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产甘油假丝酵母25S rRNA甲基转移酶BMT5对乙酸胁迫耐受的影响及应用

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食品与发酵工业 2024年第1期50卷 1-6页

作者：周柳陆信曜宗红诸葛斌江南大学工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122 江南大学生物工程学院工业微生物及多元醇研究设计中心江苏无锡214122

挖掘功能基因,提升菌株环境胁迫耐受性,对高效利用纤维素水解液产乙醇至关重要。产甘油假丝酵母(Candida glycerinogenes)是具有多重抗逆性的工业菌株,经基因组文库筛选,获得能够提高酵母乙酸耐受性的rRNA甲基转移酶基因CgBmt5。在酿酒... 详细信息

挖掘功能基因,提升菌株环境胁迫耐受性,对高效利用纤维素水解液产乙醇至关重要。产甘油假丝酵母(Candida glycerinogenes)是具有多重抗逆性的工业菌株,经基因组文库筛选,获得能够提高酵母乙酸耐受性的rRNA甲基转移酶基因CgBmt5。在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中表达CgBmt5提高了乙酸耐受性,重组菌在胁迫下乙醇产量为60.5 g/L,提高17.7%。在***中过表达CgBmt5后,乙酸胁迫下乙醇产量提高17.6%,2种过表达的单位菌体产量、底物转化率、生产强度均有提高。进一步将***过表达菌应用于纤维素水解液发酵,乙醇产量提高71.7%,转化率提高65.0%,生产强度提高155.7%。乙酸胁迫下,过表达菌中脂质过氧化水平降低,且过氧化氢酶(catalase,CAT)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性增加;转录分析发现,Pfk1和Arg3基因上调,Gpd1和Cox3下调,表明CgBmt5可能通过降低脂质过氧化水平、提高SOD和CAT活性及影响糖代谢和精氨酸合成促进菌株的乙酸耐受和胁迫下的发酵能力。该研究为酵母的胁迫耐受机制和纤维素乙醇技术发展提供了新的生物材料。

关键词：产甘油假丝酵母基因筛选环境胁迫纤维素水解液 rRNA甲基转移酶

电荷分离和转移调控光催化剂稳定的Pickering乳液用于光-酶偶联催化

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第2期57卷 114-122页

作者：刘嘉立戴慧聪刘鑫任亦起王茂弟杨启华中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室辽宁大连116023 浙江师范大学化学与材料科学学院先进催化材料教育部重点实验室固体表面反应化学省重点实验室浙江金华321004 中国科学院大学北京100049

人类社会可持续发展面临的能源紧缺和环境污染等问题迫切需要化工生产向绿色、低碳转型.酶催化反应因具有高活性、高选择性、专一性和低能耗等优点,在化工和制药行业得到了广泛应用.其中,氧化还原酶催化反应是还原醇类、胺类、酮类、酸... 详细信息

