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单摆周期范文1
用单摆测定当地重力加速度是中学物理教学过程中的一个重要的学生实验,而测定周期对实验产生很大的误差,传统的方法是用人工计时、计数,多次测量(30~50次)取平均值的方法,这种方法虽然能消除偶然误差的影响,但计时起点和终点位置选择,以及人的反应时间,实验习惯,会对实验产生很大的影响.
本装置采用磁性传感器采集数据,能将振动时间和振动次数同步显示在两组数码管上,利用磁传感器,很好地解决同步难的问题,大大节省实验时间,提高了实验效率.本装置有声光提示功能,趣味性强,器材成本低,便于学生动手制作,是中学物理分组实验首选方案之一,值得推广.
2研究报告
2.1该项目的背景和改进的基本思路
测定单摆全振动的周期,传统的方法会产生很大误差,实验室中传感器只能看到实验结果,不能看到实验过程.用单片机来完成测定振动时间及振动次数一般不能做到同步显示数据,原因是单片机只能一步步执行程序,做到两件事同时同步很难,因为单片机每执行一步程序都要做判断,会费时间.本装置利用两块显示屏,一个单片机,一个计时器,很好地解决同步难的问题,且可以脱离电脑,直接通过面板来编程.
2.2研究方法
文献资料收集法、科学实验对比法.
2.3工作原理
通过单片机编程实现输入单摆全振动次数,测定总时间,实现声光同步,高精度测定单摆振动周期.
2.4创新思路
(1)本装置由于采用磁性传感器采集数据,计时准确,对计时起点选择无特殊要求,只要测几次即可,大大节省实验时间,提高了实验效率.且可以通过与磁性传感器串联的手动开关实现排除前几次不稳定的全振动,振动过程中随时打开手动开关,即可采集数据.
(2)本装置能将振动时间和振动次数同步显示在数码管上,直观鲜明,便于学生进行分组实验.
(3)本装置利用两块显示屏,一个单片机,一个计时器,一个磁性传感器,很好地解决同步难的问题.且可以脱离电脑,直接通过面板来实现C语言编程,用机器码来代替程序.
(4)本装置与同类产品相比,智能计数,同步显示,同步计时,且计时开始和结束都可通过面板编程来实现所需要的声音提示,优势更明显,趣味性强,制作成本低,便于学生制作,值得推广,是中学物理实验首选方案之一,具有较高的经济社会价值.
2.5单片机程序
地址机器码文字说明
0008 13 00按DA键开始执行程序
0309 13 03是否松开DA键了
0604 00数码管显示00
0808 12 08按下减1键没有
1109 12 11松开减1键来吗
1406 01数字加1
1600 00端口0号灯亮
1803 00 00 用音乐休止延时0.1秒
2101 00关闭0号灯
2303 27 02奏高音7,半拍
2608 12 26再次按下减1键了吗
2909 12 29松开减1键了吗
3206 01数字加1
3411 10 39是否感应了10次了,等于10次了跳转到39
地址去执行程序,不满10次转26地址继续
3710 26转向26地址执行
3908 12 39按下减1键了吗
4209 12 42松开减1键没有
4506 01 数字加1
4700 00端口0号灯亮
4903 00 04用音乐休止延时1秒
5201 00关闭0号灯
5403 27 02奏高音7
5708 12 57等待按下减1键
6009 12 60等待松开减1键
6310 00感应满11次了,转向00地址重新开始
2.6进一步完善的设想
用液晶显示屏同步显示单摆振动时间和振动次数.用电容、电感传感器或光电传感器读取全振动次数,比磁传感器效果更好,用磁传感器的缺点是单摆做阻尼振动,全振动次数会减少.
2.7制作方法
(1)安装铁架台、铁夹,细线和磁性摆球.
(2)制作小木盒,安装cd2051单片机、数码管、干簧管、电源开关、手动开关.
(3)为单片机输入用C语言编写代码程序.
(4)设定全振动次数,进行实验和调试.
2.8使用方法
(1) 单片机启动方法如下:先按一下复位键,按住D/A键(不要松手),再按+1键,使数码管显示带电的“10”,松开+1键(D/A键仍然按住)同时按一下W键后松手.
(2)断开手动开关,按一下+1键等待计数.
(3)让摆球偏离平衡位置放手,剔除前几次全振动,待稳定后接通手动开关开始计数.
(4)开始计数(第1次,有声音提示),设定次数到(例如:全振动5次,n取11),结束计数(第11次,有声音提示),读出记录的总时间t.
(5)由周期公式T=2tn-1计算单摆周期.
3数据分析
单摆周期范文2
一、由于重力加速度变化而引起的周期变化
【例1】单摆在半径为R1、质量为m1的地球表面的周期为T1,若通过宇宙飞船带到半径为R2的另一颗星球表面时,其周期为T2,试求两种情况下的周期之比.
解析:根据万有引力定律有= m′g,再根据单摆周期公式T =2π可得,=.
一般来说引起重力加速度变化的原因有:纬度的变化、高度的变化、场环境的变化,为此可将单摆运动知识与万有引力知识、天体运动知识结合起来求解.
二、由于摆球受到浮力而引起的周期变化
【例2】用一根长为l的细线悬挂一个密度为ρ的小球,并将其放在密度为ρ0(ρ0 < ρ)的液体中,不计液体对小球的运动阻力,试求小球在平衡位置附近做小幅振动的周期.
