液纤毛清除的主要组成部分和动力来源,其功能障碍会导致多种鼻、咽及肺部疾病。近年来成像技术的发展对于纤毛结构和功能的研究起到了重要的推动作用。本文将... 详细信息

黏液纤毛清除功能的主要作用是清除随空气吸入呼吸道的病原微粒。纤毛作为黏液纤毛清除的主要组成部分和动力来源,其功能障碍会导致多种鼻、咽及肺部疾病。近年来成像技术的发展对于纤毛结构和功能的研究起到了重要的推动作用。本文将重点介绍成像技术在纤毛基础研究和临床应用领域的进展,主要包括经典的电子显微镜、高速显微摄影以及近年来兴起的光学相干断层扫描技术,并对纤毛的体内成像技术现状作一描述和展望。

关键词：光学相干断层扫描技术空气吸入成像技术功能障碍肺部疾病电子显微镜黏液纤毛清除纤毛

温度对厚壳贻贝(Mytilus coruscus)鳃组织纤毛结构及摄食率的影响机制研究

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海洋与湖沼 2024年第2期55卷 471-478页

作者：梁泽玮李伟业殷小龙徐羡孙闻婧王雪儿陈传悦廖智严小军张晓林浙江海洋大学海洋科学与技术学院浙江舟山316022 浙江省舟山市水产研究所浙江舟山316000

纤毛是着生在贻贝鳃上感知外界物理和化学信号并帮助食物转运的一类重要细胞结构,温度的变化会改变纤毛的形态和生理生化特征,从而影响贻贝的摄食行为。为探究不同温度下厚壳贻贝的摄食率变化,以及温度对纤毛的形态、酶活和相关基因表... 详细信息

纤毛是着生在贻贝鳃上感知外界物理和化学信号并帮助食物转运的一类重要细胞结构,温度的变化会改变纤毛的形态和生理生化特征,从而影响贻贝的摄食行为。为探究不同温度下厚壳贻贝的摄食率变化,以及温度对纤毛的形态、酶活和相关基因表达的影响,实验设置16、26和32℃三种温度处理厚壳贻贝,处理24h后测定1h内每个处理组的摄食率,同时采用组织学方法对各处理组鳃上的纤毛形态结构进行观察,并测定鳃组织的抗氧化酶活力和纤毛相关基因tekt1、tekt2、tekt3、tekt4、caf58、caf100、dnah、rsph99和ift74的表达变化。实验结果显示,32℃处理组厚壳贻贝的摄食率显著低于其他两组(P纤毛、侧纤毛以及纤毛细胞受损严重并部分脱落,血腔间隙破损暴露,而其余两组鳃上纤毛形态较为正常;不同温度处理下鳃组织的过氧化氢(H2O2)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活力呈现温度特异性;与16℃处理组相比,26℃处理组中除tekt4和ndah外其他7个纤毛相关基因表达均显著上调,32℃处理组除tekt1外其余8个基因表达均显著下调(P纤毛造成严重损伤,导致纤毛运动、纤毛再生和纤毛感知功能均受到一定程度的抑制,从而影响食物颗粒的运输,造成摄食率的降低。

关键词：厚壳贻贝温度纤毛摄食率细胞氧化损伤

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纤毛/鞭毛内运输调控精子发生

中华男科学杂志 2019年第3期25卷 195-201页

作者：张志兵王恒琦张玲武汉科技大学医学院公共卫生学院职业危害识别与控制湖北省重点实验室湖北武汉430065

纤毛/鞭毛内运输机制(IFT)在纤毛/鞭毛形成中发挥非常保守的作用,精子尾部鞭毛轴丝的发育与纤毛形成类似,均由纤毛内运输调控。在所有哺乳动物细胞中,精子尾部含有的鞭毛最长,但目前极少有研究关注IFT在精子鞭毛形成中的作用及其机制。... 详细信息

纤毛/鞭毛内运输机制(IFT)在纤毛/鞭毛形成中发挥非常保守的作用,精子尾部鞭毛轴丝的发育与纤毛形成类似,均由纤毛内运输调控。在所有哺乳动物细胞中,精子尾部含有的鞭毛最长,但目前极少有研究关注IFT在精子鞭毛形成中的作用及其机制。本文将讨论精子发生过程中IFT的作用及其在调控男性生殖健康中的重要性。

关键词：鞭毛内运输纤毛精子发生男性生育力

纤毛黏液结节性乳头状肿瘤/细支气管腺瘤概念的提出、诊断与生物学行为

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临床与实验病理学杂志 2020年第9期36卷 1073-1077页

