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尿道下裂的病因学:遗传变异的系统回顾

中国生物化学与分子生物学报 2024年第5期40卷 598-609页

作者：付媛李建婷彭志伟山西医科大学基础医学院生物化学与分子生物学教研室出生缺陷与细胞再生山西省重点实验室太原030001 煤炭环境致病与防治教育部重点实验室太原030001

尿道下裂以尿道口位置异常为特征,是男性中第二常见的先天性异常疾病。其发病率逐年上升,成为我国第四大出生缺陷疾病,不仅给患者带来了生理和心理上的双重困扰,其手术修复和长期的术后管理也占用了大量的社会经济及医疗资源。尿道下裂... 详细信息

尿道下裂以尿道口位置异常为特征,是男性中第二常见的先天性异常疾病。其发病率逐年上升,成为我国第四大出生缺陷疾病,不仅给患者带来了生理和心理上的双重困扰,其手术修复和长期的术后管理也占用了大量的社会经济及医疗资源。尿道下裂既可以是孤立性的,也可以作为综合征的一种表现形式存在。现阶段,用于定义和评估尿道下裂的方法多种多样,为了护理和手术方法的标准化,制定统一的分类标准势在必行。在人类中,阴茎结构的正常发育经历了早期的雄激素非依赖性阶段和晚期的雄激素依赖性性分化阶段,除了遗传改变外,内分泌或外部环境的影响,都可能导致阴茎发育基本要素的损伤或缺失,进而诱发尿道下裂。因此,该病是遗传、内分泌、环境因素及其相互作用的结果,通常认为遗传因素比其他因素更为重要。本文基于不同的人群队列,主要从经典遗传的基因变异方面来阐明尿道下裂的发病原因,回顾了影响生殖结节生长和分化、性腺发育和睾丸分化、雄激素和雌激素产生等正常生物学过程的相关基因,涉及了基因多态性、单核苷酸多态性和拷贝数变异等多种遗传变异,在此基础上总结了与人类尿道下裂相关的候选基因。本文将为尿道下裂的筛查、干预及临床治疗提供理论依据,为提高出生人口质量做出贡献。

关键词：尿道下裂阴茎发育基因变异

神经管闭合的新见解:叶酸不应答型神经管畸形

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中国生物化学与分子生物学报 2024年第5期40卷 575-587页

作者：任文彬李建婷解军山西医科大学基础医学院生物化学与分子生物学教研室出生缺陷与细胞再生山西省重点实验室太原030001 山西医科大学煤炭环境致病与防治教育部重点实验室太原030001

神经管畸形(neural tube defects,NTDs)是一种常见的、严重且复杂的先天性畸形,是遗传、营养和环境因素相互作用的结果。母体妊娠期补充叶酸(folic acid,FA)已被证明是一种非常有效的策略,常用于部分NTDs的初级预防。然而,仍有一部分NTD... 详细信息

神经管畸形(neural tube defects,NTDs)是一种常见的、严重且复杂的先天性畸形,是遗传、营养和环境因素相互作用的结果。母体妊娠期补充叶酸(folic acid,FA)已被证明是一种非常有效的策略,常用于部分NTDs的初级预防。然而,仍有一部分NTDs病例对FA治疗具有抵抗性,称为“FA不应答型NTDs”或“FA抵抗型NTDs”。FA不应答型NTDs的病因复杂,涉及遗传、营养、环境及母体相关因素。本文综述了叶酸不应答型NTDs的相关遗传、营养、环境及母体等风险因素,并揭示了其致病机制的研究进展。其中,遗传因素主要从小鼠突变体及品系、叶酸一碳代谢基因、关键凋亡基因三方面展开阐述,为该类患儿的产前诊断提供了可能的遗传检测位点。营养因素方面,本文主要聚焦目前已报道的肌醇和蛋氨酸,解释其对该种疾病潜在的干预机制,为NTDs患者早期营养干预提供新方向。此外,本文还探讨了叶酸一碳代谢中的辅助因子-维生素B12参与叶酸不应答型NTDs发生的可能机制,增加叶酸联合其他维生素治疗出生缺陷的可能性。最后,本文还综述了环境因素和母体因素在叶酸不应答型NTDs中的研究进展,为高危人群提供孕早期健康指导。总之,本文综述了叶酸不应答型NTDs的相关风险因素及其致病机制的研究进展,为当下该种疾病及同类型出生缺陷的防治提供新的见解。

