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基于Fortran语言的地球外辐射带电子三维数据同化建模

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地球物理学报 2024年第4期67卷 1285-1298页

作者：罗陶荣曹兴马新付松倪彬彬王晓宇雷源武汉大学电子信息学院空间物理系武汉430072

开发地球电子辐射带的数据同化模型,对于理解辐射带电子的动态演化过程和辐射带空间天气预报具有重要意义.结合范阿伦卫星的辐射带电子观测数据和外辐射带三维扩散模型,采用卡尔曼滤波算法,本文开发了基于Fortran语言的外辐射带电子三... 详细信息

开发地球电子辐射带的数据同化模型,对于理解辐射带电子的动态演化过程和辐射带空间天气预报具有重要意义.结合范阿伦卫星的辐射带电子观测数据和外辐射带三维扩散模型,采用卡尔曼滤波算法,本文开发了基于Fortran语言的外辐射带电子三维数据同化模型(Three-dimensional Data Assimilative Model of Outer Radiation belt Electrons,简称TDAMORE),实现对L^(*)=3~7、能量范围为0.1~5 MeV、投掷角范围为5°~90°的外辐射带电子时空变化过程的三维重构.通过对2018年8月期间外辐射带电子通量演化过程的重构,证实TDAMORE模型可以较好地重现不同能量和不同投掷角电子通量在磁暴前后的演化特征.通过分析电子通量的观测和同化结果之间的相关系数、平均误差、平均绝对误差和均方误差,发现对于能量低于4 MeV的电子,观测与同化结果之间的相关系数基本大于0.8且误差相对较低.而对于更高能量的电子,观测与同化结果之间的误差相对较高,这可能是同化模型忽略了电磁离子回旋波对电子的散射损失导致的.

关键词：地球外辐射带电子通量三维数据同化范阿伦卫星 Fortran语言

哨声模合声波对辐射带电子扩散系数的多维建模及损失时间尺度建模研究

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地球物理学报 2024年第5期67卷 1679-1698页

作者：张琼月马新郭德宇付松倪彬彬武汉大学电子信息学院空间物理系武汉430072

哨声模合声波是地球内磁层中一种典型的等离子体电磁波动,对辐射带电子动态演化起着至关重要的作用.合声波可以与外辐射带电子发生相互作用,将电子散射至损失锥进而沉降至大气;此外合声波也能将几十keV的电子加速到几MeV,是辐射带相对... 详细信息

哨声模合声波是地球内磁层中一种典型的等离子体电磁波动,对辐射带电子动态演化起着至关重要的作用.合声波可以与外辐射带电子发生相互作用,将电子散射至损失锥进而沉降至大气;此外合声波也能将几十keV的电子加速到几MeV,是辐射带相对论电子的重要来源.因此,快速准确地计算合声波对辐射带电子的扩散系数,对于优化地球辐射带动理学建模并深入理解电子通量的演化机制具有重要作用.本研究利用Full Diffusion Code(FDC)定量计算了典型合声波波模对辐射带电子的弹跳平均投掷角、能量和交叉扩散系数,并建立了地球内磁层空间中L为2~7、背景环境参数α^(*)为1~13,投掷角α_(eq)为0°~90°、能量Ek为10 eV~10 MeV的电子散射系数矩阵数据库.在此基础上通过线性插值方法可以快速得到不同L和α^(*)参数条件下的合声波对辐射带电子的扩散系数,并计算相对误差验证应用线性插值方法的合理性和准确性.基于扩散系数矩阵数据库,本研究还计算了合声波散射辐射带电子的损失时间尺度,建立了以L、α^(*)和Ek为输入参数的电子损失时间尺度经验模型,从而可以快速获取合声波散射电子的损失时间尺度.结果表明,扩散系数矩阵数据库构建和线性插值方法的使用大幅度减少了获取不同L和α^(*)对应的扩散系数所需时间,同时建立的三维损失时间尺度经验模型可快速得到不同L、α^(*)和Ek所对应合声波散射辐射带电子的损失时间尺度,这些结果提高了地球辐射带动理学建模效率,对于空间天气预报具有重要意义.

