研究显示电子烟液中的添加剂会伤害肺部的重要薄膜

研究显示电子烟液中的添加剂会伤害肺部的重要薄膜 康考迪亚大学的研究人员在《Langmuir》杂志上撰文，展示了电子烟添加剂生育酚（一种有机化合物，通常被称为维生素E）和生育酚醋酸盐是如何损伤肺部的。这项研究为越来越多关于电子香烟或电子烟产品使用相关肺损伤（EVALI）的文献增添了新的内容。当加热并吸入时，这种化合物会嵌入肺表面活性物质中。肺表面活性物质是一种覆盖在肺泡表面的纳米级薄脂质蛋白膜，它能调节氧气和二氧化碳的气体交换，并在呼吸过程中稳定肺的表面张力。分子水平模型这项研究由化学与生物化学系教授、纳米科学研究中心（Centre for NanoScience Research）联合创始人克里斯蒂娜-德沃尔夫（Christine DeWolf）主持。研究人员使用称为朗缪尔膜的一分子厚的模型膜来模拟肺表面活性物质的膨胀和压缩。然后，他们加入了与膜中脂质结构相似的维生素 E。他们使用了不同的观察技术，包括显微镜、X 射线衍射和 X 射线反射。研究人员观察了添加剂的存在如何改变表面活性剂的特性，并在添加更多添加剂时监测其变化就像真正的表面活性剂会在肺部积累和保留化合物一样。Panagiota Taktikakis（左）和 Christine DeWolf。资料来源：康考迪亚大学DeWolf 解释说："我们可以看到，维生素 E 的存在改变了表面活性剂的功能特性。氧气通过肺表面活性物质与二氧化碳进行交换，因此如果表面活性物质的特性发生改变，气体交换的能力也会随之改变。如果表面张力发生变化，就会影响呼吸功。因此，综合这些变化，呼吸会变得更加困难。我们认为，这是导致 EVALI 患者呼吸急促和血氧含量降低的分子基础。"对于青少年而言更是高危本文是一个大型项目的第一篇论文，该项目研究向用户提供尼古丁或大麻素的电子烟解决方案的组成部分。DeWolf 说："这些溶液中的许多成分已被美国食品药品管理局批准用于其他用途。但蒸发这些成分所需的高加热率会导致进一步的化学反应。实际吸入的成分可能不是原电子液体中的成分。"该论文的第一作者是理学硕士生Panagiota Taktikakis。她补充说："了解吸烟添加剂对肺表面活性物质的影响至关重要，尤其是对于受吸烟趋势影响较大的年轻一代。这项研究揭示了吸食电子烟可能带来的短期和长期后果的重要见解，使年轻人有能力对自己的健康和福祉做出明智的选择"。研究人员说，他们希望自己的研究成果能用于教育监管机构，让他们了解某些携带剂带来的风险，以及它们所含的添加剂是否会抑制肺功能。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

