科学家发现脊髓损伤后恢复功能活动的关键要素

科学家发现脊髓损伤后恢复功能活动的关键要素下胸椎脊髓再生突起投射到行走执行中心的全脊髓可视化，引导细胞到达天然靶区是功能恢复的关键。图片来源：EPFL/.Neurorestore在2018年发表于《自然》（Nature）的一项研究中，研究小组确定了一种治疗方法，这种方法能在啮齿动物脊髓损伤后触发轴突（连接神经细胞并使其能够进行交流的微小纤维）重新生长。但是，即使这种方法成功地使严重脊髓损伤的轴突再生，实现功能恢复仍然是一项重大挑战。在发表于《科学》（Science）杂志的这项新研究中，研究人员旨在确定，引导特定神经元亚群的轴突再生到它们的天然靶区，是否能使小鼠脊髓损伤后的功能得到有意义的恢复。他们首先利用先进的遗传分析方法，确定了部分脊髓损伤后能改善行走的神经细胞群。随后，研究人员发现，在没有特定引导的情况下，仅从这些神经细胞再生轴突穿过脊髓病变区对功能恢复没有影响。然而，当研究人员对这一策略进行改进，将化学信号用于吸引和引导这些轴突再生到腰部脊髓的天然目标区域时，在脊髓完全损伤的小鼠模型中观察到了行走能力的显著改善。这项新研究的资深作者、加州大学洛杉矶分校大卫-格芬医学院（DavidGeffenSchoolofMedicineatUCLA）神经生物学教授、医学博士MichaelSofroniew说："我们的研究为轴突再生的复杂性和脊髓损伤后的功能恢复要求提供了重要的见解。这项研究强调，不仅有必要使轴突在病变部位再生，而且有必要积极引导轴突到达其自然目标区域，以实现有意义的神经功能恢复。"研究人员说，了解重建特定神经元亚群向其天然靶区的投射，为开发旨在恢复大型动物和人类神经功能的疗法带来了重大希望。不过，研究人员也承认，在非啮齿类动物中促进长距离再生非常复杂，需要采取具有复杂空间和时间特征的策略。尽管如此，他们得出结论认为，应用他们工作中提出的原则，"将打开实现有意义的损伤脊髓修复的框架，并可能加快其他形式的中枢神经系统损伤和疾病后的修复"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387411.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1387411.htm