关键词：神经管畸形肌醇小鼠模型叶酸卷尾

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出生缺陷与细胞再生专栏导读

中国生物化学与分子生物学报 2024年第5期40卷 573-574页

作者：解军山西医科大学基础医学院生物化学与分子生物学教研室煤炭环境致病与防治教育部重点实验室出生缺陷与细胞再生山西省重点实验室太原030001

预防出生缺陷是提高人口质量的重要手段。出生缺陷是新生儿先天机体或功能的异常,表现在身体、智力或对社会的影响。中国儿童人口基数庞大,随着国家生育政策的调整,预防出生缺陷显得尤为重要。多数出生缺陷的致病原因及发病机制还没有明... 详细信息

预防出生缺陷是提高人口质量的重要手段。出生缺陷是新生儿先天机体或功能的异常,表现在身体、智力或对社会的影响。中国儿童人口基数庞大,随着国家生育政策的调整,预防出生缺陷显得尤为重要。多数出生缺陷的致病原因及发病机制还没有明晰,有效的治疗和干预策略更亟待研究与开发。本专栏聚焦“出生缺陷与细胞再生”,汇集了山西医科大学、首都儿科研究所、北京工业大学等专家的5篇相关综述及五篇研究论文,旨在为该研究方向的学者提供科学知识资源和研究参考。

关键词：北京工业大学出生缺陷细胞再生研究与开发人口基数干预策略山西医科大学人口质量

野生稻CBF/DREB1转录因子的鉴定与生物信息学分析

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草业学报 2024年第6期33卷 126-144页

作者：霍晨敏袁敏张宝文王瑞菊河北经贸大学生物科学与工程学院河北石家庄050061 分子细胞生物学教育部重点实验室河北省细胞生物学基础学科研究中心河北省细胞信号与环境适应协同创新中心河北省分子细胞生物学重点实验室河北师范大学生命科学学院河北石家庄050024 华北理工大学生命科学学院河北唐山063210

低温冷害是限制栽培稻地域分布和产量的重要因素之一,严重影响我国的粮食安全。以CBF/DREB1为核心的C-重复结合因子-冷调节基因(CBF-COR)途径是水稻适应低温的重要信号传导途径。基于稻属9种植物的全基因测序结果和隐马尔可夫模型(HMM)... 详细信息

低温冷害是限制栽培稻地域分布和产量的重要因素之一,严重影响我国的粮食安全。以CBF/DREB1为核心的C-重复结合因子-冷调节基因(CBF-COR)途径是水稻适应低温的重要信号传导途径。基于稻属9种植物的全基因测序结果和隐马尔可夫模型(HMM)搜索,共鉴定出71个CBF/DREB1基因序列。所有基因均无内含子,由单个外显子组成。大部分DREB1s呈弱酸性,所有DREB1s亲水性平均值1,受到正选择压力。旁系同源基因之间启动子顺式元件种类和数量差异较大,直系同源基因的启动子顺式元件种类和数量很相似。对日本晴、93-11和东乡野生稻7 d幼苗4℃冷处理2 h的实时荧光定量PCR分析发现早期冷响应基因可分为激活型(DREB1A/1B/1C/1E/1F/1G/1H)和抑制型(DREB1D/1I/1J)。在日本晴、93-11和东乡野生稻冷激活型基因中,DREB1B/1G/1H均是冷处理后响应最快的一级冷响应因子,且启动子均含有至少一个拷贝的CAMTA转录因子结合元件CM2(CCGCGT)。OrDREB1B/1C/1E/1F/1G/1H在东乡野生稻4℃冷处理4 h后的表达量均高于栽培稻同源基因的表达量。9种稻属植物的CBF/DREB1基因亚家族的分子进化分析结果为低温抗性基因的挖掘和利用提供了前期基础。

