阿尔茨海默病差异表达基因的生物信息学分析

目的：应用生物信息学方法分析阿尔茨海默病(Alzheimer,s disease,AD)不同病情程度的差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）,在分子水平上探讨AD的发病制,为研究AD提供新思路。方法：从基因表达综合数据库(gene expression omnibus,GEO)下载基因芯片数据集GSE28146,使用在线分析工具GEO2R分别筛选AD轻度组、中度组和重度组与正常对照组比较的DEGs。运用DAVID 数据库对筛选出的DEGs进行基因本体（gene ontology,GO）富集分析和京都基因与基因百科全书（Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG）通路分析,通过STRING数据库构建蛋白相互作用网络,并采用Cytoscape软件筛选关键基因。结果：AD轻度组、中度组和重度组分别筛选出881、896和1142个DEGs。GO功能富集显示：轻度组与凋亡相关过程的激活、调节免疫反应、蛋白质磷酸化等生物过程密切相关,中度组与炎症反应、凋亡调节、钙离子的释放等生物过程密切相关,重度组与NF-κB的激活、蛋白质磷酸化和去磷酸化、细胞外基质的降解等生物过程密切相关。KEGG分析显示：轻度组主要富集到p53和TGF-β等信号通路,中度组主要富集到癌症途径、自然杀伤细胞介导的细胞毒性、细胞黏附分子等信号通路,重度组主要富集到细胞周期、Hippo信号通路、神经活性配体-受体相互作用等信号通路。蛋白互作网路分析各组富集程度最高的前5个关键基因：轻度组为GART、EHMT2、KRAS、ESR1、CD44;中度组为CBLB、HERC1、UBE2G1、UBE2M、HECW2;重度组为UBE2C、SOCS3、FBXW7、UBE3B、UBA6。结论：采用生物信息学方法分析不同病情程度的AD,所富集的信号通路和筛选出的关键基因可能在AD发生发展过程中起重要作用,为进一步深入研究AD提供了依据和思路。     

Survivin在帕金森病大鼠中对神经元凋亡的调控作用

目的：研究生存素（Survivin）在大鼠帕金森病（Parkinson’s disease,PD）模型中对黑质神经元凋亡的调控作用。方法：成年健康雄性SD大鼠,随机分为4组,对照组（n=8）;PD模型组（n=8）;PD模型+腺病毒空载体组（n=8）;PD模型+Survivin治疗组（n=8）。造模成功1周后,对照组和PD模型组不予以处理,PD模型+腺病毒空载体组在大鼠纹状体的同一坐标点注射腺病毒空载体,PD模型+Survivin治疗组在大鼠纹状体的同一坐标点注射携带Survivin基因腺病毒,治疗结束后每周对大鼠颈部皮下注射阿扑吗啡（Apomorphine,APO）进行行为学评价,行为学上出现差异后收集各组大鼠脑组织标本。分别运用TUNEL法观察黑质神经元凋亡情况,qRT-PCR检测Caspase 3和Caspase 9的mRNA表达情况水平,Western blot检测Cleaved-Caspase 3和Cleaved-Caspase 9的蛋白水平,评价Survivin对神经元凋亡的调控作用。结果：治疗结束后第3周,PD模型+Survivin治疗组与同期PD模型组及PD模型+腺病毒空载体组比较,大鼠旋转圈数减少（F=22.315,P=0.000,P=0.000）;TUNEL结果显示,与对照组比较,PD模型组及PD模型+腺病毒空载体组大鼠脑黑质神经元细胞凋亡明显;与PD模型组及PD模型+腺病毒空载体组比较,PD模型+Survivin治疗组黑质神经元细胞凋亡程度明显减轻（F=38.912,P=0.000,P=0.000）;此外,qRT-PCR和Western blot的结果显示,与PD模型组及PD模型+腺病毒空载体组比较,Survivin能够显著抑制神经元细胞中Caspase 3/9在mRNA水平（F=338.429,P=0.000,P=0.000;F=283.352,P=0.000,P=0.000）和Cleaved-Caspase 3/9在蛋白水平（F=640.262,P=0.000,P=0.000;F=354.210,P=0.000,P=0.000）的表达。结论：Survivin能够通过抑制PD大鼠脑组织中Caspase 3和Caspase 9的表达,减少脑内黑质神经元的凋亡,进而达到对脑黑质退行性病变的治疗作用,减轻PD相关症状     

肘关节有限元模型模拟碰撞损伤的生物力学特性分析

目的 利用有限元法建立肘关节的三维有限元模型,动态模拟肘关节以不同角度撞击地面,分析肘关节的生物力学特性.方法 选取1名健康青年男性志愿者,肘关节屈曲90°行CT扫描,应用Mimics、Geomagic、UG、Hypermesh等软件对所得数据进行三维重建,建立肘关节的三维有限元模型;在Abaqus软件中模拟肘关节以不同角度(前臂与地面呈30°、60°、90°)撞击地面时,计算骨皮质破裂的临界速度及显著破裂时的速度,分析应力传导及其大小、分布等的变化规律.结果 肘关节屈曲90°状态发生正面碰撞时应力传导主要集中在肱骨髁、肱骨滑车及尺骨鹰嘴等部位,而桡骨头应力传导较小;当肘关节与地面撞击(前臂与地面分别呈30°、60°、90°)时,骨皮质破裂临界速度分别为11.4、9.3、13.8 m/s;前臂与地面分别呈30°、60°撞击,撞击速度分别达15.0、13.0 m/s时,尺骨鹰嘴呈粉碎性骨折;前臂与地面呈90°撞击,撞击速度达18.0 m/s时,肱骨远端呈明显横行骨折.结论 应用有限元建模分析软件构建的人体肘关节有限元模型可用于外力作用下肘关节损伤机制的研究,也可用于肘关节损伤时暴力的大小、速度、方向的推断.