科学家使用低能量蓝光脉冲的仿生材料可重塑受损角膜

科学家使用低能量蓝光脉冲的仿生材料可重塑受损角膜渥太华大学的一个研究小组及其合作者揭示了一种由低能量蓝光脉冲激活的可注射生物材料在现场修复眼球穹隆外层方面的巨大潜力。资料来源：渥太华大学医学院多学科研究人员的研究结果令人信服，他们采用的设计方法以生物仿生学为指导，从大自然中汲取创新灵感，结果表明，新型光活化材料可用于有效重塑和增厚受损角膜组织，促进愈合和恢复。这项技术有可能改变角膜修复领域的游戏规则；全球有数千万人患有角膜疾病，只有一小部分人有资格接受角膜移植手术。移植手术是目前治疗角膜变薄等疾病的黄金标准，角膜变薄是一种不为人知的眼病，会导致许多人丧失视力。"我们的技术是角膜修复领域的一次飞跃。"渥太华大学医学院副教授、渥太华大学心脏研究所生物工程与治疗方案（BEaTS）小组研究员EmilioAlarcon博士说："我们相信，这将成为治疗包括角膜炎在内的对角膜形状和几何形状有负面影响的疾病患者的实用解决方案。"角膜是虹膜和瞳孔前面的保护性圆顶状眼球表面。它控制并引导光线进入眼球，帮助获得清晰的视力。角膜通常是透明的。但受伤或感染会导致角膜结疤。渥太华大学医学院副教授、渥太华大学心脏研究所生物工程和治疗方案（BEaTS）小组研究员埃米利奥-阿拉尔孔（EmilioAlarcon）博士。资料来源：渥太华大学医学院合作团队的研究成果发表在高影响力科学杂志《先进功能材料》（AdvancedFunctionalMaterials）上。该团队设计和测试的生物材料由短肽和称为糖胺聚糖的天然聚合物组成。这种材料以粘稠液体的形式，通过手术在角膜组织内形成一个微小的口袋后注入其中。在低能量蓝光的脉冲作用下，注入的肽基水凝胶会在几分钟内硬化并形成类似组织的三维结构。阿拉尔孔博士说，这将成为一种透明材料，其特性与猪角膜中测得的特性相似。使用大鼠模型进行的体内实验表明，光活化水凝胶可以增厚角膜，而且没有副作用。与其他研究相比，研究小组采用的蓝光剂量要小得多，他们还成功地在体外猪角膜模型中测试了这项技术。在进行人体临床试验之前，有必要在大型动物模型中进行测试。"我们的材料经过设计，能够采集蓝光能量，从而触发材料当场组装成类似角膜的结构。我们累积的数据表明，这种材料无毒，并能在动物模型中保持数周之久。"Alarcon博士说："我们预计我们的材料在人类角膜中将保持稳定且无毒，"他所在的渥太华大学实验室致力于开发具有心脏、皮肤和角膜组织再生能力的新材料。这项严谨的研究历时七年多才进入发表阶段。"从光源到研究中使用的分子，我们必须对这项技术所涉及的每一部分组件进行工程设计。这项技术的开发是为了实现临床转化，这意味着所有部件的设计都必须严格遵守无菌标准，最终实现可制造性，"Alarcon博士说。研究成果也是专利申请的重点，目前正在进行许可谈判。Alarcon博士是这项研究的资深作者，负责指导研究的材料设计方面，而渥太华大学的MarceloMuñoz博士和AidanMacAdam在创造这项新技术方面发挥了重要作用。跨学科合作者包括蒙特利尔大学科学家、角膜再生专家梅-格里菲斯博士和眼科与角膜移植专家伊莎贝尔-布鲁内特博士。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1373925.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1373925.htm

科学家发现细胞如何修复促进长寿的“循环系统”

科学家发现细胞如何修复促进长寿的“循环系统”研究人员首次描述了一种细胞修复受损溶酶体的途径，溶酶体是通过回收细胞垃圾来促进长寿的结构。这一发现是理解和治疗由溶酶体泄漏驱动的年龄相关疾病的重要一步。该研究由匹兹堡大学的科学家进行，于9月7日发表在《自然》杂志上。研究主要作者谭晓军（音译）博士说：“溶酶体损伤是衰老和许多疾病的标志，特别是神经退行性疾病，如阿尔茨海默病，”他是匹兹堡大学医学院细胞生物学的助理教授，也是衰老研究所的成员，该研究所是匹兹堡大学和匹兹堡大学医学中心（UPMC）的合作伙伴。“我们的研究确定了一系列的步骤，我们认为这是溶酶体修复的普遍机制，我们将其命名为PITT途径，以向匹兹堡大学致敬。”作为细胞的回收系统，溶酶体含有强大的消化酶，可降解分子废物。这些内容物被隔离开来，以免破坏细胞的其他部分，这层膜的作用就像围绕着危险废物设施的链环栅栏。即使这个围栏可能发生断裂，健康的细胞也会迅速修复损害。为了进一步了解这一修复过程，谭晓军与资深作者TorenFinkel（医学博士）合作。首先，谭晓军通过实验破坏了实验室生长的细胞中的溶酶体，并测量了到达现场的蛋白质。他发现，一种名为PI4K2A的酶在几分钟内积聚在受损的溶酶体上，并产生高水平的信号分子PtdIns4P。“PtdIns4P就像一面红旗。它告诉细胞，‘嘿，我们这里有一个问题，’”谭晓军说。“这个警报系统然后‘招募’了另一组叫做ORP的蛋白质。”谭晓军解释说，ORP蛋白的功能就像系绳。该蛋白的一端与溶酶体上的PtdIns4P“红旗”结合，另一端与内质网结合，内质网是参与蛋白质和脂质合成的细胞结构。“内质网像一条毯子一样包裹着溶酶体，”Finkel补充说。“通常情况下，内质网和溶酶体几乎不互相接触，但是一旦溶酶体被破坏，我们发现它们在‘拥抱’。”通过这种“拥抱”，胆固醇和一种叫做磷脂酰丝氨酸的脂质被穿梭到溶酶体中，在那里它们帮助修补“膜栅栏”上的孔。磷脂酰丝氨酸还激活了一种叫做ATG2的蛋白质。它就像一座桥梁，将其他脂质转移到溶酶体，这是新描述的PITT--或磷脂酰肌醇启动的膜拴住和脂质运输--途径中最后的膜修复步骤。Finkel说：“这个系统的美妙之处在于，PITT途径的所有组成部分都是已知存在的，但它们不知道以这种顺序或为溶酶体修复的功能进行互动。我相信这些发现将对正常衰老和与年龄有关的疾病产生许多影响。”科学家们怀疑，在健康人中，溶酶体膜的小破损会通过PITT途径迅速修复。然而，如果损伤过于广泛或修复途径受到损害--由于年龄或疾病--泄漏的溶酶体就会累积。在阿尔茨海默病中，tau纤维从受损的溶酶体中漏出是疾病进展的关键步骤。当谭晓军删除了编码该途径中的第一个酶PI4K2A的基因时，他发现tau纤维的扩散急剧增加。这表明，PITT途径的缺陷可能有助于阿尔茨海默病的进展。在未来的工作中，科学家们计划开发小鼠模型，以了解PITT途径是否能保护小鼠不患阿尔茨海默病。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1313767.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1313767.htm

