福昕翻译

>

翻译学堂

全部内容
  • "TG":是主要人类呼吸道病毒的广谱抑制剂
    Thapsigargin是主要人类呼吸道病毒的广谱抑制剂:冠状病毒,呼吸道合胞病毒和A型流感病毒 经过: 莎拉·贝塔吉(Sarah Al-Beltagi)克里斯蒂安·亚历山德鲁·普雷达利亚·古尔丁乔·詹姆斯Pu娟保罗·斯金纳江志敏王琳琳杨佳云阿什利C.肯尼斯·梅利兹帕维尔·格什科维奇(Pavel Gershkovich) 6,克里斯托弗·J·海斯乔纳森·阮·范·塔姆伊恩·布朗刘金华和张建洲1.诺丁汉大学动物医学与科学学院,萨顿·博宁顿,诺丁汉LE12 5RD,英国2.英国沃金GU24 0NF,Pirbright,Ash Road,Pirbright学院3.英国Addlestone KT15 3NB,Woodham Lane的Weybridge,动植物卫生局(APHA)4.中国农业大学动物医学院,农业部动物流行病学重点实验室,北京圆明园西路2号,北京1001935.英国诺丁汉萨顿博宁顿诺丁汉大学生物科学学院,LE12 5RD,英国6.英国诺丁汉大学公园诺丁汉大学药学院NG7 2RD,英国7.英国诺丁汉大学公园诺丁汉大学化学学院NG7 2RD,英国8.英国诺丁汉大学公园诺丁汉大学医学院NG7 2RD*应与之联系的作者。这些作者为这项工作做出了同等的贡献。 摘要:SARS-CoV-2和其他主要呼吸道病毒的长期控制策略除了明智使用有效疫苗外,还需要包括抗病毒药以治疗急性感染。虽然正在为大规模疫苗接种推出COVID-19疫苗,但针对任何疾病使用或开发的适量抗病毒药物证明了抗病毒开发的挑战。我们最近发现,无毒的毒胡萝卜素(TG)是肌腱蛋白/内质网(ER)Ca2 + ATPase泵的抑制剂,可诱导有效的宿主先天免疫抗病毒反应,从而阻止甲型流感病毒的复制。在这里,我们显示TG还可以在永生或原代人细胞中阻断呼吸道合胞病毒(RSV),普通感冒冠状病毒OC43,SARS-CoV-2和A型流感病毒的复制。 TG的抗病毒性能在抑制OC43和RSV方面显着优于瑞贝昔韦和利巴韦林。值得注意的是,TG在合并感染中对冠状病毒(OC43和SARS-CoV-2)和流感病毒(苏联H1N1和pdm 2009 H1N1)的抑制作用相同。酸稳定TG的感染后口服管饲法可保护小鼠免于致命的流感病毒攻击。结合其在主动感染之前或期间抑制不同病毒的能力,以及在TG暴露后至少48小时的抗病毒持续时间,我们建议TG(或其衍生物)是有希望的广谱抗SARS-CoV抑制剂-2,OC43,RSV和流感病毒。 关键字:毒胡萝卜素;抑制剂抗病毒物质; SARS-CoV-2;冠状病毒OC43;呼吸道合胞病毒;流感病毒广谱先天免疫;老鼠;瑞地昔韦利巴韦林;奥司他韦 1. 介绍在COVID-19大流行中,针对大规模疫苗接种的有效疫苗的需求从未如此大,以控制和预防可导致医院不堪重负的猖ramp的发病率,死亡率和激增的临床病例。 COVID-19是由一种新型冠状病毒引起的,该冠状病毒被称为严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2(SARS-CoV-2),一种包膜的阳性单链RNA病毒[1]。尽管现在正在部署COVID-19疫苗,但根除是不切实际的,并且对有效抑制SARS-CoV-2抗病毒药[2,3]的平行需求存在着并行的需求,以抑制患者体内主动病毒复制以逆转病毒进程。考虑到并不是所有的疫苗都可以在随后的感染中预防病毒的脱落,因此抗病毒药也可以用来降低人群中传播的总体病毒水平,从而减少其传播。针对任何传染病使用或开发的抗病毒药物数量很少,证明了抗病毒药物开发的实际挑战。特别是对于呼吸道病毒,通常遇到的主要障碍是病毒突变抗性的出现,这种突变抗性源于直接针对病毒特定部分的普遍采用的策略。甲型流感病毒的N1部分对病毒神经氨酸酶抑制剂奥司他韦的耐药性日益引起人们的关注[4,5]。人们对令人担忧的是对新近引入的针对病毒PA蛋白的流感抗病毒药baloxavir marboxil的耐药性不断提高[6];甲型流感病毒的PB1基因中的突变很容易赋予对新型核苷类似物抗病毒药物favipiravir的耐药性[7]。可以潜在地规避病毒突变挑战的另一种抗病毒设计方法是,在早期感染期间调节通用的宿主固有免疫反应,以充分破坏病毒复制,从而建立获得性免疫(抗体和细胞介导的)。这种新颖的以宿主为中心的抗病毒方法可以具有抑制不同类型病毒的额外好处[8]。鉴于表现出不同病因的急性呼吸道病毒感染在临床表现上是无法区分的,因此可以同时针对不同病毒类型的广谱以宿主为中心的抗病毒药可能会大大改变临床管理。除了目前的SARS-CoV-2大流行外,甲型流感病毒和呼吸道合胞病毒(RSV)仍然是造成人类呼吸道病毒感染的重要因素。流感病毒是包膜的负义分段单链RNA病毒,每年在全球范围内导致多达65万例死亡,并且是造成先前大流行的原因[9]。 RSV是一种包膜的负义单链RNA病毒,是幼儿和老年人急性下呼吸道感染的主要原因,与5岁以下儿童的院内死亡48,000–74,500相关,其中99%在发展中国家发生的死亡[10,11]。虽然在甲型流感病毒感染中使用抗病毒药可能会受到病毒抗药性的阻碍,但仅批准使用抗RSV的化学抗病毒药利巴韦林仅限于婴儿的严重感染[5,12]。我们最近显示,毒胡萝卜素(TG)是肌浆网/内质网(ER)Ca2 + ATPase泵的抑制剂[13],在纳摩尔非细胞毒性水平上诱导了有效的宿主抗病毒应答,从而阻断了甲型流感病毒的复制[14]。TG诱导的ER应激未折叠蛋白反应(UPR)似乎是激活宿主抗病毒防御下游谱的主要驱动力。在这里,我们显示TG实际上是一种以宿主为中心的广谱抑制剂,在永生或原代人类细胞中,可有效阻断RSV,普通感冒冠状病毒OC43,SARS-CoV-2和A型流感病毒的复制。我们还确定,胃中发现的TG是低pH稳定的,从一次引发起就能够快速诱导持续至少48小时的有效抗病毒状态,并且在小鼠口服后可在小鼠体内进行治疗性保护(体内)感染,应对致命的流感病毒挑战。 2. 材料和方法2.1. 细胞和病毒原代正常人支气管上皮细胞(NHBE)和支气管上皮生长培养基由Promocell(德国海德堡)提供。在添加了10%胎牛血清(FCS)的DMEM-Glutamax中培养无限增殖的新生猪气管上皮(NPTr)细胞[15],HEp2细胞,MRC5细胞,A549细胞,Calu-3细胞,Vero E6细胞和MDCK细胞。100 U / mL青霉素-链霉素(P/S)(Gibco,ThermoFisher Scientific,佩斯利,英国)。通过DEFRA分离出的人RSV(A2株,ATCC VR-1540),苏联H1N1(A / USSR / 77),PR8 / H1N1(A / PR8 / 1934)和pdm H1N1病毒(A / Swine / England / 1353/2009)这项研究使用了SwIV监视程序SV3401)。还使用了人冠状病毒OC43(OC43)和SARS-CoV-2病毒(2019-nCoV /意大利-INMI1株,从EVAg获得的进化枝V(008V-03893)),后者的完整序列已提交给GenBank(SARS-CoV- 2 / INMI1-Isolate / 2020 /意大利:MT066156),并且可以在GISAID网站上找到(betaCoV /意大利/ INMI1-isl / 2020:EPI_ISL_410545)。 2.2. 细胞活力测定根据制造商的说明,使用CellTiter-Glo发光细胞活力测定试剂盒或CellTiter-Glo 2.0细胞活力测定试剂盒(Promega,麦迪逊,威斯康星州,美国)确定细胞活力。 2.3. 细胞化学启动根据制造商的建议,将TG(美国密苏里州圣路易斯的默克公司)和瑞德昔韦(德国慕尼黑的Selleckchem公司)溶解在DMSO中,而利巴韦林和羟氯喹(默克公司)按照制造商的建议溶解在水中。化合物的抗病毒方案对细胞活力没有可检测到的不利影响。通常,除非另有说明,否则在感染前将细胞在适当的细胞培养基中稀释的所示化合物中孵育(稀释30分钟内使用),然后孵育30分钟,然后用PBS洗涤3次并用所示病毒感染(感染前启动)。或者,首先将细胞感染指定的时间,然后将化合物灌注30分钟,然后继续进行感染培养(感染后灌注)。细胞的所有TG引发仅持续30分钟,然后根据特定实验用PBS洗涤并进行下游培养。2.4. RSV感染和子代病毒定量HEp-2细胞,A549细胞和NHBE细胞根据24小时噬斑测定,在补充2%FCS的DMEM-Glutamax中以指定的RSV感染复数(MOI)感染48或72小时,收集的离心上清液用于噬菌斑测定或RT-qPCR的病毒拷贝数进行定量(请参见2.6节)。以前已经描述了通过噬斑分析对HEp2细胞进行RSV滴定[16]。简而言之,将感染细胞上清液的连续稀释液(一式三份)连续感染24小时的HEp2细胞固定在丙酮:甲醇(1:1)中,并使用小鼠抗RSV(2F7)抗体(1:1000)进行免疫染色(Abcam (英国剑桥)。2.5. 流感和冠状病毒的单一和共感染,以及子代病毒的定量甲型流感病毒感染需要无血清培养基和胰蛋白酶。 NPTr细胞和A549细胞的感染培养基是Opti-MEM I(Gibco),辅以100 U / mL P / S,2 mM谷氨酰胺和200 ng / mLL-1-甲苯磺酰胺-2-苯乙基氯甲基酮( TPCK)胰蛋白酶(Sigma-Aldrich)。根据病灶形成试验(FFA),将特定的流感病毒MOI在感染培养基中感染细胞2到3 h,然后用PBS洗涤3次,并在新鲜感染培养基中孵育24天如图所示,持续72小时。收集纺丝上清液用于通过6 hFFA,50%组织培养物感染剂量(TCID50)或通过RT-qPCR的病毒拷贝数对子代病毒进行定量。以前已经描述了通过FFA滴定流感病毒[14]。在添加100 U/ mLP / S,2 mM谷氨酰胺和100 ng / mL TPCK胰蛋白酶的Opti-MEM I中,将A549细胞和MRC5细胞用指定的MOIOC43(基于FFA)感染OC43 3小时。用PBS洗涤3次,并在新鲜的感染培养基中孵育长达72小时。对用OC43和苏联H1N1病毒共感染的A549细胞进行了相似的处理。收集纺丝上清液用于通过FFA定量子代病毒或通过RT-qPCR定量病毒拷贝数。 在指示的MOI上,以TCID50为基础,用SARS-CoV-2将Calu-3,NHBE和Vero E6细胞感染,在补充有100U/mLP/ S,2 mM谷氨酰胺和100ng的Opti-MEMI中感染3 h。如图所示,将1mL / mL TPCK胰蛋白酶,随后在PBS中洗涤3次,并在新鲜的感染培养基中孵育总计长达72小时。对被pdm H1N1病毒和SARS-CoV-2病毒共感染的Calu-3细胞进行了相似的处理。收集纺丝上清液用于通过TCID50定量子代病毒或通过RT-qPCR定量病毒拷贝数。以96孔板形式进行TCID50滴定,以定量SARS-CoV-2和A型流感病毒,最少重复四次。在生长培养基DMEM(Gibco)中对每个样品进行十倍稀释。然后,将50µL稀释样品分别添加到MDCK和VeroE6细胞中用于流感和SARS-CoV-2滴定,并在37°C下孵育1 h。然后将培养基换成200 µL DMEM(补充200ng /mL TPCK胰蛋白酶用于流感滴定),并在37℃下孵育5天。在显微镜下评估每个孔的细胞病变作用。使用Spearman-Karber方法以TCID50计算病毒滴度[17,18]。检测限为5.62 TCID50 / mL。2.6. RNA制备和实时RT-PCRRNeasy Plus Minikit(Qiagen,希尔登,德国)用于从细胞中提取总RNA。使用Superscript III First Strand合成试剂盒(ThermoFisher Scientific)从1 µg总RNA合成cDNA。用LightCycler 96仪器(Roche,Basel,Switzerland)进行宿主基因的表达。基因表达的计算基于比较的Ct方法,已标准化为18S核糖体RNA。 