解析:将重力mg = ρgV和浮力F = ρ0gV(V为小球的体积)合成一个等效重力mg′,则有mg′= ρgV- ρ0gV,即g′= (1-)g.
由此可得小球的振动周期为T =2π=2π.
三、由于单摆处于非惯性系中而引起的周期变化
【例3】如图2所示,沿平直轨道以加速度a做匀速直线运动的车厢中,用一根长为l的细线悬挂一质量为m的小球,求小球在平衡位置附近做小幅振动的周期.
解析:小球在相对车厢静止时,根据物体受力平衡得到等效重力mg′为mg′=,即mg′=m,则g′=.
故此可得小球的振动周期为T=2π=2π.
【例4】如图3所示,将一单摆挂于小车上,将小车放于一辆倾角为θ的斜面上,当小车在斜面上加速下滑时,摆线与竖直方向的夹角也为θ.已知摆球直链状为m,摆长为l,重力加速度为g,求此单摆的周期及小车与斜面间的动摩擦因数.
解析:由图示可知小车运动过程中,摆线的拉力F = mgcosθ,则g′ = gcosθ,故T =2π.
再由受力分析可知,动摩擦因数μ = 0.
一般这些阶段的非惯性系系统指处于匀变速直线运动的力学装置,在此前提下就可用类比法快速求解此类问题.
四、由于单摆处于匀强电场中而引起周期的变化
【例5】将一带电摆球置于一水平向右的匀强电场中,如图4所示.摆球静止时与竖直方向之间的夹角为α,已知摆球质量为m,摆长为l,带电荷量为Q.现若将摆球拉离静止位置一个很小的角度释放,求其振动周期;若要使摆球摆到竖直方向时速度为零,应将摆球拉离竖直方向一个多大的角度?
解析:摆球静止在平衡位置时的拉力F=,则g′=,故此摆球的振动周期为T=2π=2π.
一般当单摆处于匀强电场中时,由于所受的电场力为恒力,与重力的合力仍为恒力,运用类比法求解简捷、快速.
五、单摆周期公式的拓展运用
【例6】有一摆钟在地面上走时准确,其标准周期T0 = 2s,现将其移到高山上,发现它一昼夜慢了1min,求此山的高度.已知地面重力加速度g0=9.8m/s2,地球半径R0=6400km.
解析:设摆钟在标准时间内的振动次数为N,则其在标准时间内指示的时间t=N・T,在标准时间内慢的时间就应为t=N・T,其中N=,T=T-T0.
再由=(),代入已知数据可解得h=4450m.
由上述解题过程可归纳出一个有用的结论:钟在标准时间里指示的时间与摆振动的次数成正比,跟钟摆的振动频率成正比.写成比例关系式为:=====.据此可根据题目的特点,达到快速、简捷求解的目的.
【例7】竖直放置的光滑圆弧形球面半径R较大,在弧面中心O正上方高h处放置一个小球A,当A自由下落的同时,另一个小球B从球面某处C(OC弧远小于半径R)由静止开始滚下,为时两球相碰,h应满足什么条件?
解析:根据题意,小球B在光滑圆弧面上滚动等效于单摆,摆长即为圆弧半径,周期T=2π,考虑到单摆运动的周期性,由相碰的条件有(2n-1)=,解得h=R(n= 1,2,3,…).
一般类单摆模型的计算,主要是求解其等效摆长或等效重力加速度.
练习
1. 已知北京的重力加速度g1=9.812 m/s2,南京的重力加速度g2=9.795 m/s2,在北京准确的钟摆,如果放在南京,钟将走慢还是走快?一昼夜差多少?要使其走时准确,如何调整摆长?
单摆周期范文3
【摘要】 肾脏细胞增殖与凋亡异常在肾脏疾病中具有重要意义,其调控最终发生在细胞周期水平上,细胞周期抑制蛋白P27属于细胞周期负向调控蛋白,与多种肾小球疾病中细胞增殖和凋亡异常有关,可能影响肾脏疾病进展,对此深入研究可为肾脏疾病的防治提供新的启示。
【关键词】 细胞周期; 细胞周期调控蛋白;肾小球疾病;P27
【Abstract】 Evidence is accumulating that those directly responsible for the rate of progression of glomerular disease are specific positive(cyclins and cyclin-dependent kinase)and negative (cyclin-kinase inhibitors) cell cycle regulatory proteins.P27 diffects glomerular cell proliferation and apoptosis as a kind of negative cell cycle regulatory proteins and may highly relate to the progress of renal disease.Ultimately the goal is to find ever more appropriate therapeutic strategies to arrest or prevent progressive renal disease.