关键词：波粒相互作用合声波辐射带电子扩散系数损失时间尺度

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初始大扰动条件下双流系统的粒子相空间振荡

地球物理学报 2024年第1期67卷 1-11页

作者：焦鹿怀付松倪彬彬张援农武汉大学电子信息学院空间物理系武汉430072

双流系统产生的不稳定性过程是近地空间中常见的等离子体不稳定性现象.地球磁尾、等离子体片边界层、地球弓激波、太阳风、极隙区和极光加速区观测到的静电孤立波被认为是由双流不稳定性产生.地球空间环境并非均匀稳态,因此对双流系统... 详细信息

双流系统产生的不稳定性过程是近地空间中常见的等离子体不稳定性现象.地球磁尾、等离子体片边界层、地球弓激波、太阳风、极隙区和极光加速区观测到的静电孤立波被认为是由双流不稳定性产生.地球空间环境并非均匀稳态,因此对双流系统演化过程的研究往往需要考虑初始的扰动.利用所建立的动理论粒子云模型方法,我们研究了初始大扰动下双流系统的不稳定性现象,发现初始大扰动条件下粒子相空间产生振荡现象,且振荡频率与初始扰动的空间波数有关,电场与电场能量也存在该频率成分.通过线性理论,求解出了粒子相空间振荡频率.它与粒子云模拟得到的频率一致.该频率为朗缪尔振荡频率的基础之上叠加一个与初始扰动的空间波数有关的频率偏移量.我们改变等离子体频率,进一步验证了上述结论.该研究结果表明初始扰动能够对双流系统的不稳定性现象产生重要影响,对于加深理解地球磁层中双流系统的演化过程有重要参考意义.

关键词：双流不稳定性粒子云模拟初始扰动线性理论

岩藻糖基转移酶8抑制剂2FF在多柔比星治疗肿瘤中的协同增效作用与机制

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生物化学与生物物理进展 2024年

作者：谢志东章晓联武汉大学泰康医学院(基础医学院)免疫学系过敏与免疫相关疾病湖北省重点实验室

目的化疗是当前癌症治疗的重要治疗手段之一，但化疗过程中多药耐药性的产生及副反应的发生严重限制了其应用，因此化疗常与其他药物或疗法联合应用。在已经鉴定的13个人类岩藻糖基转移酶（focosyltransferases，FUTs）中，alpha-(1，6... 详细信息

目的化疗是当前癌症治疗的重要治疗手段之一，但化疗过程中多药耐药性的产生及副反应的发生严重限制了其应用，因此化疗常与其他药物或疗法联合应用。在已经鉴定的13个人类岩藻糖基转移酶（focosyltransferases，FUTs）中，alpha-(1，6)-Fucosyltransferase （FUT8）是唯一负责核心岩藻糖基化的酶。核心岩藻糖基化在癌症的发生、转移及化疗耐药中有着重要作用，通过抑制FUT8是一种潜在逆转多药耐药的方法。本研究旨在探究FUT8的小分子抑制剂2-deoxy-2-fluoro-L-fucose（2FF）联合化疗药物多柔比星（doxorubicin，DOX）治疗恶性肿瘤的可行性。方法凝集素印迹实验检测2FF、DOX或二者联合对肿瘤细胞核心岩藻糖基化水平的影响。通过CCK8法、Transwell侵袭实验探究2FF与DOX联合作用对人肝癌细胞HepG2及小鼠结肠癌细胞CT26细胞活性或侵袭的影响；通过流式细胞术检测2FF、DOX或二者联合对Hepg2细胞表面程序性死亡受体配体1（programmed cell death 1 ligand 1， PD-L1）表达的影响；构建BABL/c小鼠结肠癌细胞皮下荷瘤模型以探究2FF与DOX联合作用对肿瘤生长的抑制作用。结果在本研究中，证实FUT8的抑制剂2FF能有效抑制HepG2及CT26细胞核心岩藻糖基化水平，而DOX可增强HepG2细胞核心岩藻糖基化水平，并且2FF可抑制这一作用。2FF能够有效增强HepG2及CT26细胞对DOX的敏感性。此外，2FF联合DOX可协同抑制HepG2细胞的侵袭能力。在体内水平，2FF联合DOX可增强对BALB/c小鼠CT26皮下荷瘤模型的疗效，但二者联合造成小鼠体重的下降。此外，DOX可引起HepG2细胞PD-L1表达上调，而2FF可削弱这一作用。结论 FUT8抑制剂2FF可抑制DOX对肿瘤细胞的核心岩藻糖修饰和PD-L1表达的促进作用，并增强DOX的抗癌作用。