关键词：野生稻 CBF/DREB1 保守基序选择压力启动子分析

诱导多能干细胞来源的间充质干细胞的治疗潜力与应用风险

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中国生物化学与分子生物学报 2024年第5期40卷 656-663页

作者：赵陶然侯文怡王梦薇赵虹刘志贞煤炭环境致病与防治教育部重点实验室出生缺陷与细胞再生山西省重点实验室山西医科大学基础医学院太原030001

诱导多能干细胞衍生的间充质干细胞(iMSC)已被提出作为原代间充质干细胞(MSC)的替代来源,在疾病治疗相关研究中也显示出多种优势。但是iMSC更适用于何种疾病类型,以及是否具有潜在的风险均未被充分阐明。本研究利用公共数据库中的高通... 详细信息

诱导多能干细胞衍生的间充质干细胞(iMSC)已被提出作为原代间充质干细胞(MSC)的替代来源,在疾病治疗相关研究中也显示出多种优势。但是iMSC更适用于何种疾病类型,以及是否具有潜在的风险均未被充分阐明。本研究利用公共数据库中的高通量测序数据,将iMSC与骨髓源的MSC(BM-MSC)、脂肪源的MSC(AD-MSC)和脐带源的MSC(UC-MSC)进行对比,通过不同生物信息学方法,包括差异表达基因分析、功能富集分析、蛋白质相互作用网络分析及CMap数据库筛选,结果表明,iMSC具有独特的基因转录特征,与3种常用的MSC在基因表达上存在显著差异,特别是在神经、肌肉发育和免疫调节相关基因表达上;差异基因的功能富集分析进一步证实,iMSC在神经相关疾病治疗中表现出潜在优势,同时具有较低的免疫原性,但也存在较高的成瘤性风险;通过CMap数据库分析,识别了可能抑制iMSC成瘤性的基因靶点和小分子抑制剂,为降低iMSC应用风险提供了可能的策略。综上所述,iMSC作为细胞治疗的潜在来源,在神经疾病治疗中具有潜在优势,但其安全性需通过更多实验和临床研究来验证。

关键词：诱导多能干细胞间充质干细胞细胞治疗

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组蛋白修饰在先天性心脏病中的作用

中国生物化学与分子生物学报 2024年第5期40卷 588-597页

作者：李璐李建婷山西医科大学基础医学院生物化学与分子生物学教研室山西医科大学出生缺陷与细胞再生山西省重点实验室山西医科大学煤炭环境致病与防治教育部重点实验室山西医科大学山西省临床级细胞治疗转化中试基地太原030001

先天性心脏病(congenital heart disease,CHD)是包括心肌壁、瓣膜和主要血管缺陷在内的心脏先天性结构异常疾病。虽然胚胎发生过程中的基因突变和异常基因表达等遗传因素会导致CHD,但这些只能解释一部分CHD的发病原因。表观遗传中的组... 详细信息

先天性心脏病(congenital heart disease,CHD)是包括心肌壁、瓣膜和主要血管缺陷在内的心脏先天性结构异常疾病。虽然胚胎发生过程中的基因突变和异常基因表达等遗传因素会导致CHD,但这些只能解释一部分CHD的发病原因。表观遗传中的组蛋白修饰在CHD中的研究越来越多,提示其在CHD发病机制中愈发重要。随着基于质谱的蛋白质组学技术发展,一系列新型组蛋白翻译后修饰,包括琥珀酰化、糖基化、乳酸化和β-羟基丁酰化等在疾病中发挥的作用被揭示,而这些新型修饰如何调控CHD的发生发展过程中的基因表达以及病理进程并不得知。本文将分别从经典组蛋白修饰和新型组蛋白修饰出发阐述不同的组蛋白修饰参与调控心脏发育基因的作用机制,以期揭示组蛋白驱动的表观遗传机制在CHD病因学中的重要性,也为CHD的临床治疗及时预防提供理论依据。