HSPA5(FH1_HSPA5和RH1_HSPA5),HSP90B1(FH1_HSP90B1和RH1_HSP90B1)和DDIT3(FH1_DDIT3和RH1-DDIT3)的人ER应力引物;和人类IFNB1引物(FH1_IFNB1和RH1_IFNB1),OAS1引物(FH1_OAS1和RH1_OAS1)和RNASEL引物(FH1_RNASEL1和RH1_RNASEL1)是预先设计的Sigma-Aldrich。使用PrimerExpress 3.0.1(ThermoFisher Scientific)设计了其他引物(由Sigma-Aldrich合成),并在表1中显示。QIAamp病毒RNA试剂盒(Qiagen)用于从离心细胞培养上清液中提取病毒RNA。使用QIAGEN OneStepRT-PCR KIT进行一步实时qPCR,以定量相对病毒拷贝数。 表1.引物序列。 基因没有第一(5d – 3d)反义引物(5j–3j)18S核糖体RNA(通用)ACGGCTACCACATCCAAGGACCAATTACAGGGCCTCG-AAA F基因(RSV)CAAGAACTGACAGAGGATGGTACTGCATGTTTCAGCTTGTGGGAAGAL基因(RSV)AACACTTATCCTTCTTTGTTGGAACTTAGCAACCGAAACTCACGATAGAAAM基因(RSV)ACTCAAGAAGTGCAGTGCTAGCAAAGGACACATTAGCGCATATGGTRIG-I(人类)GAAGGCATTGACATTGCACAGTTGGTTTGGATCATTTTGATGACAM基因(苏联H1N1)AGATGAGCCTTCTAACCGAGGTCGTGCAAAAACATCTTCAA-GTCTCTGM基因(pdm H1N1)AGATGAGTCTTCTAACCGAGGTCGTGCAAAGACACTTTCCA-GTCTCTGOrf1ab(SARS-CoV-2)CCGATCATCAGCACATCTAGGTTGACAAGGCTCTCCATCT-TACCTTTOrf1ab(OC43)GCCAGGGACGTGTTGTATCCTTGATCTTCGACATTGTGACCTATG 2.7. 蛋白质印迹使用放射免疫沉淀测定(RIPA)缓冲液(圣克鲁斯,达拉斯,美国德克萨斯州)补充1%苯基甲基磺酰氟(PMSF)(圣克鲁斯),1%抑制剂混合物和1%原钒酸钠,裂解细胞,并通过Bio-RAD蛋白质测定法(Bio-Rad,Hercules,CA,USA)测量蛋白质浓度。一抗是1:500稀释的山羊抗甲型流感A1(Abcam,ab20910),小鼠抗甲型M2克隆14C2(1:1000)(Invitrogen,MA1082),山羊抗甲型流感病毒多克隆抗体以1:2000的稀释度(Abcam,ab155877),小鼠抗冠状病毒抗体OC-43株,克隆541–8F处于1:1000(Sigma-Aldrich,MAB9012)和小鼠抗β-肌动蛋白克隆AC- 74处于1:5000(Sigma-Aldrich,A2228)。合适的物种特异性二抗是过氧化物酶偶联的(Abcam),用于化学发光检测(Amersham ECL Western Blotting Detection Reagent,美国马萨诸塞州马尔伯勒)。2.8. 干扰素-β(IFNβ)ELISA通过酶联免疫吸附测定(ELISA)定量细胞培养上清液中的IFNβ分泌。 IFNβELISA(人类IFN-βQuantikine ELISA试剂盒,美国明尼苏达州明尼阿波利斯市Bio-Techne)按照制造商的说明进行。样品进行三次重复分析。2.9. 小鼠流感病毒挑战为了评估TG在感染过程中(即感染后)的抗病毒效力,并与体内奥司他韦进行比较,将6至8周龄的BALB / c小鼠(雌性)分为两组,以确定感染后存活率(每个治疗组n = 8)和子代病毒产生(每个治疗组n = 8)。小鼠经鼻内感染了3个MLD50的PR8/H1N1病毒。感染后十二小时,每天通过管饲法口服TG(1.5 µg / kg /天),奥司他韦(45 mg / kg /天)或PBS + DMSO(PBS-DMSO对照中DMSO的百分率与其他治疗相当)天。在感染后第3和5天,收集每组四只小鼠的肺以进行病毒滴定。通过TCID50分析,对接种了10倍连续稀释的均质化肺组织的MDCK细胞进行病毒滴定,并在37°C下孵育72小时。 TCID50值是根据Reed–Muench方法[19]计算的。 2.10. 量化与统计分析使用GraphPad Prism 7和图例中描述的统计方法进行统计分析。 p值<0.05被认为是显着的,并表示为* p <0.05,** p <0.01,*** p <0.001和**** p <0.0001。 Kaplan–Meier方法用于生存分析。给出的结果代表了三个或更多个独立的重复,除非另有说明,否则误差线为标准偏差。2.11. 道德声明所有动物工作均已获得北京科学技术协会(ID:SYXK(Beijing)2007–0023)的批准,并按照北京实验动物管理委员会发布的《北京实验动物福利和道德规范》进行;符合中国农业大学机构动物护理和使用委员会指南(ID:SKLAB-B-2010–003)。3. 结果3.1. TG阻止子代RSV生产为了证明TG对RSV的抗病毒活性,在感染前24小时(图1A)或感染后24小时(hpi)(图1B)用TG短暂灌注人HEp2和A549细胞30分钟。每种细胞类型的感染前和感染后TG引发导致后代病毒产量显着下降(统计上显着)。感染前用0.5 µM TG引发的HEp2细胞将子代病毒的产生减少了近10,000倍(图1A);在24 hpi时用0.5 µM TG引发的细胞将病毒输出降低约1000倍(图1B),这分别表明其对RSV的预防和治疗抗病毒潜力。用TG对HEp2和A549细胞进行30分钟的单次启动诱导了有效的抗病毒状态,这种状态持续至少48小时(图1C,D)。 TG引发HEp2细胞(感染前即刻或感染前48小时)引发了病毒L,F和M基因的转录抑制(图1E,F)。所用TG的抗病毒方案对HEp2和A549细胞无细胞毒性(图1G,H)。补充证据TG的非细胞毒性抗病毒剂量方案已在我们较早的出版物中发现[14]。因此,TG作为一种非细胞毒性抑制剂具有快速作用,可在持续至少48小时的细胞中诱导抗病毒状态,并且在主动RSV感染之前或期间使用时是有效的。 接下来,根据被感染的HEp2细胞的后代病毒产量(图2A)和病毒RNA检测(图2B),将TG的抗病毒性能与病毒唑进行比较,利巴韦林是一种被批准用于严重RSV感染的幼儿的抗病毒药物。 TG在阻止RSV复制方面优于病毒唑。例如,用0.1µM TG感染HEp2细胞预感染30分钟对子代病毒产生的抑制作用比连续使用30 µM利巴韦林(50%利巴韦林有效浓度(EC50)对RSV = 11)高160倍。 µM [20])(图2A)。 TG在HEp2细胞的RSV抑制中表现出984的选择性指数(50%(CC50)/ EC50的细胞毒性浓度)和84.55 nM的EC90,这表明它具有很强的安全裕度(图2C,D)。在由TG引发和感染的原代NHBE细胞中,相应培养基中病毒RNA的检测降低(图2E)与病毒L,F和M基因的转录抑制(图2F)同时发生,这进一步表现为TG剂量依赖性减少病毒蛋白的产生(图2G,H)。 两者合计,TG作为抗病毒剂比利巴韦林更有效,表现出很强的选择性指数,并阻断了RSV病毒的转录和病毒蛋白的产生。在原代NHBE细胞中,相对于DMSO对照,在RSV感染之前和期间,TG依赖于TG的剂量以TG剂量依赖性的方式进行了TG的感染前致敏增强ER应激基因(DDIT3,HSPA5和HSP90B1)的表达(图3A,C)。TG还增加了NHBE细胞中RIG-I信号相关基因(RIG-I,IFNB和RNASEL)的基础表达,但是在感染过程中,相对于被感染的DMSO对照,RIG-I相关基因的诱导显着衰减(图3D,G)。因此,在NHBE细胞中RSV感染期间,RIG-I相关基因的转录诱导减少是一个特征。TG介导的RSV抑制作用。3.2. TG阻止子代冠状病毒OC43的生产为了证明TG对冠状病毒的抑制作用,在感染地方性OC43病毒之前,立即用TG引发A549细胞30分钟[21](图4A–C)。以剂量依赖性方式,TG阻断了病毒复制,如感染细胞的培养基中病毒RNA的急剧减少(图4A),病毒转录的抑制(图4B)和病毒NP蛋白生成减少(图4C)所证明。将TG的抗病毒性能与羟氯喹(HC)进行了比较,后者是一种毒性比氯喹低的化合物,可抑制OC43[22]。 TG在阻止子代OC43病毒产生方面比HC更有效(图4D,E)。感染前引发与整个感染过程中连续使用20 µM HC相比,0.05 µM TG仅持续30分钟对OC43的抑制作用更大(针对SARS-CoV-2的HC EC50 = 4.51 µM [23])(图4D)。与HC处理后代病毒的适度减少不同,在TG引发的感染细胞的培养基中几乎未检测到任何病毒(图4E)。在A549细胞中,TG在阻止OC43病毒(图4F)和流感病毒(图4G)复制方面比最近被批准用于SARS-CoV-2感染紧急使用的核苷类似物Remdesivir(RDV)[24]更好。 。尽管在72hpi时,细胞连续暴露于0.3 µM RDV(RDV EC50对OC43 = 0.15 µM [24])显示约17,000倍减少子代病毒RNA的检测(相对于相应的DMSO对照);细胞反过来,用0.3 µM TG引发的细胞则比RDV处理过的细胞具有450倍的抑制作用(图4F)。在72 hpi时,与0.3μM的RDV连续使用相比,0.05μMTG引发的细胞对苏联H1N1病毒的抑制作用还强于7倍。 RDV对流感病毒复制几乎没有抗病毒作用(图4G)。 TG在A549细胞中的抗病毒用途无细胞毒性(图4H)。 TG在MRC5细胞中OC43上的TG的选择性指数(CC50 / EC50)高,介于7072和9227之间(图4I)。总的来说,TG强烈抑制OC43病毒的转录和蛋白质产生,作为抗病毒剂比HC和RDV更有效,并且具有较高的选择性指数。 点击:查看文章剩下部分 查看更多医学文章 查看更多冠状病毒文章 使用专业文章翻译功能免责声明:福昕翻译只充当翻译功能,此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的,仅代表作者个人观点,与本网站无关,版权归原始网站所有。仅供读者参考,并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等,请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。 来源于:mdpi
  • 2型糖尿病患者的研究和新治疗策略的新方向
    经过:艾哈迈德·阿尔·布拉比(Ahmad Al-Mrabeh)英国纽卡斯尔,纽卡斯尔NE2 4HH,磁共振中心,转化中心和临床研究所,医学科学学院学术编辑:Istvan Kovanecz生物医药 2021,9(2),226;收到:2020年12月31日/修订:2021年2月9日/接受:2021年2月17日/发布:2021年2月23日(本文属于《糖尿病并发症》:从病理生理学到新型治疗方法) 图1 在2型糖尿病患者中,肝脏极低密度脂蛋白甘油三酸酯(VLDL-TG)出口与胰内脂肪之间相互作用的示意性假想图。 胰腺功能是通过内分泌和外分泌区室之间的协同作用来实现的。 脂质代谢异常是影响整个胰腺结构和功能的代谢事件的驱动因素。 每个彩色三角形的范围代表该参数的功能程
  • 科学家开始建立我们星球的高精度数字孪生