关键词：核心岩藻糖基化 FUT8抑制剂化疗多柔比星多药耐药

钙池操纵的钙通道在屋尘螨诱导哮喘小鼠气道上皮屏障破坏中的作用

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武汉大学学报（医学版） 2024年第1期45卷 19-24页

作者：钟剑王畅畅戚世权马如雪曹灿胡家倩李永帅高亚东武汉大学中南医院过敏反应科湖北武汉430071 武汉大学基础医学院免疫学系湖北武汉430071

目的:研究钙池操纵的钙内流(SOCE)在哮喘小鼠气道上皮屏障破坏中的作用及可能机制。方法:建立屋尘螨(HDM)致敏的C57BL/6急性过敏性哮喘小鼠模型,分为正常对照组、哮喘模型组和SOCE阻断剂BTP-2干预的哮喘模型组,剔除造模过程中死亡鼠和... 详细信息

目的:研究钙池操纵的钙内流(SOCE)在哮喘小鼠气道上皮屏障破坏中的作用及可能机制。方法:建立屋尘螨(HDM)致敏的C57BL/6急性过敏性哮喘小鼠模型,分为正常对照组、哮喘模型组和SOCE阻断剂BTP-2干预的哮喘模型组,剔除造模过程中死亡鼠和肺泡灌洗失败小鼠,每组10只。肺组织HE染色评估肺组织炎症,酶联免疫吸附试验(ELISA)检测支气管肺泡灌洗液(BALF)中IL-13和血清中IgE水平。右旋糖酐通透性实验评估屏障通透性,肺免疫荧光及肺组织化学染色评估连接蛋白(ZO-1和occludin)的分布和表达,RT-PCR和Western Blot评估肺组织中连接蛋白的表达。结果:与正常对照组相比,HDM致敏的小鼠气道炎症加重,肺组织ZO-1、occludin的mRNA和蛋白表达水平显著降低,同时右旋糖酐通透性增高(P<0.0001);与哮喘模型组相比,BTP-2干预组小鼠气道炎症减轻,ZO-1、occludin的mRNA和蛋白表达水平较哮喘组增高,右旋糖酐通透性亦明显下降(P<0.0001)。结论:SOCE及其介导的钙信号可能参与了HDM诱导的小鼠气道上皮屏障的破坏。

关键词：屋尘螨气道上皮屏障钙池操纵的钙通道哮喘气道炎症

低聚木糖缓解DNFB诱导的特应性皮炎小鼠炎症性皮肤病及相关抑郁样行为(英文)

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食品科学 2024年

作者：方明玉汤柳李子墨聂婷婷陈少泽曹晓琴方振峰施璐胡松江汉大学医学院武汉大学人民医院药剂科

目的:探讨低聚木糖对2，4-二硝基氟苯(DNFB)诱导的特应性皮炎小鼠模型皮肤炎症、行为学特征、神经递质及肠道菌群的影响。方法:利用2，4-二硝基氟苯(DNFB)连续14天诱导建立小鼠特应性皮炎模型。SCOARD、ELISA、组织病理学和免疫组化分... 详细信息