脂质纳米颗粒可帮助修复因流感或 COVID-19 而受损的肺组织

脂质纳米颗粒可帮助修复因流感或 COVID-19 而受损的肺组织 共焦成像显示肺部毛细血管网络密集，氧气可以通过这些血管进入我们的血液。这种复杂的血管网络在受到流感和 COVID-19 等病毒感染时会受到严重破坏，从而大大增加疾病的严重性和死亡率。资料来源：Gan Zhao在人体中，肺部及其血管就好比是一座拥有复杂管道系统的建筑。肺部血管是输送血液和营养物质的重要管道，用于输送氧气和清除二氧化碳。就像水管生锈或堵塞会破坏正常水流一样，SARS-CoV-2或流感等呼吸道病毒的破坏也会干扰这个"管道系统"。在最近的一项研究中，研究人员考察了血管内皮细胞在肺修复中的关键作用。这项发表在《科学转化医学》（Science Translational Medicine）上的研究由宾夕法尼亚大学兽医学院的安德鲁-沃恩（Andrew Vaughan）领导，研究结果表明，通过使用脂质纳米颗粒（LNPs）输送血管内皮生长因子α（VEGFA）的技术，他们能够大大增强这些受损血管的修复模式，就像水管工修补破损水管和添加新水管一样。高级研究成果宾夕法尼亚兽医学院生物医学助理教授沃恩说："虽然我们的实验室和其他实验室之前已经证明，内皮细胞是流感等病毒感染后修复肺部的无名英雄，但这一研究告诉了我们更多的故事，并揭示了发挥作用的分子机制，我们确定并分离出了参与修复这种组织的途径，向内皮细胞输送了 mRNA，并因此观察到受损组织的恢复得到了加强。这些发现暗示了一种更有效的方法，可以促进COVID-19等疾病后的肺部恢复"。他们发现 VEGFA 参与了这一恢复过程，同时在此基础上，他们利用单细胞RNA测序确定了转化生长因子 beta 受体 2 (TGFBR2) 是一条主要的信号通路。研究人员发现，当 TGFBR2 缺失时，血管内皮生长因子的激活就会停止。这种信号的缺失使血管细胞的自我繁殖和更新能力降低，而这对肺部小气囊中氧气和二氧化碳的交换至关重要。第一作者、沃恩实验室博士后研究员 Gan Zhao 说："我们早就知道这两种通路之间存在联系，但这促使我们研究向内皮细胞输送 VEGFA mRNA 是否能改善疾病相关损伤后的肺部恢复。"创新的交付方法沃恩实验室随后联系了工程与应用科学学院的迈克尔-米切尔（Michael Mitchell），了解这种 mRNA 货物的输送是否可行。"LNPs一直是疫苗递送的最佳选择，而且已被证明是非常有效的遗传信息递送载体。但这里的挑战是如何让 LNPs 进入血液而不进入肝脏，因为肝脏的多孔结构有利于物质从血液进入肝细胞进行过滤，所以 LNPs 容易聚集在肝脏，"宾夕法尼亚大学工程系生物工程副教授、论文共同作者米切尔说。"因此，我们必须设计出一种专门针对肺部内皮细胞的方法"。米切尔实验室博士后研究员、论文共同第一作者薛璐璐解释说，他们设计的LNP对肺内皮细胞具有亲和力，这就是所谓的肝外递送，超越肝脏。薛说："我们在文献中看到的证据表明这是可行的，但我们看到的系统是由带正电荷的脂质组成的，毒性太大。这促使我开发了一种可离子化的脂质，这种脂质在进入血液时不带电，但在进入内皮细胞时会带电，从而释放 mRNA。事实证明，他们的 LNPs 能有效地将血管内皮生长因子输送到内皮细胞，因此，研究人员在动物模型中看到了血管恢复的明显改善。在动物模型中，研究人员看到氧气水平得到改善，在一些动物模型中，治疗帮助它们比对照组更好地恢复体重。这些接受治疗的小鼠肺部炎症也有所减轻，肺液中的某些标记物水平降低，肺部损伤和疤痕减少，健康血管增多。Vaughan说："尽管我们对这一结果抱有希望，但看到这一切如此有效、安全和高效，我们真的感到非常兴奋，因此我们期待着为肺部的其他细胞类型测试这一递送平台，评估TGFB信号在其他损伤情况下（包括肺气肿和慢性阻塞性肺病等慢性疾病）是否重要将非常重要。随着这一概念验证得到充分验证，我们相信将为基于mRNA的治疗肺损伤新策略铺平道路。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