科学家发现中风后刺激大脑自我修复的新机制

科学家发现中风后刺激大脑自我修复的新机制缺血性中风后，人们通常可以通过强化康复治疗恢复部分丧失的脑功能，这表明大脑在受伤后可以自我恢复。但直到现在，神经修复的内在机制仍然难以捉摸。众所周知，组织损伤后产生的各种脂质可以调节损伤后的炎症，因此东京医科齿科大学的研究人员将重点放在了这一点上。研究的通讯作者TakashiShichita说："有证据表明，组织损伤后会产生更多的脂质，并有助于调节炎症。我们研究了缺血性中风后小鼠体内脂质代谢物产生的变化。有趣的是，一种名为二氢-γ-亚麻酸（DGLA）的特殊脂肪酸及其衍生物的水平在中风后有所增加。"DGLA属于ω-6脂肪酸家族，具有已知的抗炎特性。研究人员深入研究后发现，PLA2GE2（磷脂酶A2组IIE）调节着DGLA的释放。通过操纵小鼠体内PLA2GE2的表达，他们发现它会影响脑细胞的恢复。缺乏这种酶会导致炎症加剧、神经元修复刺激因子表达降低以及组织损失增加。这一发现使研究人员进一步深入大脑修复途径。"当我们观察缺乏PLA2GE2的小鼠体内表达的基因时，我们发现一种叫做肽基精氨酸脱氨酶4（PADI4）的蛋白质水平很低，"该研究的第一作者AkariNakamura说。"PADI4调节[参与大脑修复的基因]的转录和炎症反应。值得注意的是，在小鼠体内表达PADI4限制了缺血性中风后组织损伤和炎症的程度！"从DGLA到PLA2GE2再到PADI4，研究人员绘制出了参与大脑修复的整个信号通路。虽然这项研究使用的是小鼠模型，但研究人员发现，在人类中，中风受损部位周围的神经元会表达PLA2GE2和PADI4，这表明我们体内也存在这种恢复途径。研究人员说，发现触发大脑修复的新机制可能会开发出促进PADI4作用的疗法，加快缺血性中风后的恢复。DGLA存在于植物油、谷物、大多数肉类和奶制品中，摄入后会在大脑中积累，这表明饮食疗法有可能预防中风后出现的神经损伤。目前，ω-3脂肪酸二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）是唯一因其抗炎特性和降低心脏病风险的能力而得到推广的营养补充剂。"虽然还需要进行详细的临床研究，但我们的发现可能会改变目前认为只有EPA或DHA才有益于预防动脉粥样硬化和血管疾病的模式"。这项研究发表在《神经元》（Neuron）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1376349.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1376349.htm