【Key words】 cell cycle; cell cycle regulatory proteins;glomerular disease;P27
肾小球硬化是多种原因引起肾小球损伤后出现的共同转归,是肾功能衰竭的主要病理基础。而导致肾小球硬化最主要的原因就是系膜细胞增生和细胞外基质增多。其中细胞外基质的增多与系膜细胞增生又密切相关[1]。因此,探讨肾小球系膜细胞增生的内部机制及如何对其进行调控,已成为肾脏病领域的一个研究热点。
近年研究表明,细胞增生的调节最终都发生在细胞周期水平上,而细胞周期又受细胞周期调控蛋白的调控,细胞周期调控蛋白按其功能分为细胞周期正控蛋白和负控(抑制)蛋白。正控蛋白促进细胞周期进程,负控蛋白抑制细胞增生[2,3]。
1 细胞周期的概念
细胞增殖周期通常简称细胞周期,是指细胞从上一次细胞分裂结束到本次分裂终了的过程或间隔时间。根据细胞周期不同时相的特点,可将细胞周期分为4个连续阶段,即G1期 (gap phases 1),S期 (synthesis phase),G2期(gap phases 2)及M期(mitotic phase)。细胞周期具有单向性和阶段性,细胞可因某种原因在某时相停滞下来,待生长条件好转后,细胞可重新活跃起来过渡到下一时相[4,5]。
1.1 G1期 是指从上一次有丝分裂完成到本次DNA复制之前的过程,持续时间一般为6~12h。G1期细胞的主要任务是积累能量和原料,为DNA的复制做准备,故又称DNA合成前期。
1.2 S期 即DNA合成期,持续时间一般为6~8h。S期末DNA含量增加1倍,细胞由二倍体变为四倍体。S期DNA的复制极其准确,每一段DNA只复制一次,从而可保证分裂后子细胞的遗传物质平均分配。
1.3 G2期 是指从DNA复制完成到有丝分裂开始的时间区间,持续时间一般为3~4h,只有完成了所有DNA复制后,细胞才进入G2期。故G2期又称DNA合成后期或有丝分裂前期。
1.4 M期 即有丝分裂期,一般持续时间为1h。在M期,细胞一分为二,一次细胞周期即告结束。本质上看,有丝分裂就是把细胞内已经倍增的大分子平均分配到2个子细胞中去。
此外,G0期 (静止期)不包括在细胞周期内,细胞在适宜刺激下能被触发,从G0期进入G1期。G1期在一定条件下也可退入G0期。此外,在细胞周期中至少有两个检查点,分别在G1/S和G2/M期。细胞周期的进程可停滞或终止于该处[6]。
2 细胞周期调控蛋白
2.1 细胞周期正控蛋白
2.1.1 周期素家族 (cyclin) 是一组结构类似能结合并调节周期素依赖蛋白激酶(CDK)的蛋白质,统称为cyclin家族。目前知道的有8种成员,即cyclinA,cyclinB,C,D…H。每一种cyclin有若干亚型,如D型包括D1,D2,和D3。周期蛋白在细胞周期的不同时相程序性合成与释放。它们作为调节亚基,需与特定的CDK结合,才能形成具有活性的全酶而促进细胞周期的进程。
2.1.2 周期依赖蛋白激酶家族(cyclin dependent kinase,CDK) 目前发现7种成员,有不同程度的同源性,故称CDK家族,各成员命名为CDK1,2,3…7。CDK含有催化亚基,但需要cyclin提供调节亚基才有活性,所以通常以cyclin- CDK复合物形式出现[6]。其中CDK2活性于G1晚期开始升高,在S期和M期达高峰,CDK2对G1/S转换是必须的。CDK的上游尚有CDK活化激酶,CDK也能与CDK的抑制物(负控蛋白)结合,而抑制细胞周期。
2.2 细胞周期负控蛋白(CDI) 又称周期素依赖激酶抑制物(CDI)。这些负控蛋白可与cyclin相互作用结合CDK而抑制全酶活性,从而抑制细胞增生。根据结构和所抑制的cyclin-CDK复合物的不同,可分为INK4(Inhibitor of CDK4)家族和CIP/KIP家族。INK4家族包括P15,P16,P18,P19等,可特异抑制cyclin-CDK4/6的磷酸化激酶活化而抑制细胞增生。CIP/KIP家族包括P21,P27,P57等,可抑制已知的大多数cyclin-CDK复合物的激酶活性,对G1期的早期与晚期、S期等各期都有重要作用,且分布与功能在不同的细胞各异,是目前的主要研究对象。其中P27作为一种重要的细胞周期负控蛋白,在肾小球疾病中的表达受到广泛的重视[7]。
2.3 关于P27 1994年发现并克隆出P27基因。P27最初从用TGF-β或细胞接触生长抑制的水貂肺细胞中分离出来的,被认为是一种热稳定蛋白。P27与cyclin-CDK结合成复合物,对后者有无抑制作用主要取决于P27的量,即所谓以化学剂量方式起作用。G0期细胞P27水平较高,从G0期到S期逐渐降低,在经过一个临界值后失去对cyclin D CDK4或cyclin D CDK6的抑制作用[8]。P27 在G1期维持较高水平,主要由于下述情况引起的周期阻滞:TGF-β处理、接触抑制、血清去除、Lovastatin处理、CAMP处理等[8]。IL-2可诱导外周血T细胞P27水平降低。单独用CSF-1(集落刺激因子-1)刺激巨噬细胞可使P27水平下降,改用“CSF-1+CAMP”刺激,则P27不下降,P27主要受细胞外刺激诱导表达。P27与P21有协同作用。P27的作用特点:(1)非特异性,P27可抑制所有CDK的活性。(2)化学剂量依赖性。