"麦片效应"启发科学家开发出一种更高效的集水系统

"麦片效应"启发科学家开发出一种更高效的集水系统 沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）的研究人员在表面上涂上一层润滑油膜，发现它能使水滴更快地结合，类似于"麦片效应"。领导这项研究的马库斯-林说："我们对设计能促进水凝结的表面很感兴趣，水凝结具有重要的传热和集水应用价值。想想水在冰冷的汽水罐上凝结的情形。水滴只有长到足够大，重力把它们拉下来才能移动。"研究人员认为，添加一层薄薄的油膜可以润滑表面，使水滴移动得更快，为水滴的进一步凝结腾出空间，从而提高凝结率。这确实奏效了。但水滴的反应却让他们大吃一惊。他们观察到，大小从几十微米到几毫米不等的凝结水珠自发地跳起了复杂的集体"舞蹈"。液滴以蛇形方式运动，直到润滑剂耗尽，才转为圆周运动。当移动的液滴不断在表面重新分配润滑剂时，它们又重新开始了曲折的舞蹈。林说："它们最初以蛇形方式运动，然后过渡到圆周运动，然后再返回。这些运动的尺度从微米到几厘米不等，持续时间长达数小时。"就像牛奶中的麦片一样，油中的冷凝液滴也会被邻近的液滴吸引。较大的液滴在与路径上较小的液滴合并时释放出的能量推动了它们的自我推进。研究人员说，随着淡水资源的压力越来越大，能够通过简单的冷凝从空气中有效捕捉水而不需要输入能量的装置受到广泛推崇。这在沙特阿拉伯等干旱地区尤为重要。林说："通过优化冷凝液滴的集体运动，我们可以大大提高冷凝率，从而设计出更高效的集水系统。"研究人员计划进一步探索水滴复杂舞动的驱动因素，特别是从蛇形运动到圆形运动的转变。这项研究发表在《物理评论快报》杂志上。 ... PC版： 手机版：