    苏黎世联邦理工学院 Simone Ulmer地球的数字孪生系统将以高分辨率对地球系统进行全面模拟,并作为例如指导适应气候变化措施的基础。信用:ESA我们星球的数字孪生子将在未来模拟地球系统。它旨在支持决策者采取适当措施,为极端事件做更好的准备。欧洲科学家和苏黎世联邦理工学院计算机科学家撰写的新战略文件显示了如何实现这一目标。为了在2050年之前实现气候中和,欧盟启动了两个雄心勃勃的计划:绿色交易和DigitalStrategy。作为其成功实施的关键组成部分,气候科学家和计算机科学家发起了“目的地地球”倡议,该倡议将于2021年中期开始,预计持续长达十年。在此期间,将创建一个高度精确的地球数字模型,即地球的数字孪生模型,以尽可能准确地绘制气候发展和极端事件的时空图。观测数据将被不断地整合到数字孪生中,以使数字地球模型更准确地用于监视演化并预测可能的未来轨迹。但是除了常规用于天气和气候模拟的观测数据外,研究人员还希望将有关人类活动的新数据整合到模型中。新的地球系统模型实际上将尽可能真实地表示地球表面上的所有过程,包括人类对水,食物和能源管理的影响以及物理地球系统中的过程。决策信息系统地球的数字孪生系统旨在成为一个信息系统,该系统可以开发和测试场景,这些场景可以显示出更多的可持续发展,从而更好地为政策提供信息。彼得·鲍尔(Peter Bauer)说:“例如,如果您打算在荷兰规划一个两米高的堤防,我可以浏览我的数字双胞胎中的数据,并检查堤防是否有可能仍能抵御2050年的预期极端事件。”是欧洲中距离天气预报中心(ECMWF)的研究副主任,也是目的地地球的共同发起人。数字孪生还将用于淡水和粮食供应或风电场和太阳能发电厂的战略规划。目的地地球背后的驱动力是ECMWF,欧洲航天局(ESA)和欧洲气象卫星开发组织(EUMETSAT)。鲍尔与其他科学家一起推动着地球数字孪生的气候科学和气象方面的发展,但他们也依靠苏黎世联邦理工学院和瑞士国家超级计算中心(CSCS)的计算机科学家的专业知识,即ETH教授Torsten Hoefler ,来自高性能计算系统研究所,以及CSCS主任Thomas Schulthess。为了在数字革命中迈出重要一步,鲍尔强调了将地球科学与计算机科学相结合的必要性。在最近的《自然计算科学》杂志上,来自地球和计算机科学领域的研究人员团队讨论了他们希望采用哪些具体措施来推进“地球系统科学的数字革命”,他们在其中看到了挑战以及可能的解决方案能够被找到的。天气和气候模型为基础在他们的论文中,研究人员回顾了自1940年代以来天气模型的稳定发展,这是一个悄悄发生的成功故事。可以说,气象学家开创了在世界上最大的计算机上对物理过程进行模拟的过程。作为物理学家和计算机科学家,CSCS的Schulthess坚信,当今的天气和气候模型非常适合为更多的科学学科确定如何有效使用超级计算机的全新方式。过去,天气和气候建模使用不同的方法来模拟地球系统。尽管气候模型代表了非常广泛的物理过程集,但它们通常会忽略小规模的过程,但是,这对于更精确的天气预报至关重要,而天气预报又将重点放在更少的过程上。数字孪生将把这两个领域融合在一起,并能够进行高分辨率模拟,描绘整个地球系统的复杂过程。但是,为了实现这一点,必须将仿真程序的代码适配于有望大大提高计算能力的新技术。利用当今可用的计算机和算法,很难以计划的一公里的极高分辨率执行高度复杂的仿真,因为数十年来,从计算机科学的角度来看,代码开发一直处于停滞状态。气候研究得益于能够通过新一代处理器获得更高性能而不必从根本上改变其程序的方法。每一代新处理器的这种免费性能提升大约在10年前就已停止。结果,当今的程序通常只能利用常规处理器(CPU)峰值性能的5%。为了实现必要的改进,作者强调了协同设计的需要,即同时进行并同时开发硬件和算法,正如CSCS在过去十年中成功展示的那样。他们建议特别注意通用数据结构,要计算的网格的优化空间离散化和时间步长的优化。科学家们还建议将用于解决科学问题的代码与在相应系统体系结构上最佳执行计算的代码分开。这种更灵活的程序结构将允许更快,更有效地切换到未来的体系结构。从人工智能中获利作者还看到了人工智能(AI)的巨大潜力。例如,它可用于数据同化或观察数据处理,模型中不确定物理过程的表示以及数据压缩。因此,AI可以加快仿真速度并从大量数据中筛选出最重要的信息。此外,研究人员认为,使用机器学习不仅可以使计算效率更高,而且可以帮助更准确地描述物理过程。科学家将他们的策略文件视为通往地球数字双胞胎的起点。在当今可用的计算机体系结构以及不久的将来预期的计算机体系结构中,基于图形处理单元(GPU)的超级计算机似乎是最有前途的选择。研究人员估计,要全面运行数字孪生系统,将需要一个带有约20,000个GPU的系统,消耗的功率估计为20MW。出于经济和生态方面的原因,这种计算机应在有足够CO 2中性发电量的位置操作。点击:查看更多其他分类文章查看更多生物学文章使用文章翻译功能 免责声明:福昕翻译只充当翻译功能,此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的,仅代表作者个人观点,与本网站无关,版权归原始网站所有。仅供读者参考,并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等,请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。来源于:phys
  • 冠状病毒,呼吸道合胞病毒和A型流感病毒的广谱抑制剂
    Thapsigargin是主要人类呼吸道病毒的广谱抑制剂:冠状病毒,呼吸道合胞病毒和A型流感病毒点击:查看上部分内容介绍图1. thapsigargin(TG)在无细胞毒性水平下短时间(30分钟)暴露于人细胞,迅速引起延长的(≥48h)抗病毒状态,从而阻止了RSV复制。 TG在(A)感染前24小时或(B)感染后24小时以剂量依赖性方式引发,可阻止RSV产生。 (A)用TG或对照DMSO灌注HEp2和A549 30分钟,用PBS洗涤并在RSV感染前在正常培养基中孵育24小时,或(B)首先在TG 30分钟之前用RSV感染24小时启动。 TG诱导的抗病毒状态持续至少48小时。如图所示,用TG或DMSO对照将HEp2(C)和A549(D)细胞灌注30分钟,用PBS洗涤,再进行24或48小时的正常培养;之后,细胞被RSV感染。所有细胞均以0.1 MOI感染RSV(A2株,ATCC VR-1540),共3天。收集离心的上清液感染HEp2细胞24小时,用小鼠抗RSV(2F7)抗体(pfu / mL)免疫检测RSV。2向ANOVA(Sidak的多次比较)的意义与相应的DMSO控件有关。与A549细胞相比,HEp2细胞更易于RSV复制。 TG抑制RSV转录。在RSV感染之前,立即用0.5µMTG灌注HEp2细胞(E)30分钟,在RSV感染之前(F)用TG灌注HEp2细胞30分钟,用PBS洗涤并培养48小时。总共感染3天后,提取总RNA进行cDNA转换,以量化标准化为18srRNA的病毒基因(L基因,M基因和F基因)表达。通过相对于相应DMSO对照中表达的未配对t检验确定显着性。 (G)用指定浓度的TG或DMSO对照预孵育30分钟的(Hp2和(H)A549细胞)用PBS洗涤,在无血清培养基(Opti-MEM)中培养过夜,并进行细胞活力测定(CellTiter-Glo®发光细胞活力测定试剂盒,Promega)。水平条=平均值(红色)±标准偏差;ns =不重要。与Dunnett进行多次比较的单向方差分析的意义是相对于相应的DMSO控件而言的。所有测定均一式三份,进行三次。 *p <0.05和**** p <0.0001。 图2. TG作为抗病毒药比利巴韦林更有效,显示出高选择性指数并阻止病毒转录和病毒蛋白产生。如前所述,在培养基中或在单独培养基中连续存在利巴韦林时,将HEp2细胞用TG,利巴韦林或DMSO对照引发30分钟,如前所述用PBS洗涤并用RSV感染(用于TG或DMSO对照)。以4 dpi收获培养基,用于(A)子代病毒滴定(pfu /mL)和(B)通过一步反转录-qPCR检测病毒L基因RNA。除非另有说明,否则单向ANOVA(Tukey的多次比较)的显着性是相对于DMSO控件而言的。在HEp2细胞的RSV感染中,TG的相应选择性指数(SI)估计为984(C,D)。在TG的感染前引发范围内,分别通过pfu / mL病毒滴定和发光细胞活力测定法确定HEp2细胞中TG对RSv的有效浓度(EC)和细胞毒性浓度(CC)。 SI = CC50 / EC50 = 63.43 / 0.06447 = 983.9。 EC90 = 84.55 nM。如图所示,用TG或DMSO对照引发NHBE细胞30分钟,用PBS洗涤并以0.1 MOI感染RSV。在48 hpi时,通过一步反转录qPCR(E)收集用于检测病毒L基因RNA的培养基,提取总RNA进行cDNA转化以定量病毒基因的表达(L基因,F -基因和M基因)标准化为18s rRNA(F)。单向ANOVA(Dunnett的多重比较)(E)和两向ANOVA(Tukey的多重比较)(F)的意义与DMSO控件有关。 TG还抑制NHBE细胞中病毒F蛋白的产生。如图所示,用TG或DMSO对照灌注细胞30分钟,用PBS洗涤,并在80℃下用RSV感染0.05 MOI持续48小时,并直接免疫染色是否存在RSV F蛋白(G,H)。以100倍放大率拍摄的图像。随着TG启动剂量的增加,RSV阳性细胞(pfu)的数量明显减少。单向方差分析(Dunnett的多次比较)的意义与DMSO控件有关。 * p <0.05,*** p <0.001和**** p <0.0001。图3. NHBE细胞的TG引发增加了ER应激基因的表达(感染前和感染后)和RIG-I信号传导相关基因的基础表达,但是在感染过程中,RIG-I关联基因的诱导是衰减。用TG或DMSO对照引发细胞30分钟,用PBS洗涤并在0.05 MOI下用RSV感染48小时,然后提取总RNA进行cDNA转化以定量ER应激基因的表达(A)DDIT3,(B)HSPA5 (C)HSP90B1。将表达标准化为18s rRNA,通过2向ANOVA(Sidak的多次比较)确定的显着性相对于相应的DMSO对照。有一致的迹象表明,TG启动引发了RIG-I相关基因RIG-I(D),IFNB(E)(以及相应的IFNB蛋白(F))和RNASEL(G)的感染前激活。在16hpi对上清液进行IFNB ELISA。将所有RNA表达标准化为18s rRNA,并通过单向ANOVA和Dunnett的多重比较(D)或2向ANOVATukey的多重比较(E–G)确定的显着性相对于相应的DMSO对照。所有测定均一式三份,进行三次。*p <0.05,** p <0.01,*** p <0.001和**** p<0.0001。 图4. TG抑制OC43病毒的转录和蛋白质的产生,作为抗病毒剂比羟氯喹和瑞姆昔韦更有效,并且显示出高选择性。 (A,B)用TG引发A549细胞30分钟,用PBS洗涤两次,并在0.5MOI下用OC43感染3小时。然后,将细胞再次用PBS洗涤,并在无血清培养基(补充有0.1 µg / mL TPCK胰蛋白酶的Optii-MEM)中培养48小时,然后从(A)培养基和(B)细胞中提取RNA,分别进行反转录qPCR和cDNA转换,再进行qPCR,以检测病毒OC43复制酶多蛋白1ab RNA。 cDNA定量标准化为18s rRNA。 (C)使用重复的孔组进行细胞蛋白提取,以通过蛋白质印迹法检测OC43 NP。 (D,E)如图所示,用TG,羟氯喹(HC)或DMSO / PBS对照对MRC5细胞进行预处理,持续30分钟,用PBS洗涤两次,用OC43(0.01 MOI)感染3 h,再用PBS两次,最后在无化合物(感染前)或持续存在HC(连续)的情况下用无血清培养基补充。在2 dpi时,收集培养基用于(D)通过一步反转录qPCR检测病毒多蛋白1abRNA和(E)通过感染A549细胞24小时并免疫染色是否存在病毒NP来直接检测子代病毒。以100倍放大率拍摄的图像。所指示的显着性(通过单向方差分析确定)和病毒RNA检测的降低百分比相对于相应的对照。 (F,G)TG在阻止OC43(F)和甲型流感病毒(G方面优于伦德韦(RDV))复制。用指示的TG,0.3 µM RDV或DMSO对照对A549细胞进行初次免疫30分钟,用PBS洗涤两次,并用0.01 MOI的CoVOC43或1.0 MOI的苏联H1N1病毒感染2小时,然后再次用PBS,然后在无血清培养基中孵育TG引发的细胞,或在连续存在RDV的培养基中孵育。在24、48和72 hpi时,基于相对Ct方法,对收集的上清液进行病毒RNA提取,然后进行一步反转录qPCR,以检测OC43复制酶多蛋白1ab RNA或流感M基因RNA的相对拷贝数。 。所指示的显着性是相对于基于2通ANOVA Dunnett(F)或Tukey(G)多重比较测试的RDV处理过的细胞而言的。 (H)RDV和TG处理对细胞活力没有不利影响。将A549细胞用RDV连续处理,或用指定的TG或DMSO处理30分钟,洗涤,培养过夜,然后进行细胞活力测定(CellTiter-Glo 2.0细胞活力测定,Promega)。通过单因素方差分析相对于DMSO对照确定指示的显着性。 (I)TG对OC43的抑制作用的选择性指数(CC50 / EC50)估计在7072和9227之间。EC90= 0.02622 µM。用TG(0至91 µM)灌注MRC5细胞30分钟,用PBS洗涤两次,并在含10%FCS和1%P / S的DMEM Glutamax中培养过夜。用CellTiter-Glo 2.0细胞活力测定(Promega)进行细胞活力测定(CC50)。有效或抑制TG的剂量反应(EC50)是基于以指定浓度的TG(0至0.5 µM)灌注MRC5细胞30分钟,然后进行PBS洗涤和以0.01 MOI的OC43感染。感染后三天,收集上清液用于RNA提取和一步反转录qPCR以定量病毒RNA(多蛋白1ab RNA)的存在。 CC=细胞毒性; EC =有效浓度。 ** p <0.01,*** p<0.001和**** p <0.0001。接下来,评估了在OC43病毒感染之前和期间对TG启动的ER应激反应。在A549细胞中,TG以剂量依赖性方式基础上和在感染过程中刺激ER应激基因的表达。 TG诱导的A549细胞OC43感染的ER应激基因图谱(图5A,C)与NHBE细胞的RSV感染的TG应激基因图谱高度相似(图3A,C)。在A549细胞中,TG启动似乎对RIG-I相关基因(RIG-I,IFNB和OAS1)的基础转录几乎没有影响。像在NHBE细胞的RSV感染中(图3D,G)一样,在TG引发的细胞的OC43感染过程中,RIG-I相关基因的诱导也减弱了(图5D,F)。因此,在OC43感染期间降低RIG-I相关基因的转录诱导也是TG介导的OC43病毒抑制的特征。重要的是,感染前TG引发的A549细胞与OC43病毒和苏联H1N1甲型流感病毒的共同感染(图5H)一样,能够抑制单独的病毒感染(图5G)。总之,A549细胞的TG引发在基础上和OC43感染期间增加了ER应激基因的表达,在感染期间减弱了RIG-1信号相关基因的诱导,并抑制了与OC43和流感病毒的共感染。1.1. TG阻止子代SARS-CoV-2生产SARS-CoV-2与OC43病毒一样易受TG抑制。用TG对Calu-3和NHBE细胞进行感染前预感染可阻断SARS-CoV-2复制(图6A,C),这与在A549和MRC5细胞中用OC43病毒所见的抑制作用相当(图4A,D)。在Calu-3细胞中,用SARS-CoV-2在TG感染24小时后用TG引发感染后30分钟也有效抑制病毒,表明其在SARS-CoV-2感染中具有治疗潜力(图6B)。与流感病毒抑制一样[14],TG无法抑制SARS-CoV-2在Vero E6细胞中的复制,这表明完整的I型IFN系统对于TG介导的宿主抗病毒应答是必需的(图6D)。通过子代病毒RNA检测(图6E–H)和传染性子代确定,TG的广谱抗病毒效力在单独的病毒感染中与在SARS-CoV-2和pdm H1N1病毒共感染中一样明显在感染的Calu-3细胞的培养基中通过TCID50分析检测病毒(图6I–K)。在72 hpi下,在单个病毒中,相对于相应的DMSO对照,0.5 µM TG引发的细胞相对于相应的DMSO对照,抑制SARS-CoV-2后代病毒产生300倍(99.7%)和880倍(99.9%)。感染(图6I)和共同感染(图6J)。相对于相应的DMSO对照,在以0.5 µM TG引发的共感染细胞72 hpi时,pdmH1N1病毒的产量降低了11倍(93.3%)(图6K)。总体而言,在单病毒比较(图6E,F)和共感染(图6G,H)中,SARS-CoV-2与dd H1N1病毒感染相比,TG引发的后代病毒减少比例更高。这表明SARS-CoV -2比dm H1N1病毒对TG抑制更敏感。总之,TG是一种广谱抗病毒药物,主要针对人类主要呼吸道呼吸道合胞病毒,冠状病毒(特别是SARS-CoV-2)和甲型流感病毒,不能区分单病毒感染和复合病毒感染。图5. A549细胞的TG引发在基础上和在OC43感染期间增加了ER应激基因的表达,在感染期间减弱了RIG-I信号相关基因的诱导,并抑制了与OC43和流感病毒的共感染。 (A–C)。TG引发似乎以剂量依赖的方式刺激内质网应激基因的表达。 (D–F)TG在感染过程中减弱了RIG-I相关基因的诱导。 A549细胞用TG引发30分钟,用PBS洗涤两次,并在0.5 MOI下用OC43感染3小时;此后,再次用PBS洗涤细胞,并在无血清培养基中培养24小时,然后收集细胞裂解液用于RNA提取和cDNA转化,用于(A)DDIT3,(B)HSPA5,(C)HSP90B1,(D )RIG-1,(E)IFNB和(F)OAS1。将所有表达标准化为18s rRNA。意义相对于基于2向ANOVA(Tukey的多次比较)的相应DMSO控件。 (G,H)在单独的病毒感染或共同感染中,TG在A549细胞中抑制了OC43病毒和苏联H1N1病毒的复制。将细胞用TG灌注30分钟,用PBS洗涤两次,并在OC43病毒和OC43病毒和US H1N1病毒感染下单病毒感染或共同感染3 h分别为0.01和1.5 MOI(基于FFA);之后,将细胞再次用PBS洗涤两次,并在无血清培养基中孵育。在48 hpi收获培养基用于病毒RNA提取,然后进行一步反转录qPCR,以检测OC43复制酶多蛋白1ab RNA和苏联H1N1 M基因RNA的相对拷贝数。所示的显着性基于2次方差分析Tukey的多次比较,并且病毒RNA检测的减少百分比相对于相应的DMSO对照。所有测定均一式三份,进行三次。 * p <0.05,** p <0.01,*** p <0.001和**** p <0.0001。 图6.在单病毒感染和与pdm H1N1病毒共感染中,TG有效地阻止了子代SARS-CoV-2的产生。 (A,C,D)Calu-3和NHBE细胞的感染前TG引发,但不是Vero E6细胞,有效地抑制了子代病毒的输出。按照指示用TG灌注细胞30分钟,用PBS洗涤两次,并在80℃下感染SARS-CoV-2。0.01MOI 3小时;之后,将细胞再次用PBS洗涤两次,并在无血清培养基中孵育,该培养基中添加了0.2 µg /mL TPCK胰蛋白酶。在72 hpi的培养基上进行病毒RNA提取。 (B)在24 hpi用TG引发阻断了SARS-CoV-2在Calu-3细胞中的复制。首先以0.01 MOI的浓度将SARS-CoV-2细胞感染细胞24小时,然后用指示的TG灌注30分钟,用PBS洗涤3次并在无血清培养基中孵育。在48和72 hpi的培养基上进行病毒RNA提取。根据相对Ct方法,对以上分离的所有RNA进行一步反转录qPCR,以检测SARS-CoV-2复制酶多蛋白1ab RNA的相对拷贝数。用TG对Calu-3细胞进行预感染引发可抑制(E)SARS-CoV-2和(F)pdm H1N1病毒的单独感染,以及(G,H)两种病毒的共同感染。用TG或DMSO灌注细胞30分钟,用将相应的病毒以0.01 MOI的浓度持续2 h,用PBS洗涤3次,然后在无血清培养基中孵育。在感染后指定的时间点,对感染细胞的培养基进行采样以进行病毒RNA提取,以进行一步反转录qPCR,以检测SARS-CoV-2复制酶多蛋白1ab RNA(E,G)和流感的相对拷贝数M基因RNA(F,H)。 (IK)在相似感染的培养物上于24、48和72 hpi采集的培养基样本用于检测通过在Vero细胞中进行TCID50病毒滴定来检测存活的子代病毒(显示为平均值±SEM)。 (一)在单病毒感染中SARS-CoV-2,TG表现出剂量依赖性病毒抑制作用。在与SARS-CoV-2和pdm H1N1病毒共感染时,TG能够同时抑制SARS-CoV-2(J)和pdm H1N1病毒(K)。所示的显着性基于2向ANOVA Tukey的多次比较测试和相对于相应DMSO对照的病毒RNA变化百分比。 * p <0.05,** p<0.01和**** p <0.0001。3.4. TG甲型流感病毒的翻译后阻断可在致命病毒攻击中保护小鼠 我们先前发现TG抑制NHBE细胞和NPTr细胞中流感病毒复制的过程中,病毒NP和M1蛋白的病毒转录或产量几乎没有或没有变化,表明该病毒在翻译后被阻断了[14]。由于病毒NP和M1蛋白在胞质核糖体上被翻译成核输入,因此我们在这里检查了通过ER-高尔基体运往宿主细胞膜的病毒蛋白(HA,NA和M2)[25]。来自TG引发的NPTr细胞的病毒蛋白分析(图7A,B)显示,所有其他病毒蛋白的表达似乎也未受影响,这表明TG差异性靶向了流感病毒,RSV和冠状病毒的复制周期。由于TG的抗病毒作用在酸性pH值而不是在碱性pH值下稳定(图7C,D),因此在小鼠致命流感病毒攻击中评估了TG的口服治疗(感染后)功效。组中的每只BALB / c小鼠(每组n = 8)首先经鼻内感染3种MLD50的PR8 / H1N1病毒,第二天每天一次通过管饲法给予TG或oseltamivir,持续5天。低口服剂量TG(根据经验选择1.5 µg / kg /天)所赋予的保护作用与高剂量奥司他韦(45 mg / kg /天)对小鼠的保护作用相似。在治疗上,与PBS-PBS相比,TG治疗组的存活率显着提高(图7E),感染后3天和5天(dpi)的病毒脱落减少(图7F),体重减轻程度较轻(图7G,H)。 DMSO控制。七只,八只和两只小鼠全部在TG,奥司他韦和PBS +DMSO组中存活。在所有三个参数中,用TG和奥司他韦治疗的小鼠之间没有显着差异。因此,口服TG在遭受致死性流感病毒攻击的小鼠中赋予治疗保护。图7. TG在翻译后抑制甲型流感病毒,对酸稳定,在致命病毒攻击中具有治疗性保护小鼠的作用。 (A)由TG引发的NPTr细胞引起的流感后代产量急剧下降是(B),同时病毒蛋白没有下降。将细胞用TG灌注30分钟,用PBS洗涤两次,并以0.5 MOI的浓度感染USSR病毒2小时。之后,将细胞再次用PBS洗涤3次,并在无血清培养基中温育24小时,该培养基中添加了0.2 µgl /mL的TPCK胰蛋白酶。(A)用相应的培养基样品进行聚焦形成测定,以确定活病毒的产量(ffu / µL)。所示的显着性基于单向ANOVA(Dunnett的多重比较)和相对于相应DMSO对照的存活子代百分比。 (B)病毒蛋白,包括通过ER-高尔基体处理的蛋白(HA,NA和M2),未显示TG引发的细胞减少。(C,D)TG的抗病毒活性在酸性但不是碱性条件下是稳定的。(C)首先,将所用的TG首先按照指示在pH 1.5(在30mM盐酸中)孵育不同的时间,并用氢氧化钠中和,然后以0.5 µM的终浓度应用于细胞中30分钟。 (D)首先将所用的TG在pH12.0(10 mM氢氧化钠)中孵育2小时,并用盐酸中和,然后以0.5 µM的最终浓度将其应用于细胞30分钟。在以0.5 MOI的感染率感染苏联H1N1病毒后二十四小时,将感染的培养基用于6小时聚焦形成试验,以免疫检测病毒NP以确定子代病毒的产量(ffu/ µL)。除非另有说明,否则重要性基于单向ANOVA Tukey的多重比较,并且病毒减少的百分比与相应的DMSO控件有关。 (E–H)TG在小鼠致命流感病毒攻击中的治疗保护。组中的每只BALB / c小鼠(每组n= 8)都经鼻内感染了3种MLD50的PR8 / H1N1病毒。然后每天给每只小鼠口服一次TG(1.5 µg / kg /天),奥司他韦(45mg /kg /天)或PBS + DMSO,持续5天;第一次剂量为12 hpi。在14d内记录生存率(E),通过TCID50分析的肺病毒滴度(F)和体重变化(G,H)。每个时间点代表平均值±SEM。 Kaplan–Meier方法用于生存分析。相对于相应的TG组显示了显着性。 * p <0.05,** p <0.01,*** p <0.001和****p<0.0001。点击:查看文章结论 查看更多冠状病毒文章 查看更多医学文章 试用免费文档翻译功能 免责声明:福昕翻译只充当翻译功能,此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的,仅代表作者个人观点,与本网站无关,版权归原始网站所有。仅供读者参考,并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等,请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。 来源于:mdpi