作者：王晓亮笪冀平国家癌症中心/国家肿瘤临床医学研究中心/中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院深圳医院病理科深圳518116

国内外有关纤毛黏液结节性乳头状肿瘤(ciliated muconodular papillary tumor,CMPT)/细支气管腺瘤(bronchiolar adenoma,BA)的报道不断增加,但限于条件和对文献的解读,缺乏深入的研究工作与讨论,尚未形成自己的观点。本期报道的2例均显... 详细信息

国内外有关纤毛黏液结节性乳头状肿瘤(ciliated muconodular papillary tumor,CMPT)/细支气管腺瘤(bronchiolar adenoma,BA)的报道不断增加,但限于条件和对文献的解读,缺乏深入的研究工作与讨论,尚未形成自己的观点。本期报道的2例均显示典型的CMPT/BA形态学及免疫表型特征,可以确诊。国内外有许多相关病例报道,值得参阅和深入探究。鉴于此,结合笔者遇到的一些病例和文献复习作如下评述。

关键词：支气管腺瘤乳头状肿瘤病例报道生物学行为结节性黏液形态学纤毛

Atoh1过表达水平对异位耳蜗毛细胞样细胞的prestin表达及纤毛形态的影响

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复旦学报（医学版） 2020年第2期47卷 197-204页

作者：郑宇马锐迟放鲁赵萌复旦大学附属眼耳鼻喉科医院耳鼻喉科研究院上海200031 复旦大学附属眼耳鼻喉科医院耳鼻喉科上海200031 上海市听觉医学临床中心上海200031 国家卫生健康委员会听觉医学重点实验室上海200031 复旦大学附属眼耳鼻喉科医院实验中心上海200031

目的探讨Atoh1过表达水平对体外培养的耳蜗小上皮嵴区域毛细胞样细胞数量、prestin表达情况及其表面纤毛形态的影响。方法取出生后第1天的大鼠耳蜗中圈进行体外培养,之后采用不同浓度的带有Atoh1基因的腺病毒(含报告基因EGFP)进行转染,... 详细信息

目的探讨Atoh1过表达水平对体外培养的耳蜗小上皮嵴区域毛细胞样细胞数量、prestin表达情况及其表面纤毛形态的影响。方法取出生后第1天的大鼠耳蜗中圈进行体外培养,之后采用不同浓度的带有Atoh1基因的腺病毒(含报告基因EGFP)进行转染,检测腺病毒转染后不同时间点体外培养组织的Atoh1 mRNA相对表达量,同时观察小上皮嵴区域绿色荧光蛋白信号强度、毛细胞样细胞数量、毛细胞样细胞的prestin表达情况及其表面纤毛形态。结果带有Atoh1基因的腺病毒转染浓度越高,Atoh1的mRNA表达水平越高,小上皮嵴区域绿色荧光蛋白信号越强,同时该区域生成的毛细胞样细胞数量越多,表达prestin的毛细胞样细胞数量也越多(P纤毛由低到高排列,形态更为规则。结论Atoh1过表达水平与诱导生成的能够表达prestin的异位耳蜗毛细胞样细胞数量正相关,并且Atoh1过表达水平越高,这些细胞的表面纤毛形态越规则。

关键词： Atoh1 小上皮嵴 prestin 纤毛毛细胞样细胞

Cep78在果蝇纤毛形成和精子发生中的功能研究

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Cep78在果蝇纤毛形成和精子发生中的功能研究

作者：王亚茹山西大学

学位级别：硕士

纤毛是一种基于微管组装的、突出于细胞表面的毛发状细胞器,其结构和功能缺陷会导致多种人类遗传疾病。纤毛的发生是一个动态的过程,与细胞周期紧密相关。当细胞退出细胞分裂期进入静止期时,母中心粒转变成纤毛基体,起始纤毛的形成。纤... 详细信息

