2型糖尿病(T2DM)主要由胰岛β细胞的胰岛素分泌缺陷和胰岛素抵抗引起。棕榈酸作为人体内最丰富的游离脂肪酸之一, 其体内含量过高易造成脂代谢紊乱, 诱导胰岛β细胞功能障碍及胰岛素抵抗。这与T2DM的发生发展密切相关, 但具体机制尚未完全明确。棕榈酸诱导胰岛β细胞发生的氧化应激和内质网应激(ERS)是影响胰岛β细胞功能以及破坏胰岛素信号传导的关键应激途径。棕榈酸通过增加线粒体氧化、二酰基甘油-蛋白质激酶C-还原型辅酶Ⅱ途径、改变线粒体呼吸链正常功能和炎症刺激加重氧化应激, 通过影响内质网折叠能力、破坏胞内蛋白运输途径、上调未折叠蛋白反应相关转录因子、棕榈酰化、降解羧肽酶E和减少内质网中Ca2+促进ERS, 加剧胰岛β细胞功能障碍和凋亡, 最终导致T2DM的发生与发展。本文综述了棕榈酸与胰岛β细胞内氧化应激和ERS的关联性, 介绍了蛋白激酶R抑制剂、人参皂苷Rg1和三黄汤等具有潜力的中、西医靶向干预药物, 为T2DM的临床治疗提供新思路。

2型糖尿病(T2DM)是临床常见的内分泌紊乱疾病之一, 以胰岛素抵抗和胰岛素分泌不足为主要病理特征。T2DM致病机制复杂, 其与内质网应激(ERS)、线粒体氧化应激、细胞凋亡等密切相关, 但具体机制尚未明确。内质网-线粒体结构偶联又称线粒体相关内质网膜(MAM), 对细胞内钙离子(Ca2+)分布有着直接或间接的调控作用, 且Ca2+对于细胞内环境的稳态具有重要意义。持续的ERS导致MAM结构受损, 使其调控内质网、线粒体释放和摄取Ca2+的能力下降。线粒体中过度蓄积的Ca2+会激活氧化应激, 加剧ERS, 进而启动胰岛β细胞的凋亡程序。在外周组织中发生ERS则会产生胰岛素抵抗, 最终导致T2DM的发生与发展。该文介绍了在ERS过程中MAM结构的调控作用以及与胰岛素抵抗发生的关联性, 为T2DM的临床治疗和致病机制的探究提供了依据。

睡眠障碍是临床中的常见多发病，睡眠障碍易诱发和加重认知障碍疾病，损害海马依赖的学习记忆功能。光疗是一种改善睡眠的有效方法，鉴于此，本课题组研究了光疗对睡眠剥夺小鼠炎症反应、氧化应激反应及BDNF-TrkB信号通路的影响，探索光疗对睡眠剥夺小鼠学习记忆的影响。通过旋转圆筒法建立睡眠剥夺模型，小鼠随机被分为对照组、睡眠剥夺组、光疗组(468 nm，光照强度分别为100，300，900 lx)。光疗组边剥夺边治疗，每天早晚进行光照30 min，于剥夺3 d后对各组小鼠进行水迷宫实验和旷场实验，采用ELISA法检测小鼠血浆和海马组织中TNF-α、SOD、5-HT因子的表达量，采用RT-PCR法检测小鼠BDNF、TrkB和Akt中的mRNA表达量。结果显示：与对照组相比，睡眠剥夺导致小鼠体重下降，游泳潜伏期增长，促进了炎性因子TNF-α的表达，降低了SOD活性和5-HT的表达，并降低了BDNF、TrkB和Akt中的mRNA表达；与睡眠剥夺组相比，光疗组小鼠的游泳潜伏期缩短，平台交叉次数增多，TNF-α表达下降，SOD和5-HT表达呈上升趋势，焦虑样行为减轻，BDNF、TrkB与Akt中的mRNA表达升高；300 lx光照剂量的效果较为显著。光疗可以修复睡眠剥夺引起的氧化应激损伤，调节炎症反应，促进BDNF表达，代偿相对较短时间的睡眠剥夺，保护自身的认知能力，缓解睡眠剥夺引起的学习记忆缺陷。

过氧化氢(H2O2)是活性氧类的主要标志物, 它与多种疾病如神经退行性疾病密切相关。本文设计了一种检测细胞内过氧化氢的荧光过氧化氢酶纳米传感器。这种纳米传感器由含多聚赖氨酸、辣根过氧化物酶的生物相容性外壳和含有氧探针的多孔聚合物基质的氧传感核组成。辣根过氧化物酶(HRP)催化H2O2生成氧, 进而通过荧光氧气探针进行探测。该酶纳米传感器的流体动力学尺寸约为270 nm, zeta电位为-18 mV, 具有良好的生物相容性。它的荧光比率和时间分辨荧光均对H2O2高度敏感。此外, 该纳米传感器可以被活细胞有效地摄取, 从而可以用TRF 方式灵敏地检测细胞内的H2O2浓度。结果表明, 本实验制备的酶纳米传感器有望进一步用于监测H2O2相关的细胞生化反应, 如氧化应激。