  • 糖尿病患者的功能障碍、代谢和心血管健康:研究治疗新方向
    查看上部分内容已有研究表明,脂质和支链氨基酸(BCAAs)在引起T2DM中胰岛素抵抗方面可能具有协同作用,但对它们对β细胞功能的影响知之甚少[ 127 ]。几个研究已经报道在肥胖和2型糖尿病[升高的血浆支链氨基酸128,129 ]。据报道,在啮齿动物中,BCAAs刺激胰岛素分泌并激活mTORC1,这与β细胞的质量和功能有关[ 130 ]。mTORC1的是自噬的负调节[ 131 ],和热量限制调制自噬,该过程已知调节脂质代谢[ 132,133,134,135]。有矛盾的报告,以人减肥后的BCAA水平的变化是否与本身或糖尿病状态[减肥134,135 ]。生长和分化因子15(GDF-15)涉及营养应激,并且在T2DM和CVD [升高136,137 ]。此外,成纤维细胞生长因子21(FGF-21)由肝脏分泌,并在胰腺中高表达。FGF-21强烈与肥胖症和2型糖尿病脂质和葡萄糖代谢[的调节器相关联138,139,140 ]。它选择性促进脂肪细胞中的葡萄糖摄取,从而促进TG存储在脂肪细胞和脂肪酸氧化在其它组织中[补充瘦素和脂联素的功能140,141,142]。FGF-21水平在2型糖尿病患者
  • 饥饿将粘菌霉菌变成多细胞生物
    硫代谢如何为多细胞性进化铺平道路2021年2月24日进化生物学 微生物学(B&M)当煤泥霉菌Dictyostelium discoideum(简称Dicty)耗尽食物时,硫的限制会促使其从单细胞生物发展为多细胞生物。马克斯·普朗克免疫生物学和表观遗传学研究所的研究人员非常详细地介绍了这种早期真核生物中的营养信号传导途径。他们的结果表明,新陈代谢如何在多细胞性起源中起关键作用。此外,该发现还对诸如人类的更复杂生物具有治疗意义。在癌细胞中靶向硫代谢可以增强抗肿瘤免疫力。 在显微镜下,粘液霉菌Dictyostelium discoideum。饥饿诱导单细胞迪斯科菌聚集到多细胞生物中。©免疫生物学和表观遗传学MPI / B. Kelly从单细胞生物到多细胞生物的转变是复杂生命形式进化的重要一步。多细胞生物起源于数亿年前,但造成这一事件的力量仍然是神秘的。为了研究多细胞性的起源,位于弗赖堡的马克斯·普朗克免疫生物学和表观遗传学研究所的埃里卡·皮尔斯(Erika Pearce)的研究小组转向了粘液霉菌 盘基网柄菌(Dictyostelium discoideum),它
  • Thapsigargin(TG)呼吸道病毒的广谱抑制剂
    Thapsigargin是主要人类呼吸道病毒的广谱抑制剂:冠状病毒,呼吸道合胞病毒和A型流感病毒查看前部分内容查看文献图集4. 讨论 我们最近报道,TG在非细胞毒性水平下诱导了有效的宿主抗病毒反应,从而阻断了甲型流感病毒的复制[14]。在这里,我们进一步证明了TG是一种酸稳定的广谱抑制剂,对RSV,冠状病毒(OC43和SARS-CoV-2)和A型流感病毒非常有效。三种主要的RNA病毒类型代表不同的病毒基因组组成和生命周期。在此,TG的抗病毒效力是对可逆的ER应激激活的生理反应,与早期实验使用TG(长时间以高µM浓度)作为凋亡诱导剂的实验形成鲜明对比,后者是最终阶段ER应激的结果。迄今所有积累的证据表明,TG的抗病毒方案无细胞毒性,对RSV,OC43病毒和流感病毒显示出高选择性,并且在小鼠中没有任何明显的不良影响。先前的工作没有发现在连续的次优TG存在下,没有由甲型流感病毒的细胞传代引起的病毒抗性[14]。短TG暴露后至少48小时的持久抗病毒状态,以及其在主动感染之前或期间抑制不同病毒的能力,使得TG(或其衍生物)作为预防性和治疗性抗病毒候选物具有吸引力。此外,TG的抗病毒性能在分别抑制冠状病毒OC43和RSV方面明显优于RDV和利巴韦林。 TG作为抗病毒药的另一个优势是,它在单独的感染以及共同感染中对冠状病毒(OC43和SARS-CoV-2)和流感病毒(苏联H1N1和pdm H1N1)的抑制作用相同。流行性感冒管理的主要问题之一是需要在鼓动治疗之前通过实验室或快速诊断测试确认感染。或根据经验进行治疗,并可能使用针对非流感病原体的流感特异性疗法。诸如TG之类的广谱抗病毒药可能会及时改变这种范例。为了控制高传染性疾病,必须使用有效的疫苗和抗病毒药。在当前的COVID-19大流行中,疫苗已开始可用于大规模疫苗接种。但是,在一般人群中,尚无针对COVID-19的批准用于预防或早期感染社区的抗病毒药。 WHO团结试验[26]没有发现所检查的抗病毒药物(RDV,HC和IFNB1a)对死亡率或住院时间有任何重大影响。当前用于治疗COVID-19的其他药物,例如地塞米松和氢化可的松,是有症状的免疫调节剂,可调节病毒诱导的“细胞因子风暴”的破坏作用,而不是抗病毒药。因此,即使在有疫苗的情况下,也非常需要可以在活动性感染期间,尤其是在疾病的初始阶段进行干预的有效抗病毒药物。鉴于冠状病毒突变体的出现可能会破坏目前正在使用和开发中的疫苗,以及在人群中共同流行的其他主要呼吸道病毒,因此,对于区分当前和未来的大流行,更需要有效的抗病毒药物,不能区分病毒类型。如果可以将这种口服的广谱抗病毒药分配用于早期干预,而无需建立具体的呼吸道病毒诊断方法,那么在一般实践中,可以预料到TG比目前的抗病毒药具有巨大的潜在实用价值。这种抗病毒药将在减少SARS-CoV-2和其他呼吸道病毒的公共卫生负担方面与疫苗起不可或缺的作用。我们先前已经确定,TG诱导的ER应激导致UPR是关键的固有免疫驱动程序,其介导一系列以宿主为中心的抗病毒过程,以阻断A型流感病毒复制[14]。在最近的预印本中,据报道,TG在低于其细胞毒性范围的浓度下可有效抑制冠状病毒(hCoV-229E,MERS-CoV,SARS-CoV-2)复制[27]。然而,由原发性内质网应激反应引起的机制性抗病毒基础仍有待充分阐明。值得注意的是,TG处理触发了通用宿主抗病毒防御的下游频谱,这些防御在阻止不同RNA病毒的复制方面非常有效。 TG引发始终增加ER应激基因(DDIT3,HSPA5和HSP90B1)呈剂量依赖性。感染了RSV和OC43病毒TG引发的细胞进一步升高了ER应激基因的表达,但减弱了ER应激基因的诱导。RIG-I相关基因。对于两种病毒类型,TG对子代病毒产生的抑制作用都伴随着病毒转录和病毒蛋白表达的降低。相反,如所检查的所有病毒蛋白检测均无变化所证明,TG靶向翻译后的流感病毒复制,可能涉及翻译后病毒蛋白的修饰和转运。TG引发的细胞感染流感病毒也减弱了ER应激基因反应,但增强了RIG-I相关基因的表达[14]。总之,TG在病毒复制的不同阶段针对呼吸道病毒。 RSV和冠状病毒OC43的转录水平受到抑制,而甲型流感病毒则被翻译后靶向。 宿主ER应激和RIG-I相关反应的差异,以及RSV和OC43病毒感染以及TG引发细胞中的流感病毒在病毒阶段抑制方面的差异,表明在激活的多个抗病毒过程中存在功能冗余通过TG在生命周期的不同阶段控制不同的病毒。因此,在TG启动的细胞中,对感染的转录ER应激反应是病毒依赖性的。 RSV和OC43病毒感染在TG引发的细胞中引起强烈的ER应激基因表达,这又与RIG-I相关的转录激活减弱有关。相反,流感病毒感染减弱了TG引发细胞中ER应激基因的转录激活,这与RIG-I相关的转录激活升高有关。值得注意的是,功能性I型干扰素系统似乎在TG-ER应激介导的SARS-CoV-2复制和甲型流感病毒复制的抑制中至关重要[14]。鉴于在TG引发的细胞中,RIG-I相关的应答在RNA病毒类型之间有所不同,因此这种抗病毒信号通路的定性应答(如时间调节)可能比仅仅抑制特定病毒的应答强度更重要。复制。无论ER应激对感染的反应方式如何,TG显然对所有三种主要病毒类型均具有高度保护作用。总之,我们认为TG(或其衍生物)是一种有前途的口服活性广谱抗SARS-CoV-2,RSV和流感病毒的抗病毒药,有望成为下一轮X病大流行的防御者。 2. 专利权PCT / GB2019 / 050977和PCT / GB2020 / 052479涵盖了TG和其他与结构相关的化合物在抗病毒治疗中的用途。 作者贡献:S.A.-B.,C.A.P。 L.V.G .:概念化,调查,形式分析,撰写-原始草案的准备,审查和编辑; J.J.,J.P.,Z.J.,P.S.,B.L.W。 J.Y .:调查,形式分析,审查和编辑; A.C.B.,K.H.M.,P.G.,C.J.H.,J.N.-V.-T.,I.H.B。和J.L .:概念化,形式分析,审查和编辑; K.-C.C .:概念化,调查,形式分析,资金筹集,撰写-原始草案准备,审查和编辑。所有作者均已阅读并同意该手稿的发行版本。 资金来源:SAB在埃及高等教育和科学研究部博士奖学金上; CAP由生物技术和生物科学研究委员会(英国)博士培训计划2(BB /M008770/1)资助;这项工作部分由医学研究理事会概念信任计划(MC_PC_18058),诺丁汉大学,中国国家重点研究与发展计划(2016YFD0500204)和英国环境,食品与农村事务部(DEFRA)资助。 )以及下放的苏格兰和威尔士政府,授权号SV3700;资助者在本文的研究设计,分析,解释或撰写中不起作用。 SARs-CoV2病毒分离物是通过欧洲病毒库全球(EVA-GLOBAL)项目获得的,该项目已从欧盟的2020研究与创新计划中获得了资助,资助项目编号为871029。 利益冲突:J.N.-V.-T。目前已借调到英格兰卫生与社会保健部(DHSC)。本手稿表达的观点是作者的观点,不一定是DHSC的观点。其余作者声明没有利益冲突。 参考1. 中心。;郭浩;周鹏;施志霖SARS-CoV-2和COVID-19的特征。纳特微生物牧师。2020年。[CrossRef] [PubMed]2. I.D.A. Santos; Grosche,V.R .; F.R.G.的Bergamini; Sabino-Silva,R .;雅迪姆(A.C.G.)抗冠状病毒的抗病毒药:用于SARS-CoV-2治疗的候选药物?正面。微生物。 2020,11,1818。[CrossRef] [PubMed]3. 对手。;袁S.尹X.马丁·桑乔N.松永;帕西湖;Burgstaller-Muehlbacher,S。 De Jesus,P.D .; Teriete,P .;赫尔,M.V .;等。通过大规模的复合用途发现SARS-CoV-2抗病毒药物。自然2020,586,113–119。 [CrossRef] [PubMed]4. 丽娜(B.) C. Boucher;奥斯特豪斯A.S. Monto; M. R.J.惠特利; Nguyen-Van-Tam,J.S.甲型流感感染信息研究中的五年监测奥司他韦耐药性在甲型流感感染患者中的出现。流感其他呼吸道。病毒2018,12,267–278。 [CrossRef] [PubMed]5. 侯赛因,M。加尔文(H.D.); aw,T.Y .;纳特福德(Nutsford) Husain,M.甲型流感病毒的耐药性:流行病学和管理。感染。抗药性。 2017,10,121–134。 [CrossRef]6. 今井M.山下; Y.酒井田川Iwatsuki-Horimoto,K .; M.木曾;村上,J. A. Yasuhara;高田伊藤市中岛(Nakajima);等。从日本患者身上分离出来的对baloxavir敏感度降低的A型流感病毒变异体很适合并通过呼吸道飞沫传播。纳特微生物。 2020,5,27-33。 [CrossRef] [PubMed]7. 戈德希尔(D.H.); te Velthuis,A.J.W .; R.A.Fletcher; Langat,P .; M.Zambon;拉肯比(A. W.S.巴克莱流感病毒对favipiravir的耐药机制。进程Natl。学院科学美国,2018,115,11613–11618。 [CrossRef]8. 