3 P27与肾小球疾病
作为一种重要的细胞周期负控蛋白,在正常静止状态下,P27在三种肾小球固有细胞都有相当强的结构型表达,它在肾小球疾病的细胞周期调控中起重要作用[2]。
3.1 对肾小球系膜细胞的影响 肾小球系膜细胞(MC)的增生及相应的系膜扩张是肾脏疾病的常见病理现象。以前的研究多局限于细胞外刺激因子(如细胞因子等)对细胞增生的影响,而对细胞外刺激因子怎样通过细胞内信号传导影响细胞增生的机制研究较少。现已明确,细胞增生受细胞周期调控蛋白控制。很多研究表明,P27可抑制MC增殖[3]。
近来研究发现,体外培养的MC予促分裂原如血小板源生长因子(PDGF)、内皮素-1或碱性成纤维细胞生长因子(bFGF) 刺激后早期细胞周期素D和CDK4增加,随后CDK2与细胞周期素E,继而细胞周期素A数量及生物活性增加,而P27明显降低;予体外培养的MC转染针对P27的反义寡核苷酸可增强对PDGF、bFGF等的增殖反应;Terada等也证实舒降之 (lovastatin)通过提高P27蛋白水平可抑制系膜细胞增殖,使细胞周期停止于G1期,也可抑制细胞外基质如IV型胶原,层粘连蛋白和纤维连接蛋白的合成与积聚,并明显改善肾功能[9]。大鼠抗Thy1肾炎模型中P27与MC的增生程度呈负相关,早期P27明显下降,至MC增生最甚的第5天几乎不能测及,随后在MC停止增殖的恢复期P27水平回复到基础值,表明P27的下降可使细胞周期从G1期进展到S期,从而产生细胞增殖[10];另外,有发现尽管Thy1肾炎大鼠及正常大鼠间肾小球P27水平差异有显著性,但两者P27mRNA水平差异无显著性,这同细胞上获得的结果相似,提示体内肾小球细胞可能是在转录后水平调节P27的表达,从而使Thy1肾炎肾小球P27水平降低[11,12]。在P27野生型(P27+/+)与P27基因敲除 (P27 -/-)小鼠试验中发现,正常生理状况下缺乏P27对肾脏DNA合成无影响,但在增生性肾小球肾炎模型中,P27-/-小鼠肾小球DNA合成及细胞增殖早,且在各时间点其程度皆明显甚于P27+/+小鼠;将前者作全身照射,并予正常P27+/+小鼠的骨髓移植后再行肾炎模型,证明上述结果与免疫反应的差异无关,肾小球内P27的水平调控着对损害的增生阈值及程度。在抗肾小球基膜抗体诱发的新月体肾炎模型中,与P27+/+相比,P27-/-小鼠的肾脏反应(包括细胞增生、新月体形成和基质蛋白合成积聚等)发生更早,程度更为剧烈,损害也更为严重[2]。在实验性肾小球肾炎模型中,P27-/-小鼠肾小球细胞凋亡较P27+/+的小鼠为著,而予P27-/-的小鼠再转染P27又可避免凋亡,提示P27有防止肾小球细胞凋亡的作用[3]。
3.2 P27对足细胞增殖与分化的影响 足细胞(肾小球脏层上皮细胞)是独特而高度分化的细胞,其对损害的反应不同于MC或内皮细胞,成熟足细胞通常已丧失增殖能力;在胚胎发育过程中肾小球发生的早期阶段未成熟足细胞具有增殖能力,但S状生肾囊泡形成后即退出增殖周期而成为终末分化的静止细胞,且维持此终末分化静止状态是成熟足细胞保持正常功能结构,履行生理功能特别是肾小球滤过屏障所必需[13]。动物实验提示在生肾过程中具有增殖能力的足细胞转型为静止细胞有赖于P27的表达上调,而维持成熟足细胞静止和终化状态可能与P27持续表达有关[2,3]。近年研究发现失去增殖能力的足细胞可能是许多类型肾小球硬化发生的基础。Wolf等[14]认为虽然随着年龄的增长,足细胞逐渐老化,但由于肾脏足细胞缺乏增生能力,导致足细胞不能相应的分裂增生,从而使足细胞功能受损,不能很好的覆盖肾小球基底膜,继而肾小球基底膜功能受到损害,导致肾脏硬化,因而推测P27可能是老年人肾脏功能逐渐丧失的重要因素。在实验性膜性肾病动物模型(被动性Heymann肾炎)中,予足细胞FxLA抗原的抗体可造成对足细胞补体依赖性损害,免疫染色显示足细胞内细胞周期素A和CDK2并无降低,甚有增高,但P27显著增高。免疫沉淀反应示P27与细胞周期素A- CDK2复合物的结合增加从而抑制DNA合成。由于足细胞缺乏修复损伤或丢失细胞的能力使肾小球基膜致肾小球壁层上皮细胞侵占基膜以及肾小球毛细血管粘连是足细胞损害后阶段性肾小球硬化进展的重要因素[3,13]。正常成人肾小球足细胞有相当高的P27结构性表达,但缺乏P21;人类大多数累及足细胞的肾脏疾病如微小病变,膜性肾病等皆缺乏足细胞增生,也未证实有相关的细胞周期素与CDK上调及(或) CDI明显降低。但在特发性塌陷性肾病和人类免疫缺陷病毒相关肾病以及细胞性局灶节段性肾小球硬化的足细胞可检及细胞周期素A表达增加及P27明显降低甚或不能检及,伴P21的重新表达,并出现足细胞增生,常有肾功能急剧减退,提示P27等CDI对足细胞病变的结局有决定性影响[2,15];最近研究显示这些增生的肾小球脏层上皮细胞失去正常成熟足细胞的多种标记(如WT1,podocalyxin、synaptopodin、GLEPP-1等),出现表型调节异常和不再分化,可能是重要的病理基础[13]。