人类社会可持续发展面临的能源紧缺和环境污染等问题迫切需要化工生产向绿色、低碳转型.酶催化反应因具有高活性、高选择性、专一性和低能耗等优点,在化工和制药行业得到了广泛应用.其中,氧化还原酶催化反应是还原醇类、胺类、酮类、酸类和无机底物的有效方法,该类反应通常需要采用还原型辅酶NAD(P)(H)作为还原剂,而NAD(P)(H)的昂贵价格严重制约了酶催化反应的工业化发展.受自然界中光合作用启发,光催化辅酶再生技术通过将酶催化与光催化技术耦合,旨在常温常压的温和反应条件下利用太阳能实现化学品的高效、绿色合成.迄今为止,虽然已有多种类型的光催化剂被用于光催化NAD(P)H再生,但电荷分离效率低、电子/质子转移效率低、有机底物在水溶液中的溶解度低以及酶失活等仍是光-酶偶联系统亟待解决的问题.针对酶失活的问题,研究人员通过Pickering乳液催化技术利用固体颗粒直接乳化两相体系,进而构建高效的生物催化反应体系,提高催化反应效率.Pickering乳液中固体乳化剂吸附在水油界面形成的稳固空间壳层不仅可以将酶限域,而且可以像在细胞中一样为酶提供合适的微环境和足够的自由度.另外,Pickering乳液的高反应界面也可以解决底物在反应相中溶解度低的问题,实现类似细胞的功能和长期连续流动的生物催化,是构建仿生微反应器的理想平台.本文采用电子传递介质固载化界面活性复合光催化剂为固体乳化剂,ADH和NAD+为生物催化单元,开发了一种基于Pickering乳液的人工光-酶偶联体系.针对光敏剂中电荷分离和转移以及光敏剂向NAD(P)H的电子转移效率低等问题,光催化体系采用溶胶凝胶法制备了具有异质结结构的共价聚合物-氧化钛复合材料光催化剂.共价聚合物和氧化钛之间的高界面面积有效地提高了电荷分离效率,共价聚合物含量优化后的光催化剂在可见光下NADH再生的TOF值可达5.5 mmol·g^(-1)·h^(-1),是对应纳米共价聚合物与无定形氧化钛物理混合物的27.5倍.随后进一步将电子传递介质[Cp^(*)Rh(bpy)H_(2)O]^(2+)(简称M)通过嫁接法固载到光催化剂上,电子传递距离的缩短和场效应有效促进了电荷分离以及光生电子从光催化剂到电子传递介质的传递,同时解决了电子传递介质回收繁琐和酶失活的问题.得到的光催化剂在可见光下催化NADH再生反应的TOF值为2.4 mmol·g^(-1)·h^(-1),远高于其对应的物理混合物.最后分别以长碳链硅烷修饰后具有界面活性的光催化剂为固体乳化剂,辅酶、酶以及牺牲剂为水相,正己烷及底物正丁醛为油相制备了光催化反应与酶催化反应偶联的Pickering乳液人工光-酶偶联体系.可见光下Pickering乳液有效催化还原正丁醛,在6 h内累积生成了16.1 mmol·L^(-1)的丁醇,相当于NADH再生循环14次.综上,本文以制备具有异质结结构的高效复合光催化剂为切入点,理性设计出了高效Pickering乳液光-酶偶联体系,为构建高效的光-酶偶联体系,缓解能源和环境危机、实现碳减排提供了一种有效策略.

关键词：光催化 NADH再生聚合物电子传递介质 Pickering乳液

干旱地区植物根际促生菌鉴定及促生和耐旱特性研究

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中国草地学报 2024年第9期46卷 87-95页

作者：李雪梅姚拓杨晓蕾李昌宁甘肃农业大学草业学院/草业生态系统教育部重点实验室甘肃兰州730070

本试验以干旱区3种植物为材料,利用选择性培养基从植物根际分离筛选具有固氮、溶磷、分泌植物激素及耐旱的菌株,进行16S rRNA分子生物学鉴定,并通过纸上发芽试验验证菌株促生效果,以期为干旱地区专用微生物菌肥提供优良菌种资源。结果表... 详细信息

本试验以干旱区3种植物为材料,利用选择性培养基从植物根际分离筛选具有固氮、溶磷、分泌植物激素及耐旱的菌株,进行16S rRNA分子生物学鉴定,并通过纸上发芽试验验证菌株促生效果,以期为干旱地区专用微生物菌肥提供优良菌种资源。结果表明:从3种植物根际共分离出37株菌株,其中兼具溶磷、固氮促生特性的占35.1%,菌株固氮酶活性介于17.92~169.74 nmol C2H4/(h·mL),溶无机磷量为13.39~363.31μg/mL,溶有机磷量为58.69~99.37μg/mL。选择12株固氮、溶磷能力较好的菌株进行分泌植物激素及耐旱特性测定,发现12株菌株均能分泌吲哚乙酸且分泌量为2.86~27.60μg/mL;大部分菌株也均能分泌玉米素和脱落酸,分泌量分别为1.75~7.78μg/mL、1.98~4.61μg/mL。从中筛选出特性优良的菌株5株,经鉴定菌株YB6和HC7分别为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和氧化微杆菌(Microbacterium oxydans),菌株HL7、HC9和HC3分别属于无色杆菌属(Achromobacter sp.)、苍白杆菌属(Ochrobactrum sp.)和叶杆菌属(Phyllobacterium sp.)。纸上发芽试验结果显示,5株植物根际促生菌既能促进种子的萌发,又能缓解干旱胁迫对种子生长的抑制作用,其中,菌株YB6和HC9对种子的萌发和生长效果较为突出,具有作为微生物肥料菌种资源在干旱区应用的潜力。