坦佩雷佩特克(A.萨拉塔角沃纳(Wallner) T.库尔迈斯特; Cazares-Körner,A .; T.Visnes;马里兰州赫塞尔曼; E. Kunold; E. Wiita;等。针对病原性RNA病毒复制所必需的宿主因子的新型广谱抗病毒抑制剂。病毒2020,12,1423。[CrossRef] [PubMed]9. 克拉默,F .;史密斯(G.J.D.); R.A.M. Fouchier; Peiris,M .; Kedzierska,K .;多尔蒂(P.C);Palese,P.;肖,M.L .; Treanor,J .; Webster,R.G .;等。流感。纳特版本号Dis。底漆2018,4,3. [CrossRef]10. 战斗,工商管理硕士;麦克莱伦(J.S.呼吸道合胞病毒进入以及如何阻止它。纳特微生物牧师。 2019,17,233–245。 [CrossRef]11. Collins,P.L .;费恩斯河;格雷厄姆(BS)呼吸道合胞病毒:病毒学,反向遗传学和疾病的发病机理。 Curr。最佳。微生物。免疫2013,372,3–38。 [考研]12. 特纳(T.L.); B.T. Kopp;保罗(Paul)兰德格雷夫小Hayes,D .;Thompson,R.呼吸道合胞病毒:当前和新兴的治疗选择。临床结果结果。 2014,6,217–225。 [CrossRef] [PubMed]13. 利顿(J.韦斯特林,M。Hanley,M.R.Thapsigargin抑制钙泵的肌浆网或内质网Ca-ATPase家族。 J.Biol。化学1991,266,17067-17071。 [CrossRef]14. 古尔德(L.V.);杨建江Z.张华带领。;埃默斯(R.D.); Dottorini,T .;蒲建刘建张凯毒胡萝卜素在无细胞毒性水平下会诱导有效的宿主抗病毒反应,从而阻断甲型流感病毒的复制。病毒2020,12,1093。[CrossRef]15. 法拉利,M。 A.Scalvini;明尼苏达州洛西奥; A. Corradi;桑奇尼,M。 E.Bignotti; E. Milanesi;阿杰蒙·马桑(Ajmone-Marsan); Barlati,S。贝洛蒂(D.等。建立和表征用于病毒学诊断实验室的两种新的猪细胞系。J.维罗尔方法2003,107,205–212。[CrossRef]16. P.A. Jorquera;特里普(RA)通过噬菌斑测定和免疫染色测定定量RSV感染颗粒。在人类呼吸道合胞病毒中:方法和协议;拉皮(Ripp),拉科(Jorquera),拉美(P.A.),编辑;施普林格:2016年,美国纽约,纽约;第33–40页。17. Spearman,C。没有高斯公式的对与错情况(恒定刺激)的方法。 Br。 J. Psychol。 1908,2,227。[CrossRef]18. Kärber,G.对药理学系列实验的集体治疗做出了贡献。 Naunyn-Schmiedeberg的Arch。Exp。Pathol。 Pharmacol。 1931,162,480-483。19. 里德,L.J .;Muench,H。一种估算50%终点的简单方法。是。 J.流行病。1938,27,493–497。 [CrossRef]20. Mirabelli,C .;贾斯珀斯(M. Boon,M .; Jorissen,M .; M.库克尼;巴迪奥特(D.) Chaltin,P .; A. Marchand;Neyts,J .; Jochmans,D.人呼吸道上皮细胞中呼吸道合胞病毒(RSV)抑制剂的差异抗病毒活性。 J.抗微生物剂。化学药剂师。 2018,73,1823–1829。 [CrossRef]21. A.R.Fehr;Perlman,S.冠状病毒:其复制和发病机理的概述。方法生物学2015,1282,1–23。22. E. Keyaerts;李珊;维杰根湖; Rysman,E .; Verbeeck,J .;范·兰斯特(M. Maes,P.氯喹对新生小鼠中人类冠状病毒OC43感染的抗病毒活性。抗微生物剂。代理商Chemother。 2009,53,3416。[CrossRef]23. 刘建曹河;徐敏王X.张华胡华;李Y胡中;钟,W。 Wang,M.羟氯喹,一种毒性较小的氯喹衍生物,在体外可有效抑制SARS-CoV-2感染。 Cell Discov。 2020,6,16,[CrossRef] [PubMed]24. 布朗(A.J.);元俊杰;格雷厄姆(R.L.);丁农(K.H.) A.C. Sims;冯建元; Cihlar,T .;马萨诸塞州丹尼森; R.S. Baric; T.P. Sheahan广谱抗病毒瑞姆斯韦以高度依赖于RNA的RNA聚合酶抑制人类地方性和人畜共患的三角冠状病毒。抗病毒Res。 2019,169,104541.[CrossRef] [PubMed]25. 窦D.革命,河。 Östbye,H。王华; Daniels,R.甲型流感病毒细胞的进入,复制,病毒体组装和移动。正面。免疫2018,9,1581。[CrossRef] [PubMed]26. 潘华;佩托河;卡里姆(Q.A.)亚历杭德里亚,M。 Henao-Restrepo,A.M .;加西亚(C.H.) Kieny,M.-P .; R.Malekzadeh;Murthy,S .; Preziosi,M.-P .;等。针对COVID-19的重新定向的抗病毒药物– WHO WHO SOOLIDARITY中期试验结果。 medRxiv2020。[CrossRef]27. 麻省沙班; C.Müller; Mayr-Buro,C .;韦瑟,H。阿尔伯特(B.V.); Weber,答:美国Linne;海恩(Hain)巴巴耶夫北卡罗来纳州;等。通过化学内质网应激抑制培养细胞中的冠状病毒复制。bioRxiv2020。[CrossRef]点击:查看相关冠状病毒文章 查看相关医学文章 使用福昕翻译功能免责声明:福昕翻译只充当翻译功能,此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的,仅代表作者个人观点,与本网站无关,版权归原始网站所有。仅供读者参考,并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等,请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。来源于:mdpi
  • 具有基因毒性的大肠杆菌“卷入了行动”
    Max Planck研究人员及其合作者揭示了体外结肠类器官的转化2021年2月12日大肠杆菌是人类肠道菌群的组成成员。但是,有些菌株会产生一种称为大肠菌素的基因毒素,与大肠癌的发生有关。尽管已经证明大肠菌素在宿主细胞的DNA中留下了非常特殊的变化,可以在结直肠癌细胞中检测到这种变化,但这种癌症的发展需要很多年,而使正常细胞变成癌变的实际过程仍然不明了。柏林马克斯·普朗克感染生物学研究所的托马斯·迈耶(Thomas F. Meyer)组及其合作者现在已经能够“诱捕大肠菌素”,从而诱导大肠癌细胞特征性的遗传变化并引起转化的表型–感染仅几个小时后。免疫荧光染色显示,产生基因毒性大肠菌素的大肠杆菌(绿色)引起DNA损伤(由DNA修复蛋白γH2AX的存在,白色表示)和巨细胞增多(细胞异常扩大)(右)。对于感染了大肠杆菌杆菌素合成缺陷的突变大肠杆菌菌株(大肠杆菌ΔclbR)的细胞,则未观察到这一点(左图)。细胞和DNA肌动蛋白丝的鬼笔环肽(红色)染色显示为蓝色。超过三分之二的结直肠癌患者的肠道中会携带产生大肠杆菌的大肠杆菌菌株,并且在西方世界,携带者的数量正在增加。某些细菌种类与某些形式的人类癌症之间存在联系的流行病学证据十分丰富,但仍然难以提供证明广泛的预防策略所需的直接证据。Meyer的团队最近通过鉴定宿主细胞中的遗传签名大肠菌素叶,并证明可以在大肠癌亚组中检测到这种关联,首次提供了明确的证据。现在,他们通过利用类器官来观察转化本身,迈出了重要的一步。这项新技术使培养3D球形形式的正常原代结肠上皮细胞成为可能。这些空心的“微型器官”是由成年干细胞产生的,这些干细胞驱动结肠粘膜的快速周转。在该技术出现之前,体外感染实验需要已经部分转化的细胞系,因此不适合概括癌症发展的早期阶段。测试是否产生大肠杆菌素对宿主细胞有任何持久影响,研究小组将其类器官感染了三个小时。这已经足以诱发大肠癌的特征性变化。受感染的细胞不仅开始比正常细胞增殖更快,而且一部分细胞不再需要生长培养基中存在Wnt蛋白。生长因子驱动干细胞周转这个关键的“生长因子”存在于结肠腺底部干细胞周围的环境中,并促使其翻转。在健康条件下,一旦细胞离开了这个含有Wnt的利基,就可以防止细胞的不受控制的增殖。“然后它们停止增殖并接管消化功能,直到到达表面后才被腐烂,被连续不断的细胞流推动离开干细胞生态位,”最近建立其研究的资深作者之一迈克尔·西加尔(Michael Sigal)说。柏林Charité大学医院自己的实验室,对这一现象进行了更详细的研究。他进一步解释说:“在类器官培养物中可以观察到相同的现象:它们需要Wnt持续存在才能保持生长。没有它,细胞就会分化并在不久后死亡。”如对于受感染的类器官观察到的,这种生长因子独立性是早期结直肠癌细胞的特征。这些类器官的测序表明它们包含许多突变,包括大的结构变化,这些结构变化导致染色体的整个部分丢失,获得或重新排列。“令人惊讶的是,我们没有观察到直接参与Wnt信号转导的基因中的突变,已知这些基因会导致遗传突变的患者导致大肠癌。相反,我们发现了与p53信号转导有关的突变,”该新技术的第一作者Amina Iftekhar说。这种重要的肿瘤抑制因子被称为“基因组守护者”,到目前为止,只有很少的研究表明它也可能影响Wnt依赖性。p53信号通路中的突变托马斯·迈耶(Thomas F. Meyer)解释说,这些发现与大型癌症测序计划的证据十分吻合:“很明显,结直肠癌可以通过不同的机制产生。在慢性炎症驱动的情况下,例如结肠炎或克罗恩氏病,其中产生大肠杆菌素的大肠杆菌菌株尤为突出,p53的突变确实是早期事件。” 他们观察到的大的染色体重排在大多数大肠癌病例中都发现。迈耶认为,这具有重要意义:“尽管大多数结直肠癌患者携带产大肠杆菌素的大肠杆菌,我们感到困惑的是,只能以很小的比例(最多百分之十)检测到大肠菌素签名。现在,我们的新结果表明,特征标记是从DNA受损部位正确去除交联的结果。如果此修复过程受到威胁或修复机制过载,则当受损细胞试图克服DNA交联时,似乎会发生总体染色体变化和染色体畸变。这种不良修复的证据在大肠癌中很常见,表明大肠菌素的致癌作用可能大大超过仅通过签名提示的病例的百分之十。 点击查看:更多有关医学分类文章 更多生物学分类文章 使用文档翻译功能 免责声明:福昕翻译只充当翻译功能,此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的,仅代表作者个人观点,与本网站无关,版权归原始网站所有。仅供读者参考,并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等,请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。来源于:mpg
  • 缺氧使神经细胞生长
    身体和精神活动中的氧气不足会影响整个大脑 2021年2月12日 大脑中的氧气缺乏症(也称为缺氧)实际上是一种紧急状态,可以永久损坏神经细胞。然而,越来越多的证据表明,在一定程度上,缺氧也可能是生长的重要信号。哥廷根马克斯·普朗克实验医学研究所的研究人员与来自哥本哈根大学医院和哥本哈根-埃彭多夫大学的科学家们一起,在小鼠中发现,精神和身体上的需求旺盛的活动不仅触发了局部,而且触发了大脑范围的“功能性缺氧” 。尽管以减毒形式存在,但其作用类似于氧气剥夺。氧气短缺会激活生长因子促红细胞生成素(Epo),从而刺激新的突触和神经细胞的形成。 大脑中的功能性缺氧:共聚焦图像显示缺氧报告基因小鼠的皮质和海马。注意运动认知挑战后,许多红色标记的缺氧神经细胞。(绿色:神经元,蓝色:细胞核) ©MPI f。实验医学 去年,研究人员在马克斯普朗克研究所在哥廷根在实验中发现了动物实验用小鼠是精神上和身体要求很高的活动引发某些脑区有轻微缺氧。最终导致形成新的神经细胞。他们观察到缺氧激活了大脑中的生长因子促红细胞生成素(Epo)。尽管Epo主要因
