目的:探索犬尿氨酸代谢通路对牙周膜干细胞（periodontal ligament stem cells，PDLSC）成骨分化的影响，为研究牙周炎微环境对牙周组织再生的影响提供依据。方法:于2022年6至10月在南京大学医学院附属口腔医院牙周病科、口腔综合科收集19例牙周炎患者（牙周炎组）和19例牙周健康者（牙周健康组）的非刺激性唾液，采用超高效液相色谱-串联质谱检测两组受试者唾液中犬尿氨酸及其代谢产物的含量。对牙周炎组和牙周健康组的牙龈组织通过免疫组化检测吲哚胺2，3-双加氧酶（indoleamine 2，3-dioxygenase，IDO）与芳香烃受体（aryl hydrocarbon receptor，AhR）的表达情况。收集因正畸治疗需要拔除的前磨牙5颗（来自2022年7至11月南京大学医学院附属口腔医院口腔颌面外科12~18岁的5例就诊患者），从离体牙上提取PDLSC，使用成骨诱导分化培养基（对照组）或含有20 μmol/L犬尿氨酸的成骨诱导分化培养基（犬尿氨酸组）培养7 d，对成骨诱导的PDLSC进行碱性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）染色和ALP活性测定。通过实时荧光定量PCR（real-time fluorescence quantitative PCR，RT-qPCR）检测对照组和犬尿氨酸组PDLSC成骨相关基因ALP、骨钙素、runt相关转录因子2（runt-related transcription factor 2，RUNX2）、Ⅰ型胶原蛋白（collagen type-Ⅰ，COL-Ⅰ）mRNA表达和犬尿氨酸通路相关基因AhR、细胞色素P450家族成员（cytochrome P450 family，CYP）1A1、1B1 mRNA的表达。通过蛋白质印迹法检测对照组和犬尿氨酸组RUNX2、骨桥蛋白（osteopontin，OPN）和AhR蛋白表达情况。培养21 d时，用茜素红染色评估对照组和犬尿氨酸组PDLSC矿化情况。结果:牙周炎组唾液中犬尿氨酸［8.26（0，19.60）nmol/L］及犬尿喹啉酸［11.4（3.34，13.52）nmol/L］含量均显著高于牙周健康组［分别为0.75（0，4.25）、1.92（1.34，3.88）nmol/L］（ Z=-2.84， P=0.004； Z=-3.61， P<0.001）。牙周炎组牙龈组织中IDO（18.33±2.22）和AhR的表达（44.14±13.63）均显著高于牙周健康组（分别为12.21±2.87、15.39±5.14）（ t=3.38， P=0.015； t=3.42， P=0.027）。ALP活性测定显示，与对照组（329.30±19.29）相比，犬尿氨酸组PDLSC ALP活性（291.90±2.35）显著下降（ t=3.34， P=0.029）。RT-qPCR结果显示，犬尿氨酸组PDLSC ALP、骨钙素和RUNX2表达（0.43±0.12、0.78±0.09、0.66±0.10）均较对照组（1.02±0.22、1.00±0.11、1.00±0.01）显著下降（ t=4.71， P=0.003； t=3.23， P=0.018； t=6.73， P<0.001），AhR、CYP1A1 mRNA表达（1.43±0.07、1.65±0.10）均较对照组（1.01±0.12、1.01±0.14）显著升高（ t=5.23， P=0.006； t=6.59， P<0.001），两组间COL-Ⅰ、CYP1B1 mRNA表达差异均无统计学意义（ P>0.05）。蛋白质印迹法结果显示，犬尿氨酸组OPN、RUNX2表达（0.82±0.05、0.87±0.03）与对照组（1.00±0.00、1.00±0.00）相比均显著下降（ t=6.79， P=0.003； t=7.95， P=0.001），AhR表达（1.24±0.14）显著高于对照组（1.00±0.00）（ t=3.04， P=0.039）。 结论:牙周炎患者犬尿氨酸通路异常激活，不仅能上调AhR相关通路，还能抑制PDLSC的成骨向分化。