4 展望
总之,细胞周期抑制蛋白P27与肾小球细胞增殖有关,深入研究P27在肾小球疾病中的作用,有助于增加对肾脏疾病发病机制的认识。P27表达的调控可能影响肾脏疾病的进展,为肾脏疾病的防治提供新的途径。
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单摆周期范文4
关键词 糖肾Ⅰ号 周期蛋白 糖尿病肾病 中医药疗法 实验研究
糖尿病肾病(DN)是糖尿病最常见的并发症,也是引起终末期肾病(ESRD)的主要原因之一。如何有效地控制糖尿病肾病的发病率及其进展已成为当今医学界一个关键课题。DN确切发病机制至今仍未完全阐明,治疗亦缺乏有效办法。因此,积极寻找防治DN的有效药物,在DN尚处于早期阶段就给予针对性的防治,对控制和延缓肾脏病的进一步发展具有重要意义。糖肾Ⅰ号是笔者针对DN之气阴两虚、脾肾亏虚、燥热血瘀的复杂病机,结合自己临床多年治疗DN的经验而拟定。近年来我们通过观察糖肾Ⅰ号对早期糖尿病肾病大鼠的生化指标及PCNA表达的影响,探讨其可能的作用机理,以期为临床防治DN提供实验依据。
1 实验材料
1.1 实验动物:SD雄性清洁级大鼠50只,体重(200士20)g,由温州医学院实验动物中心提供。
1.2 实验用药:糖肾Ⅰ号由怀山药、粉葛根、黄芪、芡实、莲须、白术、肉苁蓉、猫人参、山慈姑、漏芦、菝葜、天龙、丹参、黄柏、牛膝等组成,经常规煎煮、过滤、水浴蒸发浓缩至每毫升含相当生药2g,由温州市中医院药剂科提供;洛汀新(盐酸贝那普利,10mg/片),北京诺华制药有限公司生产,批号:X1036。
1.3 主要试剂:链脲佐菌素(STZ),美国Sigma公司产品,购于北京博爱科贸有限责任公司,批号:0602010。
2 实验方法
2.1 造模方法:参考徐氏等方法,大鼠正常饮食并适应环境1周,经尿糖、尿蛋白定性检测为阴性后开始实验。随机抽取10只大鼠为假手术组,仅切开大鼠皮层、肌层,暴露肾脏,随后缝合。其余40只大鼠在麻醉下行左侧肾脏切除术,术后恢复2周。将STZ溶于0.2tool/L柠檬酸缓冲液(PH=4.5)中,避光条件下迅速配成浓度为2%的STZ溶液。动物禁食12h后,按照55mg/kg,STZ一次性腹腔注射;72h后,尾静脉取血测定空腹血糖。血糖≥16.7mmol/L,尿量>假手术组的50%作为DN大鼠模型成功标准。
2.2 分组及给药方法:模型成功后随机分为模型组(M)、糖肾I号组(TS)、洛汀新组(B)、糖肾Ⅰ号+洛汀新组(TS+B)、假手术组(SO),每组10只。大鼠给药剂量按照人与动物体表面积法换算。大鼠药量/kg/d等于成人量/kg/d的6.25倍。糖肾Ⅰ号组:以相当于生药27.08g/kg/d液体量,每日灌胃1次;洛汀新组:以相当于干药18.75mg/kg/d粉末,溶于蒸馏水中,每日灌胃1次;糖洛合组:药物用量、用法同上述两组。假手术组及模型组:给予等量生理盐水。连续给药共8周。实验期间动物自由进食、饮水,不使用胰岛素及其他降糖药物。
2.3 观察指标及方法:具体分述于下。
2.3.1 尿微量白蛋白和β2一微球蛋白测定:代谢笼中收集24h尿液标本,采用酶联免疫吸附法(ELISA)检测。
2.3.2 肾重及肾脏肥大指数:麻醉后,无菌操作,取右肾,去掉被膜,滤纸吸干血迹后称重,并计算肾脏肥大指数(肾重/体重)。
2.3.3 肾功能:酶法及苦味酸法测定Scr、BUN。
2.3.4 免疫组织化学法检测PCNA:右侧肾脏,沿矢状正中线切开,取1/2肾脏中一小块皮质置人4%多聚甲醛固定液中,备行免疫组织化学法观察。方法:石蜡切片,常规脱蜡至水;0.1mol/L枸橼酸缓冲液高压锅抗原修复;3%H2O2室温封闭20min,蒸馏水冲洗;PBS洗,滴加封闭液,37℃,20min;滴加1:75稀释的小鼠抗大鼠单克隆PCNA抗体(武汉博士德生物工程有限公司生产)单抗4℃过夜;PBS洗,滴加非生物素标记的二抗,37℃,30min;PBS洗,DAB显色,苏木素复染,常规酒精脱水,二甲苯透明,中性树胶封片。PBS代替一抗作阴性对照。
2.4 统计学处理:数据以均数土标准差(z±s)表示,采用SPSS 13.0统计软件进行统计分析。多个样本均数的比较采用单因素方差分析(One-way ANO-VA),两两比较采用最小显著差法(LSD)。检验水准设为α=0.05,P
3 实验结果
3.1 各组大鼠尿β2-MG和UAlb比较:详见表1。与假手术组比较,模型组尿β2-MG、UAIb均显著增加(P
3.2 各组大鼠右肾重、肾脏肥大指数比较:详见表2。与假手术组比较,模型组和各治疗组肾重、肾脏肥大指数均显著增高(P
3.3 各组大鼠BUN、Scr比较:详见表3。与假手术组比较,模型组和各治疗组Scr、BUN均显著增高(P
3.4 各组大鼠肾脏组织PCNA表达的情况:详见图1、表4。免疫组织化学法染色后,将所制切片在光学显微镜低倍镜下观察细胞核呈现明确的棕黄色颗粒状染色为阳性细胞,细胞核蓝染的细胞为苏木素复染的阴性细胞。在10×20倍高倍镜下,每张标本随机选择5个视野,然后取平均值。免疫组织化学法染色结果采取半定量评分:按染色区变化和染色强度分为0~4分,即O分为无染色或染色极弱;1分为局部弱染、染色区75%。PCNA阳性表达主要在细胞核(详见图1),假手术组PCNA表达较少,模型组呈强阳性表达,大量细胞核呈棕褐色颗粒状,着色较深,各治疗组表达较少。与假手术组比较,模型组和各治疗组PCNA表达均具有显著性差异(P