关键词：植物根际促生菌抗旱性植物激素溶磷固氮发芽试验

磁性壳聚糖固定化皱褶假丝酵母脂肪酶催化酸化油生产脂肪酸

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中国油脂 2024年第10期49卷 40-46页

作者：张萍波滕士奇王鹏飞范修霖严琴范明明江南大学化学与材料工程学院合成与生物胶体教育部重点实验室江苏无锡214122 南通金利油脂工业有限公司江苏南通226017

为了探索和建立生物催化在油脂副产品利用中的应用策略,将皱褶假丝酵母脂肪酶(CRL)固定在磁性壳聚糖(Fe_(3)O_(4)@CS)载体上制备磁性固定化脂肪酶(Fe_(3)O_(4)@CS-CRL)。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和振动样品磁强计(VSM... 详细信息

为了探索和建立生物催化在油脂副产品利用中的应用策略,将皱褶假丝酵母脂肪酶(CRL)固定在磁性壳聚糖(Fe_(3)O_(4)@CS)载体上制备磁性固定化脂肪酶(Fe_(3)O_(4)@CS-CRL)。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和振动样品磁强计(VSM)对Fe_(3)O_(4)@CS-CRL进行了表征,测定了Fe_(3)O_(4)@CS-CRL的脂肪酶负载量、比活性及酶学稳定性,并将其用于催化水解大豆酸化油生产脂肪酸,通过单因素实验研究了催化反应条件对水解率的影响,考察了催化剂的重复使用性。结果表明:制备的Fe_(3)O_(4)@CS-CRL保留了Fe_(3)O_(4)的磁性晶型,呈球形颗粒状,饱和磁化强度为61.1emu/g,脂肪酶负载量为5.53mg/g,比活性为7.70U/g;相比游离CRL,Fe_(3)O_(4)@CS-CRL具有较好的热稳定性、pH稳定性、有机溶剂稳定性及储存稳定性;Fe_(3)O_(4)@CS-CRL催化水解大豆酸化油生产脂肪酸最佳反应条件为反应温度40℃、水油比2∶1(PBS与大豆酸化油体积比)、催化剂用量15%(以大豆酸化油质量计)、反应时间36h,在该条件下大豆酸化油的水解率达到84.93%;Fe_(3)O_(4)@CS-CRL经过5次重复使用后保持了61.4%的初始水解活性。综上,Fe_(3)O_(4)@CS-CRL在酸化油中进行催化反应拓宽了固定化CRL的应用范围,该催化反应体系是一种油脂精炼行业副产品的可持续高效利用方式,在代替传统高能耗工业反应中具有良好的前景。

关键词：固定化脂肪酶水解酸化油脂肪酸

以金属有机骨架为源制备单原子电催化剂用于能量转换的最新进展

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 38-81页

作者：宋宁江吉周洪士欢王赟李春梅董红军江苏大学化学化工学院绿色化学与化工技术研究院江苏镇江212013 武汉工程大学环境生态与生物工程学院化学与环境工程学院绿色化学工程过程教育部重点实验室磷资源开发利用教育部工程研究中心新型催化材料湖北省工程研究中心湖北武汉430205

化石燃料的过度使用导致了严重的环境问题,因此,迫切需要人们对能源生产和储存方式进行变革.电催化在清洁能源转换中发挥着重要的作用,是推动可持续能源生产技术不断发展的重要驱动力.单原子催化剂(SACs)因具有独特的物理和化学性质而... 详细信息