科学家证明严重 COVID-19 是一种血栓性疾病

科学家证明严重 COVID-19 是一种血栓性疾病 对九名死于严重 COVID-19 的人进行的尸检显示，肺血管结构和血栓形成的变化模式截然不同。文章首次描述了由感染引起的内皮损伤和相关血栓现象的亚细胞方面。文章指出，急性炎症对肺部微血管循环的影响是导致严重 COVID-19 的关键因素，这有助于加深对该疾病病理生理学的理解和新型治疗策略的开发。"这项研究最终证明了我们从疫情一开始就指出的一点严重的 COVID-19 是一种血栓性疾病。SARS-CoV-2病毒对血管内皮细胞（即血管的细胞层）有吸附作用。当它侵入内皮细胞时，首先会影响微血管循环。"文章第一作者、圣保罗大学医学院（FM-USP）教授、肺病学家埃尔纳拉-内格里（Elnara Negri）说："问题始于肺部的毛细血管（环绕肺泡的微小血管），然后是可到达任何其他器官的较大血管的凝血。"她是世界上最早得出严重COVID-19是一种血栓性疾病这一结论的研究人员之一。南太平洋大学的研究人员分析了九名死于 COVID-19 的患者的肺组织。资料来源：Elia Caldini在这项由 FAPESP 资助的研究中，研究人员使用透射和扫描电子显微镜观察了病毒对 COVID-19 重症患者肺内皮细胞的影响，这些患者死于 FM-USP 运营的综合医院Clínicas 医院。通过微创尸检获得的九份样本都显示出血栓性微血管病的高发病率小动脉和毛细血管中的微小血凝块可导致器官损伤和缺血性组织损伤。这些样本来自2020年3月至5月期间住院的患者，他们需要插管和重症监护，并因难治性低氧血症和急性呼吸衰竭而死亡。值得注意的是，这项研究中的所有患者都没有接受抗凝血剂治疗，因为这不是当时 COVID-19 治疗方案的一部分。在此期间，也没有任何 COVID-19 疫苗可用。内皮糖萼脱落内格里解释说，内皮本身有一层凝胶状的糖蛋白层，称为糖萼，它是调节大分子和血细胞进入内皮表面的屏障。这层屏障通过抑制血小板与内皮的相互作用来防止血管凝血。圣保罗联邦大学的海伦娜-纳德以前进行的研究表明，SARS-CoV-2主要通过与受体ACE-2（呼吸系统上皮细胞和内皮细胞等各类细胞表面的一种蛋白质）结合侵入细胞，但在此之前，它会与硫酸肝素（一种多糖）结合，硫酸肝素是内皮细胞糖萼的一种主要成分。"当它侵入内皮细胞时，会引发糖萼的脱落和破坏，导致组织暴露和血管内凝血。这一过程始于微循环，"Negri 解释说。由于病毒最初作用于肺部微循环，因此在大流行期间为调查严重COVID-19患者大血管中是否存在血凝块而进行的对比检查未能在任何早期阶段发现这一问题。然而，内皮功能障碍是COVID-19的一个关键现象，因为它与该病特有的炎症反应的激活直接相关。她说："病毒的大规模入侵和对内皮的破坏会破坏内皮屏障，损害循环免疫细胞的招募，激活与血栓形成和炎症相关的通路。"研究人员在研究中发现，内皮损伤往往先于呼吸窘迫病例中的两个常见过程：肺泡-毛细血管膜渗漏和肺泡内纤维蛋白积聚（与血液凝固和伤口愈合有关）。由 Thais Mauad 领导的同一研究小组在 FM-USP 进行的一项包括转录组学（分析所有RNA转录本，包括编码和非编码）在内的研究表明，在肺泡受损患者的肺部发生炎症之前，一些与凝血和血小板激活相关的通路已经被激活。分析还证实，凝血并不是由凝血因子激活引发的典型过程。Negri说："在COVID-19中，凝血是由于内皮损伤，并因NETosis[一种通过形成中性粒细胞胞外捕获物或NET而导致程序性细胞死亡的免疫机制]、红细胞畸形和血小板活化而加剧，所有这些都使血液变得更粘稠，并导致许多并发症。"她补充说，当血液粘稠、血栓形成率高时，患者必须保持水分充足，而其他原因导致的急性呼吸窘迫综合征的弥漫性肺泡损伤则需要减少水分补充。此外，抗凝的时机和严格控制也是至关重要的。玛丽莎-多尔尼科夫（Marisa Dolhnikoff）和埃利亚-卡尔迪尼（Elia Caldini）等同一组研究人员进行的另一项研究显示，重症 COVID-19 患者的肺损伤与 NETosis 的程度有关：尸检获得的肺组织中 NET 的水平越高，肺损伤越严重。内格里说，在大流行病早期，她就开始怀疑 COVID-19 与血栓形成之间存在联系，当时她注意到了一个现象，回想起大约 30 年前，她在使用体外循环和气泡氧合器（因会造成内皮损伤而不再使用）进行开胸手术后，病人出现微血管凝血的经历。"这是 30 年前广泛使用的一种技术，但它造成的肺损伤与 COVID-19 中看到的非常相似。所以我早就见过。除了肺损伤外，另一个相似之处是出现外周血栓现象，例如红脚趾，"她说。当严重的 COVID-19 发病时，血氧水平的下降会继发于肺部毛细血管血栓形成。起初，肺部没有积液，没有'饱和'，也没有失去顺应性或弹性。这意味着早期重症 COVID-19 患者的肺部不会像急性呼吸窘迫综合征 [ARDS] 患者那样像海绵一样充满液体。相反，与严重 COVID-19 相关的呼吸衰竭涉及肺脱水。肺泡充满空气，但由于毛细血管凝结，氧气无法进入血液。这就导致了我们所说的'快乐缺氧'，患者不会感到呼吸急促，也不会意识到自己的血氧饱和度已经低到危险的程度。在观察一名重症 COVID-19 患者的插管过程时，Negri 意识到对这类病例的治疗应该与大流行开始时完全不同。她说："治疗重症 COVID-19 患者的秘诀是保持患者体内水分充足，并按正确的剂量使用抗凝剂，即在医院环境中氧饱和度开始下降（即血液中氧含量低）时所需的剂量。之后，必须每天根据血液检查结果计算抗凝剂的治疗剂量，而且必须始终在医院环境中进行，以避免任何出血风险。出院后平均四到六周内都需要进行预防，因为内皮再生需要这么长的时间"。她解释说，之所以需要这种水合和抗凝方案，是因为与其他类型的 ARDS（肺部氧气主要因肺泡炎症而无法进入血液）不同，肺毛细血管内皮损伤是早期重症 COVID-19 的主要障碍。"在大流行之初，没有人知道 COVID-19 和其他类型 ARDS 之间的这种区别。事实上，这就是许多意大利病人死在重症监护室的原因。"她回忆说："当时使用的治疗方案是不同的。"2020 年，在这项研究在《应用生理学杂志》上发表之前，Negri 和她的研究小组已经观察到，使用抗凝剂肝素可以改善危重病人的血氧饱和度。2021 年，他们与多个国家的同事合作开展了一项随机临床试验，成功证明肝素治疗可降低 COVID-19 重症患者的死亡率。研究结果发表在《英国医学杂志》上。Negri说："这项研究表明，当需要补充氧气但尚未接受重症监护的患者开始接受抗凝治疗时，COVID-19的死亡风险降低了78%，从而帮助全球改变了COVID-19治疗指南。"她解释说，对于严重的COVID-19，应立即使用抗凝血剂逆转内皮功能障碍。她说："必须尽快阻止血液凝固，以避免出现急性呼吸窘迫和疾病的其他后果，例如现在被称为Long-COVID的问题。"英国研究机构的研究人员最近在《自然医学》（Nature Medicine）杂志上发表了一篇文章，报告了一项研究，其中发现的唯一Long-COVID 预后标志物是纤维蛋白原和 D-二聚体，它们都是与凝血有关的蛋白质，这进一步证实了该疾病的血栓性。"这项研究表明，Long-COVID 是血栓治疗不当的结果。微循环问题会在多个器官中持续存在，包括大脑、心脏和肌肉，就像病人有小的心脏病发作一样，"Negri 说。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