科学家发现吃肥鱼的新好处

科学家发现吃肥鱼的新好处亲脂指数已被引入描述膜的流动性，它可以改变细胞和膜结合蛋白的功能。膜中脂肪酸的长度和饱和度影响膜的流动性。例如，血清脂质或红细胞膜中的脂肪酸可以用来计算亲脂性指数。以前的研究表明，鱼类中的长链欧米茄-3脂肪酸对心血管风险有好处，然而，仍然需要对其机制进行更多研究。另一方面，荠菜油富含α-亚麻酸，这是一种必需的欧米伽-3脂肪酸，其与膜流动性的关联尚不清楚。研究人员利用两项随机临床试验的数据来研究鱼和荠菜油的摄入对亲脂性指数的影响。第一项研究包括79名患有葡萄糖耐量受损的男性和女性。第二项研究包括33名患有心血管疾病的男性和女性。研究参与者被随机分为四组，进行为期12周的干预：第一项研究中的荠菜油组、肥鱼组、瘦鱼组和对照组。在第二项研究中，受试者被随机分为肥鱼组、瘦鱼组和对照组，进行为期8周的干预。在第一项研究中，亲脂性指数是根据红细胞膜脂肪酸计算的，在第二项研究中，亲脂性指数是根据血清磷脂脂肪酸计算的。在这两项研究中，每周吃四顿肥美的鱼会降低亲脂指数，这表明膜的流动性更好。更好的膜流动性与较低的心血管风险有关。由亲脂指数衡量的较好的膜流动性也与较大的高密度脂蛋白颗粒有关，这也与较低的心血管风险有关。吃瘦鱼或荠菜油并不影响亲脂性指数。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1367191.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1367191.htm

科学家：1.3亿年前雄性蚊子也会吸血

科学家：1.3亿年前雄性蚊子也会吸血科学家研究两枚距今约1.3亿年的远古雄性蚊子化石时发现，在蚊科动物演化的早期阶段，雄性蚊子也会吸血。新华社报道，蚊子是一种广为人知的吸血昆虫。在此次研究前，最早发现过约1亿年前的蚊子化石。来自中国、黎巴嫩、法国、美国古生物学者发现，这两枚远古化石来自白垩纪的黎巴嫩琥珀，距今有约1.3亿年历史，这将蚊子的化石记录提前了近3000万年。科研人员经过多年艰苦的野外工作，发现并采集了上万枚黎巴嫩琥珀，其中筛选出2枚保存完整、精美的雄性蚊子化石。研究员借助激光共聚焦显微镜、荧光显微镜等先进仪器发现，与现代雄蚊多吸食花露而口器退化、雌蚊具有用于吸血的刺吸式口器不同，约1.3亿年前的雄性蚊子化石中保存了明显的刺吸式口器。显微结构显示，这些刺吸式口器有尖锐的三角状下颚，下颚上有锋利的小齿。研究团队根据这些结构判断，在约1.3亿前，雄性蚊子也会吸血。此次研究由中国科学院南京地质古生物研究所外籍研究员丹尼·阿扎领衔完成，南京地质古生物研究所黄迪颖等参与。研究团队介绍，受限于化石证据缺乏，此前人们对蚊子起源和早期演化的了解极为有限。这两枚珍贵的远古蚊子化石，也为后续更细致地研究蚊子从何而来、如何演化提供了重要依据。相关研究成果星期二（12月5日）在线发表在国际期刊《当代生物学》上。2023年12月5日9:49PM