4 讨论
糖尿病属于中医“消渴”范畴,糖尿病肾病属于“肾消”范畴,以脾肾亏虚、气阴两虚为病之本,痰瘀互结为病之标,肾络瘀阻贯穿始终。针对本病虚实并见、阴阳并损、本虚标实的病理特点,我们以养阴益气、活血化瘀、清热祛湿立法,组方糖肾Ⅰ号,通过初步临床观察获得较好疗效。糖肾Ⅰ号以怀山药养阴益气,粉葛根生津止渴,黄芪补气升阳,共为君药;猫人参、山慈姑、漏芦、菝葜清热化湿解毒,芡实、莲须固肾收敛,白术、肉苁蓉健脾补肾,共为臣药;天龙、丹参活血化瘀,黄柏清热燥湿为佐药,使补而不滞;牛膝补益肝肾、逐瘀利水、引药下行,为使之用。诸药同用,共奏益气养阴、活血通络、利水泄浊之功。
尿微量蛋白的出现是肾脏早期损伤的标志。其中尿白蛋白升高提示肾小球结构和功能的损害,β2一微球蛋白则是反映肾小管损害非常敏感的指标。本实验结果显示:模型组24小时β2-MG和UAlb定量均显著高于假手术组,提示本实验模型出现肾小球滤过膜结构和功能的改变。与模型组比较,糖肾Ⅰ号组UAlb定量显著降低,由此推断,糖肾Ⅰ号可能通过降低糖尿病肾病模型大鼠的尿蛋白排泄,改善肾脏高灌注、高滤过,从而减轻或延缓基底膜损伤,改善肾小球和肾小管功能。
单摆周期范文5
电离辐射引起细胞dna损伤后,细胞停滞于g2/m期、g0/g1期和s期的检测点,进行dna损伤后修复,以维持基因组的完整性和稳定性。细胞周期检测点激酶mdc1(dna损伤检测点介质1,mediator of dna damage checkpoint 1)和53bp1(p53结合蛋白1,p53binding proteins 1)在dna损伤后激活并向下游靶蛋白传递信号,使细胞周期进程发生阻滞,促进损伤dna的修复。本实验应用流式细胞术和免疫印迹(western blot)方法,研究60co γ射线照射后对细胞周期及mdc1、53bp1蛋白表达的影响,旨在阐明mdc1和53bp1蛋白表达在照射后细胞周期中的调控作用。
1 材料和方法
1.1 主要材料
食管癌细胞株te13由我院科研中心提供;兔抗人mdc1多克隆抗体(英国abcam公司);鼠抗人53bp1单克隆抗体(美国chemicon公司);碱性磷酸酶标记的igg羊抗兔、羊抗鼠二抗及βactin抗体(北京博奥森生物公司);bcip/nbt底物显色试剂盒(美国ameresco公司);蛋白提取试剂(北京赛百盛公司);流式细胞仪(fcm,epicsxl ⅱ型)为beckman coulter公司生产,60co治疗机(fcc8000c型)为山东新华医疗器械公司生产。
1.2 细胞培养
常规方法传代培养,te13细胞培养采用含10%小牛血清的rpmi 1640培养基,内含青霉素100u/ml和链霉素100u/ml 。置于37℃、5%co2的恒温培养箱中培养,每2~3天传代1次。
1.3 细胞照射
(1)对数生长期细胞采用60co γ射线照射0、1、2、5、10、15gy后1、2、12、24、48h收集细胞,70%冰乙醇固定,4℃保存备用,每个剂量点和时间点各重复3次,以增加结果的可比性。(2)细胞照射0、1、2、5、10gy后1、2、24h提取细胞总蛋白,考马斯亮兰法蛋白定量后,-80℃保存备用。
1.4 流式细胞仪(fcm)检测细胞周期和凋亡指数
上述冰乙醇固定细胞pbs洗涤3 次,并稀释至1×105个细胞/ml,每份样品加入鸡血红细胞悬液15μl(作为dna含量内参照标准)加入碘化丙啶(50mg/ml pi,1% triton×100)1ml, 4℃染色30min,上机检测,muticycle av软件分析细胞周期并测定凋亡指数(ai)。鸡血红细胞作为内参照。
1.5 western blot检测相关蛋白的表达
上述提取的细胞总蛋白采用7.5%的sds聚丙烯酰胺凝胶电泳,转膜,5%脱脂奶粉37℃摇床封闭1h后,加入mdc1和53bp1抗体(1∶100),4℃孵育过夜,tbs洗膜,碱性磷酸酶标记的二抗37℃摇床孵育1h,tbs洗膜,bcip/nbt法避光室温显色。图像扫描仪扫描,定量软件分析系统测定每一样本条带的od值,目的条带的od值与βactin条带od值的比值视为该样本中蛋白的相对表达量,同一种细胞重复3次求其均值代表该细胞蛋白的表达水平。
1.6 统计学方法
运用spss11.5统计软件包分析,数据分析采用重复测量资料的方差分析。
2 结果
2.1 食管癌细胞照射后细胞周期和细胞凋亡的变化
2.1.1 不同剂量的放射线照射后不同时间对g0/g1期细胞百分数的时程变化
从表1可见照射后1、2h, g0/g1期te13细胞百分率无明显变化;照射后12h,各剂量组的g0/g1期比例显著下降,与对照组(0gy组)比较,差异均有统计学意义(p<0.05),而且随着放射线剂量的增加,细胞g0/g1期的比例呈现进行性降低(p<0.05);照射后24h,5~ 15gy组g0/g1期细胞百分率明显低于对照组(p<0.05),但1gy组g0/g1期细胞百分数与对照组相比有增高趋势(p>0.05);照射后48h,1、2gy组的g0/g1期细胞百分率基本恢复正常,5、10、15gy剂量组g0/g1期细胞百分率开始回升,但与对照组比较,仍明显降低(p<0.05)。