目的:观察甲状旁腺激素(PTH)1-34是否可以阻断晚期糖基化终末产物(AGEs)对大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)的负性成骨作用及其可能信号通路。方法:采用全骨髓法分离培养4周龄SD大鼠的BMSCs，分别给予成骨诱导液、牛血清血蛋白(BSA)、AGEs、AGEs联合PTH1-34预处理，7 d后行实时荧光定量PCR(RT-PCR)检测碱性磷酸酶(ALP)、Ⅰ型胶原酶(COL-Ⅰ)mRNA表达水平，Western印迹法检测β-catenin、osterix(OSX)、核心结合蛋白因子2(RUNX2)、终末期氨基糖基化受体蛋白表达水平。21 d后采用茜素红染色检测矿化结节并定量；在10 －8 mmol/L的PTH1-34中加入Wnt通路特异性阻断剂Dickkopf-1(DKK1)1 μg/ml后，Western印迹法再次检测β-catenin、OSX、RUNX2蛋白表达水平。 结果:AGEs抑制ALP、COL-Ⅰ mRNA及β-catenin、OSX、RUNX2蛋白表达( P<0.05)，而PTH1-34预处理后逆转AGEs的作用，ALP、COL-Ⅰ mRNA及β-catenin、OSX、RUNX2蛋白表达较AGEs组增加( P<0.05)，茜素红染色矿化结节呈红棕色且增多，定量检测 OD值，PTH1-34预处理组高于AGEs组( P<0.05)。DKK1(1 μg/ml)作用后，β-catenin、OSX蛋白表达均较BSA组减少( P<0.05)。 结论:PTH1-34可通过Wnt/β-catenin信号通路阻断AGEs对BMSCs的负性成骨作用。

目的 探讨Ⅰ型骨质疏松症(OP)患者血清长链非编码RNA(lncRNA)WT1-AS水平与骨密度(BMD)及骨代谢指标的相关性.方法 纳入2018年9月—2020年9月恩施土家族苗族自治州中心医院收治的女性Ⅰ型OP患者108例(OP组),同期绝经后骨量减少者114例(骨量减少组)以及同期年龄相符的绝经后非OP女性120例(对照组).采用实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)测定研究对象血清lncRNA WT1-AS水平,采用酶联免疫法测定骨代谢指标,包括血清骨钙素(OCN)、β-胶原降解产物(β-CTX)和Ⅰ型原胶原N端前肽(PINP).采用Pearson法分析OP患者血清lncRNA WT1-AS与BMD及骨代谢指标相关性,采用logistic回归法分析影响OP发生的因素;采用受试者工作特征(ROC)曲线分析血清lncRNA WT1-AS对OP的诊断价值.沉默大鼠前成骨细胞的lncRNA WT1-AS表达,观察lncRNA WT1-AS对前成骨细胞分化和矿化的作用.结果 与对照组和骨量减少组相比,OP组OCN水平降低,β-CTX、PINP水平和lncRNA WT1-AS相对表达量升高,差异均有统计学意义(P<0.05).OP患者血清lncRNA WT1-AS水平与BMD(L1～4和股骨颈)、OCN水平呈负相关(r=-0.542、-0.557、-0.608),与β-CTX、PINP水平呈正相关(r=0.576、0.595).血清lncRNA WT1-AS水平是影响OP发生的危险因素.血清lncRNA WT1-AS水平诊断OP的ROC曲线下面积(AUC)为0.796,特异度为92.11%,灵敏度为62.96%.沉默大鼠前成骨细胞的lncRNA WT1-AS表达,可促进矿化结节生成.结论 Ⅰ型OP患者血清lncRNA WT1-AS异常高表达与BMD、骨代谢有关,且影响Ⅰ型OP的发生,对OP具有一定的诊断价值.

目的 探讨硼硅酸盐生物活性玻璃体外矿化成类骨层状结构的机理.方法 模拟体内环境,将硅酸盐玻璃(0B)、硼硅酸盐玻璃(2B)和硼酸盐玻璃(3B)浸泡于SBF溶液和含有明胶的SBF溶液中1周;随后采用质量损失分析、SEM、EDS、XRD及FTIR等测试方法对多种生物活性玻璃的矿化产物进行系统分析与比较;采用固体核磁NMR对生物玻璃进行玻璃结构分析.结果 浸泡1周后,SEM观察到硼硅酸盐玻璃(2B)和不含硅的硼酸盐玻璃(3B)表面产生层状矿化产物,而硅酸盐玻璃(0B)表面只有一层矿化产物层;XRD和FTIR结果显示3种玻璃的表面产物均为含有部分羟基磷灰石的钙磷化合物;固体核磁波谱(11B)测试结果表明硼硅酸盐玻璃(2B)和不含硅的硼酸盐玻璃(3B)都存在大量[BO3]平面三角体.最后,当硼硅酸盐玻璃(2B)浸泡在含有明胶的SBF溶液后,其矿化产物仍能维持层状结构;通过EDS分析可知形成明胶有机层和含羟基磷灰石的无机层相互堆积的特殊层状结构.结论 2B和3B玻璃内部存在大量[BO3]平面三角体所构造的二维平面结构.矿化过程中,不溶性反应物沉积在二维平面结构上,从而使矿化产物呈现层状结构.在浸泡液中添加一定量的明胶后,其可以有效地与硼硅酸盐玻璃的层状矿化结构相互匹配结合,最终堆叠形成有机相层与无机层相互交错的特殊结构.