关键词：组蛋白修饰先天性心脏病表观遗传

低叶酸和维甲酸诱导神经管畸形小鼠模型胎脑的转录物组学分析

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中国生物化学与分子生物学报 2024年第5期40卷 638-646页

作者：曹志华谷小龙解琪李建婷方爱莉刘志贞山西医科大学基础医学院生物化学与分子生物学教研室出生缺陷与细胞再生山西省重点实验室太原030001 煤炭环境致病与防治教育部重点实验室太原030001 山西医科大学第三医院(山西白求恩医院山西医学科学院同济山西医院)麻醉科太原030000

神经管畸形(neural tube defects,NTDs)是一类中枢神经系统相关的重大出生缺陷型疾病。随着孕龄期妇女叶酸增补政策的推广,其发病率逐年下降致临床标本不易获取,因此,建立可靠的动物模型来研究NTDs的致病机制尤为重要。本研究分别通过... 详细信息

神经管畸形(neural tube defects,NTDs)是一类中枢神经系统相关的重大出生缺陷型疾病。随着孕龄期妇女叶酸增补政策的推广,其发病率逐年下降致临床标本不易获取,因此,建立可靠的动物模型来研究NTDs的致病机制尤为重要。本研究分别通过低叶酸联合甲氨蝶呤(methotrexate,MTX)建立的诱导NTDs小鼠模型和维甲酸(retinoic acid,RA)诱导建立的NTDs小鼠模型,对NTDs胎鼠脑组织进行转录物组测序(transcriptome sequencing,RNA-seq)并分析差异表达谱,最后,通过实时荧光定量PCR(real-time quantitative polymerase chain reaction,RT-qPCR)进行结果验证。结果显示,低叶酸联合MTX诱导的胎鼠NTDs发生率为21.7%;RA诱导的胎鼠出现了强烈的致畸现象,畸形率为73.2%。相比正常胎鼠,低叶酸联合MTX诱导的NTDs小鼠组筛选出1443个差异表达基因(differentially expression genes,DEGs);RA诱导NTDs小鼠组筛选出3070个DEGs。对DEGs进行生物信息学分析,GO富集显示,上调基因主要参与前后轴发育、区域化和模式分化过程等生物学过程;KEGG富集显示,上调基因与心肌收缩、心肌病、神经活性配体-受体相互作用等信号通路相关。对2种模型鼠的DEGs进行Veen交集分析,结果显示,共有132个DEGs在2组模型中显著上调,其中包括Hox基因家族。通过RT-qPCR进行验证,发现与RNA-seq的结果一致。本研究对2种NTDs小鼠胎脑进行RNA-seq和差异表达谱分析,发现Hox的异常表达可能导致了NTDs的发生,为后续发病机制的研究提供了探索与思考。

关键词：神经管畸形转录物组测序叶酸维甲酸同源盒基因

神经元-星形胶质细胞代谢偶联在糖尿病认知障碍中的作用研究进展

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中华糖尿病杂志 2024年第7期16卷 819-822页

作者：谢皓然赵海峰山西医科大学公共卫生学院营养与食品卫生学教研室、煤炭环境致病与防治教育部重点实验室太原030001

糖尿病作为最常见的代谢性疾病之一,可损害包括大脑在内的多个器官,已成为全球范围内重要的公共卫生问题。约60%~70%的糖尿病患者存在认知障碍,且糖尿病引起认知障碍与脑组织中物质代谢紊乱密切相关。星形胶质细胞作为大脑中最丰富的胶... 详细信息