    2021-02-23 16:20:17
  • COVID疫苗可以阻止传播吗?科学家竞相寻找答案
    控制大流行病需要采取预防病毒传播的措施,但这一功能很难衡量。 可以阻止病毒传播的疫苗将有助于控制大流行。图片来源:Andrea Fasani / EPA-EFE / Shutterstock 随着各国推出预防COVID-19的疫苗,正在进行研究以确定注射疫苗是否还可以阻止人们感染和传播SARS-CoV-2病毒。如果将疫苗传播给足够多的人,则可以帮助控制该流行病。 初步分析表明,至少某些疫苗可能具有传播阻断作用。但是,要确认这种影响以及这种影响的强度是很棘手的,因为给定区域感染的下降可能是由其他因素(例如封锁和行为改变)解释的。不仅如此,该病毒还可以从无症状携带者传播,这使得很难检测到这些感染。 “这些是最难的研究之一,”马萨诸塞州波士顿的哈佛大学陈陈公共卫生学院传染病流行病学专家马克·利普西奇说。他说:“我们所有人都在那里,不停地尝试查看从确实出现的少量数据中可以得到什么。” 预计未来几周将获得一些研究的结果。 停止感染? 尽管大多数COVID-19疫苗的临床试验都表明疫苗可以预防这种疾病,但一些试验结果还提供了一些线索,表明注射
  • 人类基因组如何改变稀有疾病的研究
    孟德尔疾病是由单个基因的突变引起的。人类基因组的第一版发表于2001年,对如何诊断,控制和预防这些疾病具有广泛的意义。 当人类基因组的第一稿公布1,2,预计会对医学革命性影响。关于药物转变成为个性化,预测性和预防性的范式转变做出了大胆的预测3。对于许多人来说,没有实现这样的转变,这可能是因为关注于糖尿病和冠状动脉疾病等常见疾病。但是这些预测是针对孟德尔疾病的预测的,孟德尔疾病是由单个基因突变引起的,例如遗传性癌症和儿童的多种发育迟缓。 在起草基因组之前,必须通过称为克隆的过程来确定有关突变基因的序列和基因组位置的基本信息,在克隆过程中,使用酶从人DNA上切割出短的染色体片段,并在细菌中复制以产生足够的数量,以用于分析。克隆是一项非常费力的工作,通常需要花费数年时间,并且只能由少数几个实验室执行。因此,大多数孟德尔疾病的遗传基础尚不清楚,从而使诊断极为困难。即使对于那些具有已知潜在遗传基础的人(例如脆弱的X综合征),由于该疾病的临床表现及其罕见性存在显着差异,专家仍然可能无法做出诊断4。 在1990年代,“定位图谱”方法的发展使鉴定与孟德尔疾病有关的
    2021-02-22 19:47:45
  • 研究人员观察到模拟黑洞中的静止霍金辐射
    由英格丽(Ingrid Fadelli) 黑洞是太空中引力非常强的区域-如此之强,以至于没有任何东西能够进入其中,包括光。理论预测表明,黑洞周围有一个半径,称为事件视界。一旦事物超过了事件视界,它就再也无法逃脱黑洞,因为重力接近中心时会变得更强。 理论物理学家史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)预测,虽然没有任何东西可以从它们内部逸出,但黑洞会自发地发出有限的光,这就是霍金辐射。根据他的预测,这种辐射是自发的(即,它是一无所有),并且是固定的(即,其强度不会随时间变化很大)。 以色列以色列理工学院的研究人员最近进行了一项旨在检验霍金理论预测的研究。更具体地说,他们检查了在实验室环境中创建的“人造黑洞”中的霍金辐射是否相等。 进行这项研究的研究人员之一杰夫·斯坦豪(Jeff Steinhauer)对Phys表示:“如果进入事件视界,就连光也无法逃脱。” “鹰嘴辐射刚好在事件视界之外开始,光线几乎无法散发出去。这真是奇怪,因为那里什么都没有;它是空的空间。然而,这种辐射是从零开始的,出射并朝着地球传播。” Steinhauer和他的同事创造的人造黑洞长约0.1毫米,是由由8000个atoms原子组成的气体制成的,而atoms原子的数量相对较少。研究人员每次拍摄照片时,黑洞都会被破坏。为了观察其随时间的演变,他们必须制作黑洞,对其进行拍照,然后再创建一个黑洞。这个过程重复了很多次,持续了几个月。 研究人员创建的模拟黑洞。图片来源:Kolobov等。 模拟黑洞发出的霍金辐射是由声波而不是光波构成的。atoms原子的流动速度快于声速,因此声波无法到达事件视界并从黑洞逸出。但是,在事件范围之外,气体流动缓慢,因此声波可以自由移动。 Steinhauer解释说:“ The的流动速度比声音的速度快,这意味着声音不能逆流而行。” “假设您试图逆流而行。如果流过的速度快于可游泳的速度,那么您就无法前进,您会被推回去,因为水流的移动速度太快且方向相反,所以您就是卡住了。这就是卡在黑洞中,然后试图从内部到达事件视界的感觉。” 根据霍金的预测,黑洞发出的辐射是自发的。在之前的一项研究中,Steinhauer和他的同事们能够在他们的人造黑洞中证实这一预测。在他们的新研究中,他们着手研究黑洞发出的辐射是否也静止(即,如果它随时间保持不变)。 Steinhauer说:“黑洞应该像黑体一样辐射,这实际上是一个温暖的物体,它会发出恒定的红外辐射(即黑体辐射)。” “霍金建议黑洞就像规则的恒星一样,恒星一直不断地辐射某种类型的辐射。这就是我们想要在研究中证实的,并且我们做到了。” 霍金辐射由成对的光子(即光粒子)组成:一个从黑洞中射出,另一个从黑洞中回落。当试图确定他们创建的模拟黑洞发出的霍金辐射时,Steinhauer和他的同事因此寻找相似的声波对,一个来自黑洞,另一个进入其中。一旦他们确定了这些声波对,研究人员便试图确定它们之间是否存在所谓的相关性。 “我们必须收集大量数据才能看到这些相关性,” Steinhauer说。“因此,我们进行了97,000次重复实验;总共进行了124天的连续测量。” 总体而言,这一发现似乎证实了黑洞发出的辐射是固定的,正如霍金所预测的那样。尽管这些发现主要适用于他们创建的模拟黑洞,但理论研究可以帮助确认它们是否也可以应用于真实黑洞。 “我们的研究还提出了重要的问题,因为我们观察了模拟黑洞的整个寿命,这意味着我们也看到了霍金辐射是如何开始的,” Steinhauer说。“在未来的研究中,人们可以尝试将我们的结果与对真实黑洞中发生的情况的预测进行比较,以观察'真实的'霍金辐射是否从零开始,然后如我们所观察到的那样积累。” 在研究人员进行实验的某个时刻,围绕模拟黑洞的辐射变得非常强,因为黑洞形成了所谓的“内部视界”。除了事件视界之外,爱因斯坦的广义相对论还预测了这种存在内部视界的角度,黑洞内部的半径勾勒出一个更靠近其中心的区域。 在内部视界内部的区域中,重力的牵引力要低得多,因此物体能够自由移动,而不再被拉向黑洞的中心。但是,它们仍然无法离开黑洞,因为它们无法以相反的方向(即,朝向事件地平线)穿过内部地平线。 “从本质上讲,事件视界是黑洞的外层球体,在它的内部,有一个称为内层视界的小球体,” Steinhauer说。“如果您跌入内层视线,那么您仍然会陷于黑洞中,但至少您不会感到陷入黑洞中的怪异现象。您将处于一个'更'正常'的环境中,因为引力会降低,所以您不会再有这种感觉了。” 一些物理学家已经预测,当模拟黑洞形成内部视界时,其发射的辐射会变得更强。有趣的是,这正是Technion研究人员创建的模拟黑洞中发生的情况。因此,这项研究可能会激发其他物理学家研究内部视界的形成对黑洞霍金辐射强度的影响。 点击:查看更多物理文章 查看更多关于太空探索文章 使用双语译文翻译功能 免责声明:福昕翻译只充当翻译功能,此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的,仅代表作者个人观点,与本网站无关,版权归原始网站所有。仅供读者参考,并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等,请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。 来源于:phys
  • 睡眠不足的年轻健康人中与注意力相关的生理相关
    经过瓦伦蒂娜·切萨里(ValentinaCesari),埃琳娜·玛丽娜(Elena Marinari),马可·劳里诺(Marco Laurino),安吉洛·吉米尼亚尼1(Angelo Gemignani 1)和达尼洛·梅尼库奇(Danilo Menicucci) 1 比萨大学外科,医学和分子病理学与重症医学系,意大利比萨56126 2 国家研究委员会临床生理研究所,意大利比萨56124 *应与之联系的作者 摘要:认知功能可以进行特定的更改,但会被工作负载的非特定影响所掩盖,工作负载是影响调节外围输出的认知功能的常见因素。为了确定工作量相关的和特定的,任务相关的成分,通过研究15名健康志愿者在基线和睡眠剥夺条件下(一周间隔)进行注意任务,得出认知功能的生理相关性。引入睡眠剥夺以增加工作量。在执行任务后评估注意力网络效率(ANT,注意力网络任务; CCT,连续补偿跟踪器)的工作量评估任务期间,我们记录了心搏,面部温度和头部运动。在两种情况下研究了认知和生理指标的变化。通过校正从条件到睡眠剥夺后任务指标的变化与校正条件间工作量变化后的生理指标的相关性,来识别认知表现的生理相关性。我们发现剥夺睡眠后工作量的精神和身体需求增加。我们发现跨条件的认知和生理指标没有变化;注意系统的特定生理相关性,如ANT改变的变化与头部运动幅度的变化之间的负相关,以及CCT速度指数警觉性的变化与面部温度的变化之间的正相关。 关键词:认知功能;注意力;生理信号;工作量;睡眠不足 1. 介绍 人类的日常生活是由与现实世界中感官输入的转化,减少,细化,存储和恢复有关的认知过程驱动的[1]。独特的认知功能的功能是基于特定的大脑网络,并引起可区分的激活。然而,影响认知功能的一个共同因素是工作量,即多维结构量化了表演者响应于认知任务而付出的身心努力的水平。工作量的评估范围从经典的神经认知测试到动态情况,例如航空和驾驶[2];但是,它通常被认为是个人对苛刻情况的态度而不是对任务的态度的属性[3,4]。 工作量是通过唤醒来维持的,它被描述为工作记忆压力的指标[5]。工作负荷中的唤醒暗示了自主激活,参与了动态平衡的无意识身体协调反应[6]。自主神经通过中央自主神经网络的活动来维持,该网络控制着与认知和情绪加工有关的电生理变化[7]。除了工作量相关的影响外,多项研究还强调了与涉及不同领域的认知任务相关的特定神经功能模式。关于这三个注意网络,波斯纳和彼得森[8]提出了警惕,定向和执行力网络。唤醒和个体认知功能的变化都会引起周围自主神经输出的变化[9],我们在当前工作中对此进行了研究。 从方法学的角度来看,已经利用受试者内部的变异性研究了认知功能,该变异在睡眠剥夺的背景下得到了广泛的评估,可作为诱发急性应激反应的可靠范例。的确,急性和慢性睡眠剥夺是一种有形的风险,使受试者处于现代社会的压力条件下,对生活质量和心理-身体健康(包括认知能力下降)构成高风险和重大风险[10]。急性总睡眠不足和慢性睡眠受限都会增加体内稳态睡眠(过程S),从而导致睡眠负担。过程S在清醒时增加,在睡眠时间减少[11];这越来越削弱诸如醒觉期间的注意力,认知速度和记忆等认知功能[12]。因此,一些研究使用急性睡眠剥夺模型来了解其对各种认知领域和主观工作量的影响。确实,急性睡眠剥夺可能会对认知功能的某些方面产生负面影响,尤其是警惕性,如果降低警戒性,则会增加发生事故的风险[13]。据报道,受试者在一夜失眠后感觉到较高的工作量,而任务外部的因素也导致感觉到的工作量增加[14,15]。 这些研究中,通常会评估自主神经的输出,因为较高的脑力劳动量会减少副交感神经(“休息或消化”)自主性的降低。神经系统活动和交感(“战斗或逃跑”)活动增加[16]。 在评估不同认知领域的任务中,通过多种外周生理指标(例如心率,皮肤电导和外周温度[17])估计了自主神经系统活动的这些变化。例如,认知负荷,大脑中的葡萄糖和氧气水平与前额温度[19,20]之间存在正相关。