纤毛是一种基于微管组装的、突出于细胞表面的毛发状细胞器,其结构和功能缺陷会导致多种人类遗传疾病。纤毛的发生是一个动态的过程,与细胞周期紧密相关。当细胞退出细胞分裂期进入静止期时,母中心粒转变成纤毛基体,起始纤毛的形成。纤毛由中心体转变而来,中心体相关蛋白发生突变往往会导致纤毛相关疾病的发生。Cep78(Centrosomal Protein of 78 k Da)是哺乳动物中分子量约为78 k Da的中心体蛋白,其突变会导致纤毛相关疾病。但目前我们对Cep78调控纤毛形成的机制仍了解甚少,因此,对Cep78分子功能的研究能够为纤毛病的诊断和治疗提供参考,具有重要意义。黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)是细胞生物学和遗传学研究常用的经典模式生物,果蝇CG7886基因是哺乳动物Cep78的同源基因,关于CG7886的功能尚未有文献报道。本研究以黑腹果蝇为对象,分析Cep78在纤毛形成和精子发生方面的作用,以期揭示Cep78的分子功能。本研究主要分为三部分:第一部分:Cep78转基因果蝇的构建及亚细胞定位分析运用att P-Phi C31定点插入技术构建Cep78转基因果蝇品系。首先,构建含有att B位点和Cep78序列的重组质粒p JFRC2-Cep78-GFP,注射到带有att P位点的果蝇胚胎中,在Phi C31整合酶的作用下,Cep78-GFP序列被整合到果蝇的二号染色体上,最终获得红眼的Cep78转基因果蝇品系。其次,通过解剖Cep78转基因果蝇,对其触角和精巢进行免疫染色,利用激光共聚焦显微镜观察Cep78的亚细胞定位情况。结果显示,在感觉神经元纤毛中,Cep78定位在纤毛基部;在精巢中,Cep78定位在中心粒远端、纤毛过渡区和精子鞭毛上。第二部分:cep78敲除突变体果蝇的构建及表型分析运用CRISPR-Cas9基因编辑技术构建cep78敲除突变体果蝇品系。首先,构建了一对带有打靶序列的重组质粒p EASY-Blunt-g RNA,注射到Cas9背景的果蝇中,通过果蝇杂交和基因型鉴定,获得了大片段缺失突变体果蝇品系。基因测序和峰图比对显示,该突变体第277位上的碱基缺失导致Cep78产生移码突变,但其杂合突变体果蝇雄性不育,难以获得纯合突变体。为了避免可能的显性负性效应(dominant negative effect)的影响,用同样的方法构建了完全敲除型突变体,该突变体只保留了3个氨基酸。其次,对cep78敲除突变体表型进行分析,发现敲除型果蝇生殖能力完全丧失,爬行能力也有所降低,推测Cep78敲除导致纤毛结构被破坏,不能产生成熟的精子。因此,用透射电镜(TEM)对敲除型果蝇纤毛/鞭毛的超显微结构进行分析,结果显示,果蝇精子轴丝结构被破坏,线粒体衍生物形成异常,精子不能正常地单个化,导致雄性敲除型果蝇不育,但其感觉神经元纤毛结构并没有发现明显异常。因此,Cep78在果蝇精子发生中具有重要作用。第三部分:Cep78调控基体延伸及机制分析cep78敲除突变体的一个重要表型是精母细胞中心粒明显变短,表明其在基体延伸和成熟中发挥重要作用。鉴于果蝇unc(Uncoordinated)突变体和cep120(Centrosomal Protein of 120 k Da)突变体具有类似的表型,我们通过果蝇杂交和免疫荧光研究三者之间的关系,结果显示:1)当Unc被敲除后,Cep120的定位显著减弱且Cep78完全消失;2)当Cep120或Cep78被敲除后,Unc的定位不受影响;3)当Cep120被敲除后,Cep78的定位显著减弱,且在Cep78被敲除后Cep120的定位也显著减弱,说明Cep120和Cep78位于Unc下游共同调控基体延伸。为了验证Cep78与Unc和Cep120之间是否具有相互作用,进行了GST pull-down和免疫共沉淀实验,结果显示Cep78与Unc和Cep120之间可直接相互作用。本研究以黑腹果蝇为对象,明确了Cep78在纤毛中的定位情况,分析了cep78敲除突变体中纤毛/鞭毛超显微结构的变化,揭示了Cep78在精子形成过程中基体延伸方面的功能和具体机制,为进一步研究中心粒长度的严格控制机制提供了实验依据,为全面地揭示纤毛形成和精子发生机制奠定了基础,同时也为纤毛病的研究和治疗提供了借鉴。

关键词：黑腹果蝇纤毛精子发生 Cep78 基体延伸

基于钢网封装的“雕刻型纤毛”MEMS矢量水听器

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基于钢网封装的“雕刻型纤毛”MEMS矢量水听器

作者：陈鹏中北大学

学位级别：硕士

中北大学自主研制的MEMS矢量水听器具有体积小、功耗低、低频响应特性好优点,可被应用于拖曳阵,空投浮标,UUV等小型平台。经过多年的发展,通过在MEMS矢量水听器基础上集成压电陶瓷管作为标量通道的方式,设计了一种复合式MEMS矢量水听器... 详细信息