目的:探讨低聚木糖对2，4-二硝基氟苯(DNFB)诱导的特应性皮炎小鼠模型皮肤炎症、行为学特征、神经递质及肠道菌群的影响。方法:利用2，4-二硝基氟苯(DNFB)连续14天诱导建立小鼠特应性皮炎模型。SCOARD、ELISA、组织病理学和免疫组化分析用于评估炎症和抑郁样行为。此外，采用高通量16S rRNA基因测序确定粪便中的肠道菌群组成。结果:与DNFB诱导的动物相比，低聚木糖处理减少了搔抓次数和皮肤厚度，减少了肥大细胞浸润，降低了IgE和辅助性T细胞因子水平。同时，低聚木糖处理减少了强迫游泳实验中的静止时间，增加了旷场实验中的总运动距离和中心区域的距离。此外，低聚木糖处理后，脑内5-羟色胺(5-HT)和多巴胺(DA)的表达增加。通过网络药理学分析，GO分析显示靶点主要富集在磷酸酶结合、调节白细胞分化，主要通过HIF-1和PI3K-Akt通路改善AD。通过16S rRNA基因测序研究、多样性指数和肠道微生物分类组成，我们发现DNFB诱导的特应性皮炎小鼠肠道菌群多样性的变化。一项比较研究发现，摄入低聚木糖改善了肠道微生物组，显著提高小鼠体内乳酸杆菌的浓度，同时降低拟杆菌的浓度。结论:低聚木糖可通过调节肠道稳态减轻炎症性皮肤病及其相关的抑郁样行为，是一种具有药用价值的营养功能成分。

关键词：特应性皮炎 16S rRNA肠道菌群分析低聚木糖抑郁样行为

假尿苷修饰体外转录mRNA在翻译过程中发生的+1核糖体框架移码

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中国生物化学与分子生物学报 2024年第3期40卷 269-273页

作者：于永利吉林大学基础医学院免疫系长春130021

为应对世界范围内的COVID-19疫情,假尿苷(Ψ)修饰的体外转录mRNA(Ψ-IVT-mRNA)被授权应用于SARS-Cov-2 mRNA疫苗。最近,Ψ-IVT-mRNA被发现在翻译蛋白质时发生核糖体“滞顿”,导致+1核糖体移码,在体外和体内翻译出异常的蛋白质。在接种SA... 详细信息

为应对世界范围内的COVID-19疫情,假尿苷(Ψ)修饰的体外转录mRNA(Ψ-IVT-mRNA)被授权应用于SARS-Cov-2 mRNA疫苗。最近,Ψ-IVT-mRNA被发现在翻译蛋白质时发生核糖体“滞顿”,导致+1核糖体移码,在体外和体内翻译出异常的蛋白质。在接种SARS-Cov-2 mRNA疫苗的人群,这种异常蛋白可能激发脱靶T细胞反应或抗体反应或产生其它意想不到的副作用。这一发现对研制有效“安全”的mRNA疫苗/药物有“警示”和指导意义。

关键词： SARS-CoV-2疫苗体外转录mRNA 假尿苷修饰核糖体框架移码

造血前列腺素D合酶功能及其在过敏性疾病中的作用

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中国生物化学与分子生物学报 2024年第2期40卷 180-187页

作者：樊易简刘羽辰初明北京大学医学部基础医学院免疫学系北京100191

造血前列腺素D合酶(hematopoietic prostaglandin D synthase,HPGDS)是一种谷胱甘肽转移酶,依赖于谷胱甘肽发挥活性作用,在巨核细胞系和多种免疫细胞中多有分布,广泛存在于多种组织,在过敏性疾病中发挥重要生物学功能。研究发现,HPGDS... 详细信息