化石燃料的过度使用导致了严重的环境问题,因此,迫切需要人们对能源生产和储存方式进行变革.电催化在清洁能源转换中发挥着重要的作用,是推动可持续能源生产技术不断发展的重要驱动力.单原子催化剂(SACs)因具有独特的物理和化学性质而表现较高的电催化活性,因而成为研究热点.通过调控金属单原子的配位环境,可以有效调节SACs的几何和电子结构,进而优化电催化效率.金属有机骨架(MOFs)具有孔结构丰富、表面积大和配体可调节等结构特性,因此在制备SACs方面表现出巨大潜力.本文旨在总结以MOFs为前驱体制备SACs的最新进展,深入探讨单原子空间分布、配位结构和电子结构等局部配位环境对电催化活性的影响.此外,对密度泛函理论在研究SACs电催化反应中的应用进行了讨论和分析.本文系统地介绍了以MOFs为前驱体制备SACs的合成策略、表征方法、电催化应用和反应机理的研究进展,并对其未来的发展进行了展望.首先,概述了以MOFs为原料制备SACs的多种策略,分析了各自的优缺点及改进方向.然后,介绍了SACs的结构表征及电催化反应机理的原位表征技术,剖析了现有技术面临的挑战.再后,重点介绍了一些经典的制备SACs案例,对以MOFs为源制备的SACs在电催化析氢反应、析氧反应、氧还原反应、CO_(2)还原反应及氮还原消除等的应用进行了系统总结,并简要回顾了其在光催化、热催化、酶催化方向的应用.最后,探讨了SACs面临的挑战及解决方案:(1)目前采用的以MOFs为源制备SACs方法存在能耗高、污染环境等问题,应开发出环保可持续的合成方法以降低生产成本,并将其对环境的影响降到最低.(2)应利用原子水平控制技术制备双原子或三原子多功能电催化剂,并根据SACs的应用场景调整其配位结构,以优化性能.(3)需研发更先进的测试仪器,解决测试结果区域化、效率低、测试与实际结果存在偏差以及测试成本较高等问题.(4)基于SACs的结构特性,结合先进的测试仪器与理论计算,深入探究反应机理,为新一代电催化剂的设计提供指导.(5)随着信息技术的多维、多样和复杂化发展,可以借助机器学习,设计和开发新型SACs,推动电催化领域的持续创新.综上,本文系统地介绍了以MOFs为材料制备SACs的优势、设计原理、表征手段,并对SACs在电催化应用方面的研究进展与面临的挑战进行了总结,希望能为SACs相关方面的研究提供有价值的参考和借鉴.

关键词：电催化金属-有机框架化合物单原子催化剂合成策略能源转化反应

CdS纳米棒/含Ni多钨氧酸盐光催化苯硫酚氧化偶联耦合制氢

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第6期61卷 312-321页

作者：任梦真刘天府董媛媛李正杨嘉新刁振恒吕红金杨国昱北京理工大学化学与化工学院原子分子簇科学教育部重点实验室光电转换材料北京市重点实验室北京102488 长春工业大学化学工程学院吉林长春130012

二硫化物是生物和药学有机分子合成的重要中间体,并已广泛用于蛋白质功能化、药物传递系统和智能材料等领域.然而,在传统的合成策略中,常使用昂贵或者有毒的有机氧化剂,这不仅增加了合成成本并造成环境污染,而且合成过程中容易出现选择... 详细信息