2.1.2 不同剂量的放射线照射后不同时间对g2/m期细胞百分数的时程变化
表2显示,不同剂量照射后1、2h,te13细胞g2/m期细胞百分率无明显变化;照射后12h,各剂量组g2/m期明显升高,与对照组比较差异均有统计学意义(p<0.05),除2gy和5gy组外,其余各剂量组之间比较差异也具有统计学意义(p<0.05);照射后24h,除1gy组外,其余各组的g2/m期细胞百分率仍然较高,与对照组比较差异均有统计学意义(p<0.05),且随着放射线剂量的增加,g2/m期阻滞越为严重(p<0.05);照射后48h,除1gy组外,其余各组与对照组比较仍然较高且差异有明显统计学意义(p<0.05),并且随着放射线剂量的增加,g2/m期阻滞越为严重(p<0.05)。
2.1.3 不同剂量的放射线照射后不同时间对s期细胞百分数的时程变化
表3显示,照射后1、2h,te13 细胞s期比例无明显变化;照射后12h,除1gy组外,其余各剂量组s期细胞百分数明显降低,与对照组比较差异具有统计学意义(p<0.05);照射后24h,各剂量组s期的比例仍处于低水平状态,与对照组比较差异具有统计学意义(p<0.05),总体趋势表现为随着放射线剂量的增加,s期的比例降低越明显;照射48h后,除1gy组外,其余各组s期的比例仍然较低,与对照组比较差异具有统计学意义(p<0.05),但5、10、15gy组之间s期的比例并无明显差别,此时,1gy组s期的比例与5、10、15gy组比较明显升高且有统计学意义(p<0.05)。
2.1.4 不同剂量的放射线照射后te13细胞凋亡的时程变化
表4显示,照射后1、2h,te13细胞凋亡指数无明显变化;照射后12、24h,te13细胞只有在15gy组凋亡指数明显增加(p<0.05),其余剂量组无明显变化;继续观察至照射后48h,5、10和15gy组细胞凋亡明显增加,与对照组比较差异具有统计学意义(p<0.05),而其余各组变化不明显(p>0.05)。
2.2 食管癌细胞照射后细胞周期相关蛋白表达的变化
分别观察并检测了0、1、2、5、10gy照射后1、2、24h te13细胞中mdc1、53bp1蛋白表达的情况,结果显示各剂量组的两种蛋白表达在照射后不同观察时间内未见明显变化,见表5、6,图1~ 3。表1 te13细胞照射后不同时间g1期的变化表2 te13细胞照射后不同时间g2/m期的变化表3 te13细胞照射后不同时间s期的变化表4 te13细胞照射后不同时间细胞凋亡的变化表5 te13细胞照射后不同时间53bp1蛋白表达的变化表6 te13细胞照射后不同时间mdc1蛋白表达的变化
3 讨论
细胞周期阻滞是机体对外界损伤最普遍的适应性反应。食管癌细胞株te13经不同剂量放射线照射后1、2h细胞周期未见明显变化,但当照射后超过12h时,随放射线剂量的增加,呈现进行性的g0/g1和s期比例降低,g2/m期增加,即出现明显g2/m期阻滞,而且阻滞的严重程度随照射剂量的增加而加重,这与van oostrum等[1]的研究结果相符。细胞照射后出现明显g2/m期阻滞而无g0/g1期阻滞,可能与p53突变有关[2]。本研究中te13细胞经不同剂量放射线照射后不同时间,g2/m期变化表现为1、2gy照射后12h,阻滞最为严重,其后开始逐渐解除,直到照射后24h,1gy组细胞周期已基本恢复正常,而5、10、15gy组g2/m阻滞最严重出现在照射后24h,其后阻滞才开始缓慢解除,见表2,由此可认为细胞周期阻滞在较低剂量照射后消退较快,而在较高剂量照射后消退较慢甚至不消退。li等[3]报道人结肠癌和宫颈癌细胞照射后g2/m期细胞阻滞也呈剂量依赖性,他发现2gy照射后仅短暂阻滞,而4和6gy照射后g2/m期阻滞时间分别为48h和72h,该报道与本研究结果一致。
从放射生物学角度讲,处于g2/m期的细胞放射敏感性最高,但是照射后g2/m期阻滞加重是增加放射敏感性,还是增加放射抗拒性,文献报道不一。pomp等[4]报道恶性黑色素瘤细胞转染突变nras基因使细胞照射后g2/m期阻滞延长,细胞放射敏感性增加;但chen等[5]报道at细胞转染chk1基因使照射后g2/m期阻滞加重反而增加了放射抗拒性;furre等[6]报道增加人乳腺癌细胞t47d照射后g2/m期阻滞,并没有增加放射敏感性。我们拟在下一步研究中采取rna干扰技术降低g2/m期阻滞,来观察细胞放射敏感性的变化,以进一步探讨g2/m期阻滞和食管癌细胞放射敏感性的关系。