目的 通过超高效液相色谱-质谱(UHPLC-MS)联用技术探索慢性肾脏病骨代谢异常(CKD-BD)大鼠血清代谢组学变化.方法 该研究于2021年1月至2022年4月进行,选择16只8周龄SPF级SD雄性大鼠经过1周适应性喂养后,采用随机数字表法分为两组,每组8只.健康对照(NC)组:使用普通大鼠饲料喂养90 d;CKD-BD组:采用高磷高腺嘌呤饲料喂养60 d之后更换高磷饲料喂养30 d后处死,并通过生化检测及骨形态计量学方法对模型进行验证.造模成功后通过UHPLC-MS比较CKD-BD组大鼠与NC组大鼠血清代谢产物变化,通过多元统计分析等方法鉴定两组间差异代谢物,并通过生物信息学方法对差异代谢产物进行功能注释.结果 与NC组大鼠相比,CKD-BD组大鼠血肌酐、血磷显著升高,血钙显著降低(P<0.01).骨形态计量学检测NC组大鼠骨矿化沉积率(MAR)为(1.90±0.61)μm/d,CKD-BD组大鼠MAR为(2.80±0.73)μm/d,差异有统计学意义(P<0.05).NC组大鼠骨形成率/骨体积(BFR/BV)为(0.41±0.20)％/d,CKD-BD组大鼠BFR/BV为(1.25±0.41)％/d,差异有统计学意义(P<0.05).代谢组学检测结果提示,与NC组相比,CKD-BD组糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白合成等通路上调.自噬、胆汁酸合成分泌、胆固醇代谢、牛磺酸和次级牛磺酸代谢、甘油磷脂代谢等通路下调(P<0.05).结论 通过UHPLC-MS技术比较CKD-BD大鼠与正常大鼠血清代谢产物,发现CKD疾病状态下血清代谢产物发生变化,CKD-BD组糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白合成通路上调,与自噬相关的代谢通路下调,这些可能参与了CKD-BD发生.

森林火灾是森林生态系统最重要的干扰因素之一,林火的发生改变了森林土壤生态环境,影响着土壤氮素循环与转化的生物与非生物因子,对土壤氮库以及氮素循环过程有着重要影响.阐明火干扰下森林土壤氮组分的变化特征,对于理解森林土壤氮素循环与转化对火干扰的响应机理至关重要.而现有关于火干扰对土壤氮素循环与转化的影响研究结果还不尽一致,其影响机制尚不明晰.笔者通过查阅大量相关文献,重点论述了火干扰对土壤氮循环中氮素损失、氮素固持、氮矿化、反硝化和气态氮排放等关键过程的影响,以及火干扰对土壤氮素循环与转化的影响机制,认为土壤氮素循环与转化的特征主要受到火烧因子(火烧强度、火烧频率、火烧后恢复时间、火后恢复方式、火后产物黑碳和灰分)、植被类型及土壤性质3个方面的影响,并从火干扰对土壤氮循环的影响机制、火干扰对土壤氮素循环的长期影响、火干扰后产物对土壤氮素循环影响等3个方面进行探讨与展望,以期深入了解火干扰下土壤氮素循环的特征.

目的:评价碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,AP)控释的仿生矿化体系中磷灰石结合肽对钙磷成核及早期晶体生长的影响.方法:固相合成环肽(NH2-CLPLWYPSC-COOH,CLP).构建AP控释的仿生矿化系统.监测磷酸根离子的释放速率及OD820 nm的变化并于扫描电子显微镜(SEM)下观察产物形貌.比较牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA)和CLP添加剂对钙磷成核及早期晶体生长的影响.结果:磷酸根离子在矿化起始的0～30 min内持续释放;所观测时间范围内,BSA促进矿化发生且OD820 nm明显高于空白组和CLP组(P<0.05),而CLP抑制矿化反应的发生.SEM结果提示,CLP与矿化前驱体发生相互作用并改变其形貌.结论:AP控释的溶液矿化体系有利于监测CLP对晶体成核及生长的影响,BSA是矿化促进剂而CLP作用于矿化前体,抑制早期的晶体形成并影响其生长方式.