中北大学自主研制的MEMS矢量水听器具有体积小、功耗低、低频响应特性好优点,可被应用于拖曳阵,空投浮标,UUV等小型平台。经过多年的发展,通过在MEMS矢量水听器基础上集成压电陶瓷管作为标量通道的方式,设计了一种复合式MEMS矢量水听器,能解决水下定向时不能区分左右舷的问题,并且这种设计一直沿用。但是由于作为矢量采集通道的MEMS矢量水听器仍然存在灵敏度不够高、固有频率与灵敏度相互制约的问题。而作为标量通道的压电陶瓷管的引入会增大封装的体积,这导致了封装谐振频率降低,导致水听器的工作频带降低。复合式MEMS矢量水听器的的聚氨酯封装存在使得矢量通道低频灵敏度降低的问题。针对这三个问题,本论文通过优化MEMS矢量水听器纤毛以提高矢量通道的灵敏度,并一定程度上解决固有频率和灵敏度相互制约的问题。为复合式MEMS矢量水听器设计了新封装以加强工程应用能力。在以往的MEMS矢量水听器（CVH）设计中,通常考虑在纤毛上添加附着物以增加纤毛的受力面积,这提高了CVH的灵敏度但是会大大降低水听器的固有频率同时也给悬臂梁带来了更重的负担。本文设计了一种雕刻型纤毛MEMS矢量水听器（SCVH）,与圆柱纤毛相比具有相同的受力面积的同时具有更小的质量。这种雕刻型纤毛微结构相较于传统的CVH增加了水听器的灵敏度,并且保持了一定的工作带宽。复合式MEMS矢量水听器的聚氨酯封装在低频几乎不影响的标量通道的性能,但是矢量通道存在低频灵敏度（10-80Hz）损失以及工作带宽窄的问题。为了消除这两个问题,提出了一种不锈钢网帽结构和Parylene组合的新封装。钢网封装自身的谐振频率高于MEMS矢量水听器的谐振频率,因此不会使得MEMS矢量水听器的工作带宽降低。通过尺寸设计优化,也几乎不降低水听器的灵敏度,并且由于自身坚固也为复合式矢量水听器提供了足够的保护。针对这两种优化设计,主要工作内容包括复合式MEMS矢量水听器矢量部分敏感结构设计、理论分析、仿真分析。标量通道部分的理论分析与压电陶瓷管选型。然后介绍了复合式MEMS矢量水听器的矢量部分芯片加工工艺,复合式矢量水听器的制作。对刚网封装进行了仿真分析与尺寸设计,最后对复合式矢量水听器进行了灵敏度、指向性、耐静水压、振动试验、外场试验。证明了复合式MEMS矢量水听器有工程应用的潜力。

关键词：矢量水听器有限元仿真 MEMS 压电陶瓷管纤毛

纤毛在先天性心脏病发病中的作用和机制研究进展

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国际儿科学杂志 2022年第2期49卷 78-82页

作者：庄铨南(综述) 盛伟(审校者) 黄国英(审校者) 复旦大学附属儿科医院儿科研究所上海市出生缺陷防治重点实验室 201102

先天性心脏病(congenital heart disease,CHD)是最常见的先天性疾病之一,主要指胎儿于胚胎发育期受到各类异常因素影响而导致的心血管发育异常。研究发现,心血管功能结构的正常发育需要准确的左右轴不对称定位,纤毛作为体内物质代谢与... 详细信息

先天性心脏病(congenital heart disease,CHD)是最常见的先天性疾病之一,主要指胎儿于胚胎发育期受到各类异常因素影响而导致的心血管发育异常。研究发现,心血管功能结构的正常发育需要准确的左右轴不对称定位,纤毛作为体内物质代谢与信号传导的重要环节,纤毛结构功能障碍可能通过影响胚胎发育期人体器官、组织左右轴定位分布,从而参与CHD的发病过程。因此,深入理解纤毛在CHD中的作用、分子机制及相关调控基因,可为临床工作提供准确诊断及治疗方案,以获得更好的预后。该文将对纤毛在CHD发病中的作用及机制进行综述。

关键词：纤毛先天性心脏病原发性纤毛运动功能障碍信号通路