重磅学术期刊封面论文一周盘点(3.12)

《Science Translational Medicine》:精氨酸补剂可能减弱妊娠期疟疾对胎儿的影响

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妊娠期疟疾 (malaria in pregnancy, MIP) 会影响胎盘血管系统的发育并且对胎儿造成负面影响,但是目前安全并有效缓解这些症状的疗法很少。一氧化氮 (nitric oxide) 在血管系统的发育中起到重要作用,而 L - 精氨酸 (l-arginine) 不但是合成一氧化氮的前体,而且是人体需要的必要氨基酸之一。加拿大多伦多大学 (University of Toronto) 的研究人员认为体内精氨酸水平下降可能在 MIP 的病理机制中起到重要作用。在对 MIP 患者的研究中,他们发现她们体内精氨酸水平下降,抑制一氧化氮生物合成的抑制剂的水平上升。当研究人员为模拟 MIP 的怀孕母鼠提供精氨酸补剂之后,他们可以减少母鼠流产风险并且增加幼鼠的体重。进一步研究发现精氨酸补剂可以恢复血管增生信号通路并且改善胎盘血管系统的发育。这项研究表明一氧化氮生物合成信号通路异常可能是 MIP 病理的重要部分,并且为改善怀孕结果提供了一种新策略。

Malaria in pregnancy alters l-arginine bioavailability and placental vascular development

http://stm.sciencemag.org/content/10/431/eaan6007

《Science Signaling》:精神压力对大脑和行为的影响

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包括促肾上腺皮质激素释放因子 (corticotropin-releasing factor, CRF) 在内的应激激素可能抑制大脑中由多巴胺信号通路媒介的奖励信号。因此,严重或慢性精神压力与抑郁症相关,并且可以影响人们大脑做决定的过程。早期童年的精神压力可能与长期精神健康问题和行为障碍相关。健康科学统一服务大学 (Uniformed Services University of the Health Sciences) 的研究人员通过对大脑切片模型和母爱剥夺 (maternal deprivation) 的小鼠的研究,发现 CRF 和早期母爱剥夺会导致小鼠外侧缰核 (lateral habenula, LHb) 中神经元的兴奋性升高,而缰核是大脑中抑制多巴胺通路的区域。CRF 通过与 CRFR1 受体结合,激活蛋白激酶 A (protein kinase A, PKA), 导致钾离子通道的表达下降,从而提高 LHb 神经元的兴奋性。抑制 PKA 活性或者激活钾离子通道可以防止 CRF 和母爱剥夺对 LHb 神经元的影响。这项研究指出了治疗由于中枢神经系统 CRF 分泌失调造成疾病的潜在药物学靶点。

A role for corticotropin-releasing factor signaling in the lateral habenula and its modulation by early-life stress

http://stke.sciencemag.org/content/11/520/eaan6480

《Nature Medicine》:长非编码 RNA 对体内胆固醇平衡和动脉粥样硬化的影响

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血管壁中的巨噬细胞 (macrophage) 积累过多的胆固醇是动脉粥样硬化 (atherosclerosis) 疾病发生的关键步骤之一。因此,巨噬细胞如何整合代谢和免疫信号,对环境因素和脂类过剩做出反应的能力是决定个人动脉粥样硬化风险的重要因素。肝 X 受体 (liver X receptors, LXRs) 是一类被甾醇 (sterol) 激活的核受体。它们调节控制体内胆固醇平衡的基因的表达,对动脉粥样硬化的疾病发生有重要影响。加州大学洛杉矶分校 (University of California at Los Angeles, UCLA) 的研究人员对 LXRs 在巨噬细胞中的作用机制进行了研究。他们发现名为 MeXis 的长非编码 RNA (long noncoding RNA, lncRNA) 在巨噬细胞中能够增强受到 LXR 调控的 Abca1 的基因转录。Abca1 基因在调节胆固醇流出 (cholesterol efflux) 方面起到关键作用。在 MeXis 敲除小鼠模型中,Abca1 基因的表达水平在包括巨噬细胞在内的特定组织中下降,同时巨噬细胞的胆固醇流出能力减弱,而且血管粥样硬化过程加速。这项研究表明靶向 LXR-MeXis-Abca1 信号通路可能增强巨噬细胞反向运送胆固醇的能力,从而在治疗动脉粥样硬化的同时能够避免在其它组织中激活 LXR 导致的副作用。

Transcriptional regulation of macrophage cholesterol efflux and atherogenesis by a long noncoding RNA

https://www.nature.com/articles/nm.4479

《Nature Biomedical Engineering》:帮助活体取样探针分辨肿瘤和健康组织的压电微系统

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经皮活检 (percutaneous biopsies) 是一种使用探针从体内肿瘤组织中获取样本进行检测的诊断方法。通常,对探针位置的指导是通过超声波或 CT 成像技术来进行的。但是,即便拥有最好的成像技术和医师经验,很多经皮活检无法正确找到肿瘤,从而不能获得足够的组织进行检测。西北大学 (Northwest University) 的研究人员设计出一种针形的超薄压电微系统 (piezoelectric microsystem) 。压电材料的特征是在受到机械外力时材料内部会产生电场。由于肿瘤和健康组织的组成不同,它们的机械特征也不一样。当取样的探针接触到肿瘤或健康组织时,组织产生的形变大小也不同。将针形的超薄压电材料装在取样的探针中,可以通过数字化测量电压的变化来分辨探针接触到的组织是肿瘤还是肿瘤周围的正常组织。研究人员在携带癌症病变的人类肝脏中的研究表明,该压电微系统在量化检测组织的弹性模量 (elastic modulus) 方面与磁共振弹性成像 (magnetic resonance elastography, MRE) 的表现相当, 而 MRE 是目前临床检验组织弹性模量的最好方法。这项研究表明基于压电微系统的诊断工具可以通过检测组织弹性模量快速分辨肿瘤和健康组织。

Needle-shaped ultrathin piezoelectric microsystem for guided tissue targeting via mechanical sensing

https://www.nature.com/articles/s41551-018-0201-6

《PNAS》:气候变化对物种杂交区的影响

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物种杂交区 (hybrid zone) 指的是两种或多种相似物种共同存在,并且能够交配产生杂交后代的地区。杂交对物种进化有着重要的影响。气候变化 (climate change) 的生物效应不但包括单个物种对环境变化的反应,也包括不同物种之间的相互作用。气候变化导致的杂交变化将显著改变杂交种的基因多样性,适应能力和进化走向。圣母大学 (University of Notre Dame) 的研究人员对气候变化对东部和加拿大老虎燕尾蝴蝶 (tiger swallowtail butterflies) 的杂交区的影响进行了研究。利用计算机模拟,基因组学和对博物馆收藏物种的研究,研究人员发现自 1980 年来,气候变暖导致蝴蝶的杂交区向北移动了 40 公里。研究人员预测未来杂交区的移动将更为多变,这种多变性对蝴蝶的进化和保护有重要意义。

Climate-mediated hybrid zone movement revealed with genomics, museum collection, and simulation modeling

http://www.pnas.org/content/115/10/E2284?iss=10

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