根据周日在仲裁听证会上提交的一份文件，瓦利耶娃此前向反兴奋剂实验室提供的样本检出三种与心脏病有关的药物。

根据周日在仲裁听证会上提交的一份文件，瓦利耶娃此前向反兴奋剂实验室提供的样本检出三种与心脏病有关的药物。 根据纽约时报获得的一份用于听证会的文件，实验室还发现了另外两种可以治疗心脏疾病的药物，瓦利耶娃甚至在提交的兴奋剂控制表上列出了这两款药物Hypoxen和左旋肉碱。在样本中检出的另一种药物曲美他嗪则是禁药。 俄罗斯和国际奥委会官员表示，验出曲美他嗪可能是一个错误。但美国反兴奋剂机构首席执行官特拉维斯·泰加特说，这种药物组合“似乎旨在提高耐力、减少疲劳和提高使用氧气的效率”，在一名优秀运动员的样本中发现了几种药物，尤其是像她这样年轻的运动员，是非常不寻常的。 周二早些时候，国际奥委会执行委员会的一名成员告诉记者，禁药阳性结果可能源于她祖父一直服用的药物。她的母亲在2月9日与俄罗斯反兴奋剂官员举行的较早听证会上提供的证词中，以及后来在北京举行的周日听证会上作为证据提交的证词中，瓦利耶娃的母亲说她的女儿因为心脏“不正常”而服用了Hypoxen。 根据文件的一部分，她的祖父没有在俄罗斯的听证会上作证，但提供了一段在汽车中拍摄的视频。文件称，在视频中，他说他在经历“心脏病”时定期使用曲美他嗪，并展示了一包药物。 据她母亲在俄罗斯听证会上的证词中说，她的祖父每天都陪着她练习，并一直和她待在一起，直到她的母亲下班回家。 左旋肉碱是一种将脂肪转化为能量的药物，过去曾在重大兴奋剂案件中出现。2019年，替一些世界顶级长跑运动员担任教练的阿尔贝托·萨拉查被禁赛四年，部分原因是为了提高运动员的表现，给他的运动员服用该款药物。 泰加特说，口服左旋肉碱是允许的，但如果通过输液或静脉注射大量给药，则禁止使用，因为可能会带来不公平的体能增强优势。目前尚不清楚她是如何服用的，也不清楚样本中的药物浓度。 世界反兴奋剂机构拒绝对该文件发表评论。俄罗斯反兴奋剂机构也没有立即回复置评请求。 瓦利耶娃在她的兴奋剂控制表上申报了三种药物，除左旋肉碱和Hypoxen以外还有一种增强免疫力的药剂Supradyn。 （纽约时报）