二硫化物是生物和药学有机分子合成的重要中间体,并已广泛用于蛋白质功能化、药物传递系统和智能材料等领域.然而,在传统的合成策略中,常使用昂贵或者有毒的有机氧化剂,这不仅增加了合成成本并造成环境污染,而且合成过程中容易出现选择性差、过度氧化等问题.光催化硫醇/硫酚氧化偶联生成二硫化物是一种环境友好的生产路线,但存在催化活性低以及光生载流子不完全利用等问题.因此,开发一种环境友好、成本低廉以及光生电子-空穴高效利用的光催化体系,用于催化硫醇/硫酚氧化偶联并耦合制氢,具有重要的基础研究意义和潜在应用价值.本文构筑了一种Ni_(4)P_(2)/CdS耦合光催化体系,该耦合体系由硫化镉纳米棒(CdS NRs)和含镍的多钨酸盐(Na_(6)K_(4)[Ni_(4)(H_(2)O)_(2)(PW_(9)O_(34))_(2)]·32H_(2)O,简称Ni_(4)P_(2))组成.在光催化氧化4-甲氧基苯硫酚(4-MTP)偶联生成二硫化物的同时,能够释放出氢气,并展现出较好的反应活性.反应4 h后,4-MTP的转化率高达98.39%,二硫化物的选择性为95.0%,二硫化物的收率达24.45μmol,H_(2)的收率为25.96μmol.该耦合体系还展现出了良好的普适性,以–NH_(2),–C_(2)H_(5),–CH_(3),–Cl和–F作为取代基,取代4-甲氧基苯硫酚中的甲氧基并作为底物进行反应,生成相应二硫化物的选择性均超过97%.透射电子显微镜(TEM)和高分辨率X射线光电子能谱(XPS)结果表明,CdS NRs在反应前后形貌保持不变,稳定性较好.X射线光电子能谱表征发现,反应后的CdS NRs表面没有检测到Ni元素的XPS信号峰,说明Ni_(4)P_(2)催化剂附着在CdS NRs的表面,并且能够在反应过程中保持分子的完整性.红外光谱进一步证实了析氢催化剂Ni_(4)P_(2)催化剂的稳定性.此外,荧光光谱、寿命衰减以及光电流测试等系列实验结果表明,CdS NRs与Ni_(4)P_(2)之间存在协同作用,Ni_(4)P_(2)的存在明显地促进光生电子-空穴对的分离和迁移.通过一系列对比实验,证实了可见光在反应中的必要性,以及电子和空穴在反应过程中的关键作用.通过顺磁共振(EPR)检测到了•SC_(6)H_(4)(OCH_(3))自由基中间体的存在,证实了偶联产物是通过硫中心自由基生成的.EPR测试还显示,加入Ni_(4)P_(2)催化剂后,自由基中间体信号增强,进一步验证了Ni_(4)P_(2)可以促进光生电子-空穴对的分离和迁移.基于上述实验和表征结果,我们提出了以下反应机理:在可见光的照射下,4-MTP被空穴氧化脱氢,生成•SC_(6)H_(4)(OCH_(3))自由基.随后,两个•SC_(6)H_(4)(OCH_(3))自由基偶联生成二硫化物.同时,Ni_(4)P_(2)捕获活性氢物种,促进了氢气的析出,最终实现了4-MTP氧化偶联生成二硫化物并耦合制氢的光催化循环.综上所述,本研究成功构筑了Ni_(4)P_(2)/CdS光催化反应体系,实现了有机底物4-MTP的氧化增值与催化制氢的耦合反应.该体系不仅显示出良好的催化活性,还具备较好的稳定性和普适性,为太阳能驱动下的化学转化提供了有效的途径,并为太阳能的可持续利用提供了参考.

关键词：脱氢偶联多金属氧酸盐硫化镉析氢光催化

以聚乙烯醇为载体制备微囊化脲酶基因工程菌的研究

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离子交换与吸附 2003年第6期19卷 540-546页

作者：高虹俞耀庭王满燕生物活性材料教育部重点实验室南开大学生物活性材料教育部重点实验室天津300071

研究了以聚乙烯醇为载体制备微囊化脲酶基因工程菌的方法。结果表明:微囊制备的适宜条件是聚乙烯醇 (平均聚合度为2450) 浓度为6% (w/v),海藻酸钠添加量为0.1%,气流量为3L/min,射流量为1ml/10min,包菌量为8% (w/v),反应时间24h,交联剂为... 详细信息

研究了以聚乙烯醇为载体制备微囊化脲酶基因工程菌的方法。结果表明:微囊制备的适宜条件是聚乙烯醇 (平均聚合度为2450) 浓度为6% (w/v),海藻酸钠添加量为0.1%,气流量为3L/min,射流量为1ml/10min,包菌量为8% (w/v),反应时间24h,交联剂为含2% CaCl2 的饱和硼酸溶液,并用Na2CO3 调节pH值到6.5,在该条件下制备出的微囊细胞平均粒径为18~20mesh,机械强度远远高于对照组APA微囊,其细胞酶活性较未包埋的游离细胞略有下降。