造血前列腺素D合酶(hematopoietic prostaglandin D synthase,HPGDS)是一种谷胱甘肽转移酶,依赖于谷胱甘肽发挥活性作用,在巨核细胞系和多种免疫细胞中多有分布,广泛存在于多种组织,在过敏性疾病中发挥重要生物学功能。研究发现,HPGDS参与机体过敏反应的调控。HPGDS能够催化前列腺素H2(prostaglandin H2,PGH2)转化为前列腺素D2(prostaglandin D2,PGD2),PGD2和DP2受体结合,促进炎症因子的释放和过敏反应的发生。近年的研究发现,HPGDS在特应性皮炎(atopic dermatitis,AD)、食物过敏(food allergy)、过敏性鼻炎(allergic rhinitis)、过敏性哮喘(allelgic asthma)、嗜酸性食管炎(eosinophilic esophagitis,EoE)的发病中发挥重要作用,促进过敏反应和炎症性疾病的发生。HPGDS在不同疾病中发挥关键作用的细胞有所不同,HPGDS在特应性皮炎中的Th2细胞、过敏性哮喘中的肥大细胞、过敏性鼻炎和嗜酸性食管炎中的嗜酸性粒细胞中高表达,并在疾病的发生发展中发挥重要功能。值得注意的是,HPGDS可以作为治疗相关疾病的重要靶点,靶向HPGDS的药物,例如HQL-79、TAS-204、TAS-205、TFC-007等能够有效缓解存在HPGDS升高现象的多种过敏性疾病的症状。本文阐述了HPGDS的生物学功能,并综述了HPGDS在过敏性疾病中的重要作用和研究进展,以及HPGDS相关靶向药物研究,指出HPGDS在过敏性疾病发病中的重要性,为研发治疗过敏性疾病的药物提供新的思路。

关键词：造血前列腺素D合酶前列腺素D2 过敏性疾病 HPGDS抑制剂

iPS细胞向内皮分化过程中Wnt信号对组蛋白去乙酰化酶5的调控

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中国生物化学与分子生物学报 2024年第6期40卷 838-847页

作者：唐琦凯王雨晴张菲雨伍浩鹏张婉怡李涛湖南师范大学医学院检验系长沙410013 湖南师范大学医学院长沙410013

HDAC(histone deacetylase)是一类可对蛋白质进行去乙酰化修饰的表观修饰酶,通过改变细胞核内组蛋白乙酰化状态,调控启动子活化水平,从而影响下游基因的表达水平,但其在内皮分化过程中的表达变化尚不清楚。本研究利用3阶段法诱导hiPSCs... 详细信息

HDAC(histone deacetylase)是一类可对蛋白质进行去乙酰化修饰的表观修饰酶,通过改变细胞核内组蛋白乙酰化状态,调控启动子活化水平,从而影响下游基因的表达水平,但其在内皮分化过程中的表达变化尚不清楚。本研究利用3阶段法诱导hiPSCs向内皮细胞定向分化,利用qRT-PCR检测Ⅰ类HDAC(HDAC 1、2)、Ⅱ类HDAC(HDAC 4、5)基因的表达变化。研究发现,HDAC5分子在内皮分化中有着显著的表达变化,在中胚层分化阶段下调90%(P免疫印迹结果进一步证实,HDAC5蛋白在内皮分化过程中存在阶段性表达变化。机制研究中显示,HDAC5中胚层分化阶段的变化受Wnt信号调控。通过CHIR99021处理以及Wnt3a质粒过表达,激动Wnt信号通路,会引起HDAC5下调。通过IWP-2抑制Wnt信号通路,会促进HDAC5表达恢复。此外研究发现,HDAC5主要定位于细胞核,IWP-2恢复HDAC5表达,但大部分滞留在胞浆。进一步研究显示,中胚层分化阶段HDAC5下调与中胚层分化标志物BraT的表达启动相关。通过HDAC抑制剂BML210处理发现,其可以促进早期中胚层分化,干扰血管前体细胞的内皮分化,增强内皮晚期阶段分化。总体而言,内皮诱导分化过程中,HDAC5有着显著的阶段性表达改变。Wnt信号激活是调控HDAC5在中胚层分化阶段下调的主要机制。

关键词：人诱导多能干细胞内皮细胞组蛋白去乙酰化酶表达调控 Wnt信号