MIT研究人员解释说话和吸气不能同时进行的原因

MIT研究人员解释说话和吸气不能同时进行的原因 “当你需要吸气时，你必须停止发声。我们发现控制发声的神经元接收到来自呼吸节奏发生器的直接抑制输入，”麻省理工学院脑与认知科学教授、麻省理工学院麦戈文脑研究所成员、该研究的资深作者Fan Wang说。杜克大学研究生、麻省理工学院访问学者Jaehong Park是这项研究的主要作者，该研究发表在今天的《Science》杂志上。该论文的其他作者包括麻省理工学院的技术助理Seonmi Choi和Andrew Harrahill，前麻省理工学院的研究科学家Jun Takatoh，以及杜克大学的研究人员Shengli Zhao和Bao-Xia Han。发声控制声带位于喉部，是两条肌肉带，可以打开和关闭。当它们大部分闭合或内收时，从肺部呼出的空气通过声带时会产生声音。麻省理工学院的研究小组开始研究大脑是如何控制这种发声过程的，他们使用了一个小鼠模型。小鼠通过一种独特的口哨机制，通过几乎闭合的声带之间的一个小洞呼出空气，从而发出超声波(USVs)的声音。“我们想了解控制声带内收的神经元是什么，然后这些神经元是如何与呼吸回路相互作用的?”Wang说。为了弄清楚这一点，研究人员使用了一种技术，可以让他们绘制神经元之间的突触连接。他们知道声带内收是由喉部运动神经元控制的，所以他们开始往回追溯，寻找支配这些运动神经元的神经元。这表明，输入的一个主要来源是后脑区域的一组运动前神经元，称为后歧义核(RAm)。先前的研究表明，这个区域与发声有关，但不知道RAm的哪一部分是必需的，也不知道它是如何发声的。研究人员发现，这些突触跟踪标记的RAm神经元在USVs期间被强烈激活。这一观察结果促使研究小组使用一种活动依赖方法来瞄准这些发声特异性RAm神经元，称为RAmVOC。他们使用化学遗传学和光遗传学来探索如果他们沉默或刺激他们的活动会发生什么。当研究人员阻断RAmVOC神经元时，小鼠不再能够产生USVs或任何其他类型的发声。他们的声带没有闭合，腹部肌肉也没有收缩，就像他们通常在呼气发声时所做的那样。相反，当RAmVOC神经元被激活时，声带关闭，小鼠呼气，并产生USVs。然而，如果刺激持续两秒或更长时间，这些USVs就会被吸入打断，这表明这个过程是由大脑中调节呼吸的同一部分控制的。“呼吸是生存的需要，”Wang说。“尽管这些神经元足以引起发声，但它们是在呼吸的控制下，这可以超越我们的光遗传刺激。”节奏的一代额外的突触映射显示，脑干部分称为pre-Bötzinger复合物的神经元作为吸入的节奏发生器，为RAmVOC神经元提供直接的抑制性输入。“pre-Bötzinger复合体自动地、连续地产生吸入节律，该区域的抑制神经元投射到这些发声前运动神经元上，基本上可以关闭它们，”Wang说。这确保了呼吸仍然是语言产生的主导，我们在说话时必须停下来呼吸。研究人员认为，尽管人类的语言产生比小鼠的发声更复杂，但他们在小鼠身上发现的回路在人类的语言产生和呼吸中起着保守的作用。“尽管小鼠和人类发声的确切机制和复杂性确实不同，但基本的发声过程，即发声，需要声带闭合和呼气，在人类和小鼠中是共享的，”Park说。研究人员现在希望研究其他功能，如咳嗽和吞咽食物可能会受到控制呼吸和发声的大脑回路的影响。 ... PC版： 手机版：