关键词：聚乙烯醇微囊基因工程菌硼酸脲酶

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棉花黄萎病生防黏细菌的筛选及其生防潜力

中国生物防治学报 2024年第5期 1074-1087页

作者：潘雯窦新玉罗明马德英路伟韩剑新疆农业大学农学院/农林有害生物监测与安全防控重点实验室/教育部棉花工程研究中心

为发掘棉花黄萎病生防资源，探究黏细菌在棉花黄萎病生物防治中的应用潜力。本研究以前期实验室分离、保存的黏细菌菌株为材料，采用对峙培养法、混合培养法和对扣培养法等测定黏细菌对大丽轮枝菌的抗菌活性，从中筛选出对大丽轮枝菌具... 详细信息

为发掘棉花黄萎病生防资源，探究黏细菌在棉花黄萎病生物防治中的应用潜力。本研究以前期实验室分离、保存的黏细菌菌株为材料，采用对峙培养法、混合培养法和对扣培养法等测定黏细菌对大丽轮枝菌的抗菌活性，从中筛选出对大丽轮枝菌具有较好拮抗作用的菌株。温室条件下测定黏细菌发酵液和固体菌剂对棉花黄萎病的盆栽防效以及对棉花生长的影响，并利用形态学和分子生物学方法对生防潜力黏细菌菌株进行鉴定。结果显示，筛选出的4株黏细菌不仅对大丽轮枝菌菌丝具有较好的捕食功效并能够抑制孢子的萌发，其产生的胞外代谢产物也表现出一定的抑菌活性，具有多重抗菌机制。盆栽试验发现，4株黏细菌的发酵液对棉花黄萎病的防效仅为11.56%～38.23%，而以白星花金龟虫砂制备固体菌剂防效均较高，KS01、NSE37、NSE41和KY01对棉花黄萎病的防效分别为79.83%、77.02%、66.57%和58.99%。经形态学和分子生物学鉴定，菌株KS01和KY01为Myxococcus sp.,NSE41和NSE37为Cystobacter sp.。表明4株黏细菌对棉花黄萎病具有生物防治的应用潜力。

关键词：黏细菌棉花黄萎病捕食筛选生物防治

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前列腺素E2对巨噬细胞极化的调节研究进展

中国免疫学杂志 2024年

作者：李文博万聪哈尔滨医科大学附属第二医院心肌缺血教育部重点实验室

前列腺素E2（PGE2）是一种花生四烯酸代谢产物，是具有生物活性的脂质小分子。以往，前列腺素E2作为一种炎症介质为我们所熟知。巨噬细胞是固有免疫系统的重要细胞成分，是参与机体抵抗病原体入侵的第一道防线。巨噬细胞具有高度可塑性... 详细信息

前列腺素E2（PGE2）是一种花生四烯酸代谢产物，是具有生物活性的脂质小分子。以往，前列腺素E2作为一种炎症介质为我们所熟知。巨噬细胞是固有免疫系统的重要细胞成分，是参与机体抵抗病原体入侵的第一道防线。巨噬细胞具有高度可塑性，根据其形态及功能的不同可以被简单分为经典激活的M1型以及替代激活的M2型。健康状态下，这两种表型的巨噬细胞处于一种动态平衡状态以维持免疫稳态；当机体受到感染或炎症刺激时，M1/M2又可以相互转化，从而参与疾病的发生、发展，影响疾病转归。目前，研究表明PGE2可以通过调节巨噬细胞极化在炎症疾病中发挥作用，且涉及信号通路、代谢过程、以及micro RNA调节网络等复杂机制。因此，本篇综述将对PGE2对巨噬细胞极化的调节机制以及这种调节作用在炎症性疾病中产生的效应进行讨论。

关键词：前列腺素E2 巨噬细胞极化炎症性疾病