随着决策难度和注意力水平的增加,心率增加[21,22],以及由于反应抑制和记忆的难度增加而使心率变异性降低[23,24]。关于皮肤电导,在注意力,记忆力,警惕性和视觉跟踪任务的执行过程中已发现其增加[25-27]。 此外,据报道使用了放置在不同推定位置的不同传感器[19,28,29]。在这里,我们将所有传感器组装在眼周区域-che骨和前额的皮肤温度[19],glabella(眉毛之间和鼻子上方的小区域)[30]的心搏,以及来自与头[31]。 总之,许多研究已经使用特定的认知任务来建立与认知相关的生理结果。考虑到主观工作量的几项研究表明,生理措施取决于执行任务时主观感知到的困难程度。实际上,据报道主观工作量测量通常与认知表现无关(例如,受试者报告了较高的认知需求,但认知表现并未受到负面影响[32])。该证据暗示了如维持不同认知域的特定中央网络所建议的那样,对周围生理信号识别特定认知功能的调节的冲动。实际上,特定认知相关因素的识别对于检测和恢复那些可能会发生特定变化但被工作量的非特定影响所掩盖的功能至关重要。为此,我们研究了在基线和睡眠剥夺后经历不同认知任务(涉及注意力系统)的受试者眼周区域中放置的传感器的周围生理相关性(心率,头部运动和面部皮肤温度)。我们评估了在这两种不同条件下执行任务的感知工作量,并研究了从基线到睡眠剥夺的生理指标变化与纠正工作量变化的认知指标之间的关联。我们选择管理注意力网络任务(ANT,[8,33])和持续补偿跟踪器(CCT,[34,35])测试,以更好地表征不同系统功能(警报,定向,执行网络)的独立性,被证明受到不同的影响通过睡眠剥夺[36]。为了评估认知测试后的主观工作量,我们使用了NASA任务负荷指数(NASA TLX)量表[37],因为先前的研究表明,该方法在检测有经验的工作量变化方面是一个合理的量表[14,38]。睡眠剥夺的使用使我们能够诱发短暂和可逆的认知改变,可以对其进行研究以比较特定的注意力改变。 当在同一主题中执行不同任务时,我们有机会将与假定的认知工作量相关的任务的共同外周反应与表征每个特定任务的特定认知功能的那个反应分开。作为认知改变的指标,对周围反应变化的认识可用于检测日常生活活动(如驾驶)中的注意减少,而不会使受试者偏离进行认知任务的管理。 2. 材料和方法 2.1.参加者 15名健康的年轻志愿者(9名女性和6名男性;平均年龄): 24.5年(2年)参加了该实验方案。符合纳入条件的受试者符合以下标准:无精神症状,如Symptom Checklist-90-Revised所评估[39,40];根据失眠严重程度指数(ISI)[41,42]和爱华氏嗜睡量表(ESS)[43,44]评估,没有睡眠-觉醒障碍;通过定性回忆调查表评估,没有器质性病变和精神上瘾;正常或矫正视力;年龄介于18至35岁之间。 2.2.实验协议 实验方案包括两个阶段(图1A),这些阶段在参与者之间随机分配并保持平衡,并且至少间隔一周。每次会议从下午6点开始,每个志愿者都接受了单独的测试。实验室温度是受控的(22℃)。 图1.实验方案。 (一种)。实验方案流程图。 (B)。上图是当对象正坐在电脑前时通过PERFORM系统在线记录面部温度,头部运动和心搏的示意图;下面是基线和睡眠剥夺条件下实验时间表的示意图。 在基线阶段和剥夺睡眠后阶段均完成了两项认知测试,然后进行了感知的工作量评估。图1B。睡眠剥夺从会议开始前一天的8:00 am持续到会议结束之后(大约8:00 pm),共36个小时。为了确保志愿者在基线会议之前可以正常睡眠,通过活动记录仪记录每次睡眠前两天的睡眠日记来完成睡眠监测[45,46]。还进行了活动学监测,以确保志愿者在睡眠后剥夺期完全丧失睡眠;任何睡眠事件都暗示该研究被排除在外。为了实现这一双重目的,参与者佩戴了ActiGraphwGT3X-BT(ActiGraph,美国佛罗里达州彭萨科拉)放在他们的手腕上。使用Actilife软件(版本6.11.9)对数据进行分析和视觉检查。 对于每节课,志愿者都要进行“注意力网络任务”(ANT)和“持续补偿跟踪器”(CTT)任务,该任务在心理学实验建筑语言(PEBL)软件中实施并在PC显示器上进行管理(距27英寸屏幕的距离为60厘米)到眼睛,屏幕分辨率为1024768)。执行ANT和CTT任务的时间分别为15分钟和10分钟。我们连续执行每个任务,没有任何间隔。为此,我们使用PEBL软件提供的设置选项将任务链接在一起。在PEBL软件中,假定受试者执行标准化的培训课程以熟悉任务说明并防止归因于课程顺序的偏见。在认知评估过程中,参与者必须佩戴“心理生理学面具”或“现实生活中的认知监控”(PERFORM),这是一种用于生物信号获取的眼周感应面具[29]。因此,通过使用PEBL NASA任务负荷指数(PEBL TLX)量表对两种情况下的PEBL认知任务完成后,立即评估了感知的工作量[47]。会议的总时长约为30分钟。 2.3.认知评估 2.3.1.心理实验教学语言(PEBL)注意网络任务 注意网络任务(ANT)旨在评估警报,定向和执行控制注意网络的功能[8,33]。假定参与者在一组五个箭头中确定中心箭头的方向,而忽略周围箭头的方向。为了指示中心箭头的正确方向,参与者必须按下键盘上的相应按钮。在当前的研究中,使用了Attentional Network Test的PEBL版本,并且据Fan等人所述。 [33],我们考虑了性能指数计算的正确试验(即,没有考虑错误答案),以(1)警报指数,(2)定向指数和(3)冲突指数表示。 警报网络的效率通过警告信号引起的反应时间(RT)的变化来检查。预警指数是通过从无提示条件的平均RT中减去双提示条件的平均RT来计算的[36]。 定向的效率通过伴随指示目标将发生位置的提示的RT变化来检查。定向指数表示为处于中心提示条件(“中心提示”)的项目的平均RT与处于空间提示条件(“空间提示”)的项目的平均RT之差[36]。 通过要求参与者通过按下两个键来指示执行箭头的响应来检查执行网络的效率,这两个键指示被同等,不一致或中立侧翼包围的中心箭头的方向(左或右)。冲突指数是通过从不一致侧翼条件的平均RT中减去一致侧翼条件的平均RT计算得出的[36]。 2.3.2.PEBL连续补偿跟踪器 持续补偿追踪(CCT)是一种认知测试,最初是用来评估机敏性和警觉性的[34,35],也用于评估持续的注意力。在连续八次试验(从T1到T8)期间,参与者必须不断调整指针的位置以使其与目标重叠。指针处于需要持续补偿的随机指向的力之下[47]。在当前的研究中,使用CBL任务的PEBL版本通过两个指标(CCT偏差和CCT速度)来评估警惕性。 通过考虑从任务开始(T1)到结束(T8)的偏差和速度的变化来评估适应程度: l CCT偏差。针对每个试验计算目标位置和指针之间的空间位移的中位数(中位数偏差的下限值与到更高的任务执行精度)和CCT偏差,因为位移从第一次试验到最后一次试验都发生了变化。 l CCT速度。对于每个试验,计算任务上鼠标速度的平均值,并将CCT速度估算为从第一个试验到最后一个试验的速度变化。鼠标速度应指示对象对任务的反应程度;较高的值对应于较高的反应度,用于补偿指针的随机运动。 2.3.3.PEBLNASA任务负荷指数(PEBL TLX) NASA任务负荷指数[37]是一个自我报告的多维量表,旨在根据六个子量表的加权平均值提供总体可感知的工作量得分。分量表是精神需求,身体需求,时间需求,自己的表现,努力和挫败感。受试者必须通过选择六个分量表的分数(从0到100)来评估在先前完成认知任务时经历的感知工作量;较高的值表示更大的可感知工作量。在本研究中,使用PEBL软件(PEBLTLX)上的NASA TLX版本评估了可感知的工作负荷等级[47]。 2.4.生理评估 在进行认知评估期间,参与者佩戴了针对现实生活的认知监控(PERFORM)的心理生理学面具,这是一种经过验证的多传感器可穿戴和非阻塞性面具[29],能够从一组以下物体中检测,记录和分析以下生理信号:干燥的电极置于眼周区域: l 面部温度信号,以1Hz采样率从放置在左右肌和左右前额上的传感器记录下来; l 心脏脉搏,用光电容积描记器传感器以100 Hz采样率记录,该传感器置于glabella(眉毛之间和鼻子上方的区域)上方; l 头部运动信号以100 Hz采样率从位于面罩左侧的3轴加速度计记录下来。 对于每个信号,都提取了外围测量,以研究执行认知任务如何改变外围输出。根据每次测量的生理特性,我们获得了从每个认知任务开始到结束的时间序列测量。因此,作为与执行的任务相关的有效参数,我们考虑了每个提取的度量从任务开始(度量在其时间序列的前十分之一的平均值)到结束(度量在最后一个度量的平均值)之间的变化。时间序列的十分之一)。 从面部温度时间序列,我们考虑了: l MaxT,定义为任务开始和结束之间计算出的四个温度变化中的最大值; l zfT,通过比较上述额头和vs骨的T变化来定义(zfT =ΔTzΔTf,其中ΔTz是两个额头传感器的平均变化,而ΔTf是两个che骨传感器的平均变化)。 从心脏脉冲时间序列中,我们获得了脉冲到脉冲时间间隔序列[48],这使我们能够估计心率(HR)的变化,心率(HR)定义为心率开始和结束之间计算出的心率变化。任务。 从头部运动时间序列中,我们从在连续的1 s窗口内计算出的三个轴向振荡组合的方差获得了头部运动的综合度量。我们估计头部运动幅度(HMA)是该措施任务开始和结束之间的变化。 2.5.统计分析 这项工作旨在确定主要涉及独特注意力成分的执行任务的特定生理相关性。我们用睡眠剥夺来操纵为了消除一般工作量对生理反应的影响。我们制定了以下假设(Ha)与原假设(H0)进行比较: l H0=校正工作量后,从基线到睡眠剥夺后的认知和生理指标之间无显着相关性变化。变量之间的相关性= 0; l Ha=认知和生理指标变化之间的显着相关性校正工作量后进入睡眠剥夺后基线的基线。变量之间的相关性为<0或> 0。 如果Sig <α,则H0被拒绝,其中<α= 0.05 因此,我们通过以下 两个主要步骤来分析数据: (1)识别剥夺睡眠对感知工作量的影响; (2)消除工作量变化的影响后,在不同的认知任务中识别受试者内部认知能力变化(从基线到睡眠剥夺后)的生理相关性。 对于步骤(1),通过两尾Wilcoxon符号秩检验评估睡眠剥夺和基线阶段之间的PEBL TLX子量表差异。使用非参数测试是因为它们允许研究参数,而与正态无关。确实,这项研究中的变量是异类的(从心理评分到生理参数)。有些是歪斜的,有些则在几个离散值的范围内变化。我们使用以下公式估算非参数测试的效应大小: 其中N是Z评分所基于的观察总数[49]。 对于步骤(2),通过将认知任务指数的变化与从基线到睡眠剥夺后的生理测量值相关联,来识别受试者内部认知能力变化的生理相关性。为了从认知指标和生理指标之间的相关值中消除工作量变化的贡献,通过控制在步骤(1)达到统计显着性的那些工作量子量表来计算偏相关(rp,偏等级相关)。 运用Yekutieli和Benjamini程序[50]来控制关于与每个认知任务指数相关的所有生理特征的假设检验系列的错误发现率(FDR)。将错误发现率设置为等于0.05,并计算调整后的p值。 3. 结果 3.1.感知的工作量从基准更改为睡眠剥夺 任务后测得的感知工作量在精神和身体需求量表的条件之间有所不同;睡眠剥夺后的精神和身体需求增加(分别为p = 0.04和p = 0.01)。表1提供了每个PEBL TLX子量表的统计信息。 3.2.注意系统功能的生理相关性 关于注意和生理指标,没有发现条件之间的显着差异(补充表S1-S4)。 然而,在消除与知觉工作量变化相关的推定联系效应后,认知指数与生理指标之间发现显着关联(图2)。 图2.注意系统功能的生理相关性。散点图显示,在校正了TLX的精神和身体需求之后,生理指标与认知指标从基线到睡眠剥夺后的状态变化之间的关联(rp,部分等级相关系数-错误发现率<0.05)。 点击查看:查看下部分内容 更多医学文章 使用英文翻译功能 免责声明:福昕翻译只充当翻译功能,此文内容及相关信息仅为传递更多信息之目的,仅代表作者个人观点,与本网站无关,版权归原始网站所有。仅供读者参考,并请自行核实相关内容。若需要浏览原文、下载参考文献等,请自行搜索文中提到的原文网站进行阅读。 来源于:mdpi