细胞的正常生长要求保持氧化与抗氧化平衡, 而高糖环境会破坏这种平衡, 使细胞倾向于氧化, 产生大量的氧化中间产物, 对细胞造成氧化应激(OS)损伤, 从而导致炎性因子分泌, 细胞增殖缓慢, 生长受到抑制。光生物调节作用(PBM)成为康复治疗中不可缺少的一种方法, 其一方面可以提高抗氧化物酶的活性, 调节抗氧化体系的平衡, 加速胶原合成,另一方面可促进细胞因子、生长因子的分泌, 减少炎性反应, 维持氧化与抗氧化平衡, 促进细胞增殖。大量的细胞试验、动物试验和临床研究对PBM的具体作用机制和疗效做了深入的研究与探讨。为更好地促进PBM在临床及生命科学领域的运用, 本文对现有的研究成果进行了回顾与梳理, 主要从高糖环境下的细胞损伤变化、PBM修复损伤的机制、PBM的研究进展及展望等方面进行了综述, 阐述了PBM对高糖诱导的细胞OS损伤修复的机制, 更好地推进了光学在生物医学领域的应用。

Reactive oxygen species (ROS) play a vital role in cell signaling and redox regulation, but when present in excess, lead to numerous pathologies. Detailed quantitative characterization of mitochondrial superoxide anion (O;-2 production in fetal pulmonary artery endothelia cells (PAECs) has never been reported. The aim of this study is to assess mitochondrial O;-2 production in cultured PAECs over time using a novel quantitative optical approach. The rate, the sources, and the dynamics of O;-2 production were assessed using targeted metabolic modulators of the mitochondrial electron transport chain (ETC) complexes, specifically an uncoupler and inhibitors of the various ETC complexes, and inhibitors of extra-mitochondrial sources of O;-2. After stabilization, the cells were loaded with nanomolar mitochondrial-targeted hydroethidine (Mito-HE, MitoSOX) online during the experiment without washout of the residual dye. Timelapse fluorescence microscopy was used to monitor the dynamic changes in O;-2 fluorescence intensity over time in PAECs. The transient behaviors of the fluorescence time course showed exponential increases in the rate of O;-2 production in the presence of the ETC uncoupler or inhibitors. The most dramatic and the fastest increase in O;-2 production was observed when the cells were treated with the uncoupling agent, PCP. We also showed that only the complex IV inhibitor, KCN, attenuated the marked surge in O;-2 production induced by PCP. The results showed that mitochondrial respiratory complexes I, III and IV are sources of O;-2 production in PAECs, and a new observation that ROS production during uncoupling of mitochondrial respiration is mediated in part via complex IV. This novel method can be applied in other studies that examine ROS production under stress condition and during ROS-mediated injuries in vitro.

研究了亚硒酸钠预处理对H2O2氧化胁迫下钝顶螺旋藻（Spirulina platensis）的生长、 藻丝体形态、 谱学特性以及细胞内活性氧（ROS）水平的影响， 探究硒拮抗氧化胁迫保护螺旋藻的机制。 结果显示， H2O2氧化胁迫明显抑制螺旋藻的生长， 藻丝体严重受损， 可见光吸收440 nm峰增强， 620和680 nm峰降低； 荧光发射和激发光谱特征峰强度明显降低， 藻胆蛋白特征发射峰由660 nm蓝移至650 nm； 红外光谱透射峰没有发生位移， 蛋白质和多肽的特征谱带酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅱ带相对强度降低； 细胞内ROS相对含量显著性升高。 硒预处理24 h呈剂量效应地减轻由H2O2胁迫引起的氧化损伤， 有效地抑制胞内ROS的过度累积， 提高螺旋藻的抗氧化能力， 缓解了氧化胁迫对光能捕获和传递等重要生理功能的影响。

采集抽穗期小麦旗叶, 采用1 mmol·L-1 H2O2、 干旱、 黑暗处理24 h诱导产生氧化损伤模型, 然后运用偏振荧光的手段检测了叶绿体的荧光发射谱和荧光激发谱, 结果发现, 无论选择436 nm激发叶绿素a(Chla)分子, 或固定475 nm激发叶绿素b(Chlb)分子, 氧化胁迫后光系统Ⅱ反应中心P680与光系统Ⅰ反应中心P700的荧光发射峰峰面积比值A684/A720呈上升趋势； 通过比较偏振荧光激发谱上E436/E475和E475/E600比值, 发现随着氧化胁迫的进行, Chla对于反应中心能量传递的相对贡献大于Chlb； 此外, 类胡萝卜素向Chlb能量传递效率在各个偏振方向上均有所提高； 通过计算偏振度及粘度, 发现氧化胁迫处理促使680 nm处荧光偏振度提高, 内囊体膜微环境粘度增加。 上述结果为研究氧化胁迫提供了一种简单、 易行的方法。

为了研究植物叶片光子辐射与氧化胁迫的关系，将鹅掌木叶片用不同浓度的H2O2进行了处理，从而形成氧化胁迫.实验结果表明，随着H2O2处理时间的延长，浓度为7.5%、15%和30% 的H2O2处理均使鹅掌木叶片光子辐射中的自发发光较未受处理的对照有明显增长，各处理组叶片的延迟发光动力学曲线均呈现双曲性弛豫.通过建立延迟发光非线性动力学方程和数学模拟，得到了延迟发光的特征参量初始光子数I0、相干时间τ和衰减参量β，发现随着H2O2处理时间的延长，各处理组叶片的I0都呈现先下降，后回升，再下降的波动趋势; 而浓度为7.5%和15%的两个处理组的叶片τ值和β值呈现波动变化，浓度为30%的处理组的叶片τ和β呈现单调下降的趋势.推测H2O2胁迫下叶片光子辐射中自发发光的变化反映了叶片活性氧含量的变化; 叶片延迟发光中I0的变化反映了细胞总体代谢的变化，延迟发光中的τ值和β值的变化反映了叶片细胞对H2O2胁迫的适应和损伤过程.