选取亚热带四种典型母质(花岗岩风化物、第四纪红色粘土、板页岩风化物、近代河流沉积物)发育的稻田土壤,以毗邻的旱作土壤为对比,通过室内模拟培养试验研究45％田间持水量(WHC)条件下稻田和旱作土壤中外源输入秸秆矿化和转化的特征与差异.结果表明:在180 d的培养期内,所选4种稻田土壤中外源输入秸秆的累积矿化率(18％-21％)均显著低于对应的旱作土壤(21％-28％),外源秸秆的输入对土壤原有有机碳矿化的激发效应也是以稻田土壤(5％-30％)明显低于对应的旱作土壤(17％-65％).外源秸秆在土壤中的分解产物主要向颗粒有机碳(POC)和铁铝结合态有机碳(Fe/Al-OC)分配,分配比例分别为9％-21％和12％-24％,其次为腐殖质碳(HMC)(11％-15％),而向微生物生物量碳(MBC)和溶解性有机碳(DOC)分配的比例极小,分别仅为2％-7％和0.1％-0.7％.与旱作土壤相比,稻田土壤中外源秸秆的分解产物向POC、Fe/Al-OC和MBC分配的比例较高,分别为15％-21％、17％-24％和6％-7％,而旱作土壤为9％-17％、13％-18％和2％-4％.此外,外源秸秆分解产物向2000-250μm水稳性粗团聚体分配的比例也以稻田土壤(10％-13％)高于旱作土壤(6％-7％),其它粒径中稻田与对应的旱作土壤之间并无显著差异.本研究结果说明,稻田土壤中外源输入秸秆的矿化率低于旱作土壤的现象在不同母质类型的土壤中可能普遍存在,这可能与稻田土壤中外源秸秆分解产物受水稳性团聚体的物理保护、与氧化铁铝的化学键合以及向有机碳稳定组分的分配作用较强有关,从而贡献于稻田土壤较高的有机碳积累.

目的:探讨人参皂苷对大鼠成骨细胞增殖及成骨细胞中Ⅰ型前胶原氨基端前肽(PINP)、β-胶原降解产物(β-CTX)分泌的影响.方法:将出生24 h的SD大鼠头盖骨成骨细胞行体外原代及传代培养,分别在培养液中加入不同浓度(0、1、5、10、20 μmoL/L)的人参皂苷传代培养21 d,行茜素红染色并于倒置相差显微镜中观察成骨细胞矿化结节,应用Western blotting法测定大鼠成骨组织中PINP、β-CTX表达水平.结果:人参皂苷可促进大鼠成骨细胞增殖及矿化结节形成,且呈时间及浓度依赖性.随着人参皂苷浓度增加及作用时间延长,大鼠成骨细胞中PINP、β-CTX表达水平显著升高(P＜0.05).结论:人参皂苷可促进大鼠成骨细胞增殖及矿化结节形成,其可能作用机制与人参皂苷可诱导成骨细胞组织中PINP、β-CTX分泌有关.

[目的]研究铁还原细菌Shewanella oneidensis MR-4在细胞外诱导形成含铁矿物的矿物相、化学成分和形貌结构等特性及其变化,深化对铁还原细菌细胞外诱导矿化过程的认识.[方法]在以30 mmol/L乳酸钠为电子供体,10 mmol/L水合氧化铁为电子受体,[HCO3-]为30 mmol/L,[PO43-]为5 mmol/L条件下,30℃恒温下厌氧培养,进行细菌生长和细胞外诱导矿化实验,定期采样测量反应体系的pH、生物量、Fe(Ⅱ)浓度;采用激光拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)等方法对不同时间点的矿化产物进行分析.[结果]MR-4在还原Fe(Ⅲ)的过程中,细胞快速生长,表明MR-4的Fe(Ⅲ)还原和乳酸氧化过程相互耦合,从而进行细胞生长,并在细胞外诱导矿物形成.对不同阶段矿化产物的综合分析表明,反应进行到约8d时,无定形-弱结晶的水合氧化铁部分地转化为纳米尺寸的磁铁矿晶体颗粒;约16d时,反应体系中开始出现蓝铁矿晶体颗粒;约20 d后,几乎所有矿物转化为纤维状或者叶片状的蓝铁矿.[结论]铁还原细菌Shewanella oneidensis MR-4细胞外诱导矿化过程受环境条件控制,当以乳酸钠和水合氧化铁分别作为电子供体和受体,相对高的[PO43-]/[HCO3](1∶6)时,水合氧化铁先转化为磁铁矿,最后大量转化为蓝铁矿.本研究为全面认识铁还原细菌的生物诱导矿化过程和评估其参与铁元素地球化学循环提供了新的数据.