糖尿病作为最常见的代谢性疾病之一,可损害包括大脑在内的多个器官,已成为全球范围内重要的公共卫生问题。约60%~70%的糖尿病患者存在认知障碍,且糖尿病引起认知障碍与脑组织中物质代谢紊乱密切相关。星形胶质细胞作为大脑中最丰富的胶质细胞,在糖代谢、脂质代谢、氨基酸代谢及神经营养因子代谢等多方面支持神经元的正常功能,该文对糖尿病认知障碍中的神经元-星形胶质细胞代谢偶联异常进行综述,为精准防治糖尿病认知障碍提供新靶点。

关键词：糖尿病神经元-星形胶质细胞代谢偶联胰岛素抵抗葡萄糖代谢脂质代谢氨基酸代谢

NF-κB/NLRP3信号通路在急性睡眠剥夺致小鼠焦虑抑郁样行为中的调控作用

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现代预防医学 2024年第10期51卷 1852-1859+1871页

作者：潘芸王洁张文平张英英山西医科大学公共卫生学院流行病学教研室煤炭环境致病与防治教育部重点实验室

目的探讨NF-κB/NLRP3信号通路在急性睡眠剥夺致小鼠焦虑抑郁样行为中的调控作用。方法选取48只8周龄雄性C57BL/6J小鼠，随机分为4组：对照组(CON)、抑制剂组(lithium chlo-ride, LiCl)、睡眠剥夺组(sleep deprivation, SD)和睡眠剥夺... 详细信息

目的探讨NF-κB/NLRP3信号通路在急性睡眠剥夺致小鼠焦虑抑郁样行为中的调控作用。方法选取48只8周龄雄性C57BL/6J小鼠，随机分为4组：对照组(CON)、抑制剂组(lithium chlo-ride, LiCl)、睡眠剥夺组(sleep deprivation, SD)和睡眠剥夺+抑制剂组(SD+LiCl),每组12只。采用多平台水环境改良法(modified multiple platform method, MMPM)构建小鼠急性睡眠剥夺模型，利用高架十字迷宫实验、旷场实验、悬尾实验和强迫游泳实验评估小鼠焦虑抑郁样行为学改变，HE染色观察小鼠海马组织病理学改变，RT-PCR法检测小鼠核因子κB(Nuclear factor kappa B,NF-κB)、核苷酸结合寡聚化结构域样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NOD-like receptor thermal protein domain associated protein3,NLRP3)的mRNA表达。结果与CON组相比，SD组小鼠体重、海马重量、海马脏器系数均显著降低(F=0.452,P=0.006;F=6.553,P=0.009;F=1.428,P=0.001)。在旷场实验中，与CON组相比，LiCl组进入中心区域次数无统计学差异(F=5.084,P=0.744),SD组显著减少(F=0.028,P=0.017)。在高架十字迷宫实验中，与CON组相比，LiCl组进入开放臂时间无统计学意义(F=0.09,P=0.113),SD组显著减少(F=0.085,P=0.011)。强迫游泳实验结果显示，与CON组相比，LiCl组小鼠不动时间无统计学差异(F=3.422,P=0.260)。悬尾实验表明，与CON组相比，SD组悬尾不动时间显著增加(F=11.218,P=0.005)。HE染色结果显示，与CON组相比，SD组以及SD+LiCl组小鼠海马组织均出现显著病理学改变。RT-PCR结果表明，与CON组相比，LiCl组NF-κB和NLRP3的mRNA表达无统计学差异(F=4.629,P=0.147;F=15.555,P=0.107),而SD组均显著增高(F=6.969,P<0.001;F=15.833,P=0.017)。结论 NF-κB/NLRP3通路可能在SD致小鼠焦虑抑郁样行为的发生过程中发挥调控作用。

关键词：急性睡眠剥夺焦虑样行为抑郁样行为 NF-κB/NLRP3通路氯化锂