本研究发现te13细胞在照射后12h和24h,只有放射线的剂量达到15gy时细胞凋亡才明显增加,而在照射后48h,te13细胞只要接受≥5gy照射即可出现明显的细胞凋亡,见表4,说明te13细胞接受的放射线剂量越高,细胞凋亡出现的时间越早。进一步观察并分析,发现细胞凋亡基本上是在g2/m期阻滞开始解除的时刻开始增加,提示细胞凋亡可能是g2/m期阻滞进一步发展的结果。同p53引起的g0/g1期阻滞类似,辐射引起g2/m期阻滞,以便修复损伤的dna,如果细胞dna损伤得以修复,则进入下一个细胞周期,否则就会发生细胞凋亡。所以通过调节g2/m期阻滞的时间就有可能调控细胞凋亡,在这方面的深入研究对提高肿瘤的放疗效果具有重要意义。
研究表明,照射后g2/m期阻滞与dna损伤修复有关。ng等[7]报道g2/m阻滞时间与潜在致死性损伤修复呈负相关;raju等[8]认为g2/m期阻滞与照射后亚致死性损伤修复有关。因此,促使照射后g2/m期细胞进入有丝分裂期,从而增加放射敏感性是目前抗肿瘤治疗研究的热点[9]。dna损伤尤其是dna双链损伤后,细胞周期检查点能迅速感应并及时向下游传导和放大损伤信号,以促进dna损伤修复系统对dna受损处进行修复,维持dna的稳定性和完整性。细胞周期检查点激酶mdc1和53bp1蛋白是新近发现的dna损伤修复通路中两个非常重要的蛋白激酶,放射线引起dna损伤发生后,mdc1和53bp1蛋白能够迅速被atm活化,及时把损伤信号传递给下游的效应分子chk1、chk2,chk2激酶第68位苏氨酸(t)磷酸化而被激活。活化的chk2对细胞周期g1/g0、s和g2/m 期检查点进行调控,促进dna损伤修复以保证细胞基因组的完整和稳定[10]。本研究发现,单纯照射后1、2、24h,te13细胞中mdc1和53bp1蛋白表达未见到明显变化,但我们前期研究已经发现照射后细胞chk2 t68磷酸化水平出现时相性改变[11],因此mdc1和53bp1很可能是通过磷酸化chk2 t68 激活chk2而向下游传导和放大dna损伤信号[12]。
细胞周期阻滞是多数肿瘤细胞照射后普遍的反应规律,如果利用rna干扰技术,消除照射后细胞周期阻滞,抑制dna损伤修复,即可增加放射线对肿瘤细胞的杀灭作用,从而提高放射敏感性。
【参考文献】
[1] van oostrum ie,erkensschulze s,petterson m,et al. the relationship between radiosensitivity and cell kinetic effects after low and highdoserate irradiation in five human tumors in nude mice[j]. radiat res,1990,122(3):252261.
[2] bohnke a,westphal f,schmidt a,et al. role of p53 mutations,protein function and dna damage for the radiosensitivity of human tumour cells[j]. int j radiat biol,2004,80(1):5363.
[3] li yx,weberjohnson k,sun lq,et al. effect of pentoxifylline on radiationinduced g2phase delay and radiosensitivity of human colon and cervical cancer cells[j]. radiat res,1998,149(4):338342.
[4] pomp j,ouwerkerk ij,hoogstraten c,et al. the influence of the oncogene nras on cell cycle delay in a human melanoma cell line with reduced radioresistance[j]. oncol rep,2000,7(3):663667.
[5] chen p,gatei m,o'connell mj,et al. chk1 complements the g2/m checkpoint defect and radiosensitivity of ataxiatelangiectasia cells[j]. oncogene,1999,18(1):249256.
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单摆周期范文6
【关键词】 腹膜间皮细胞;葡萄糖;细胞周期蛋白;葛根素
Abstract: Objective To investigate the effect of glucose at different concentrations on the cell cycle and p21 expression in cultured human peritoneal mesothelial cells (HPMC) and protection of puerarin. Methods HPMCs were cultured with serum free RPMI 1640 medium containing glucose of different concentrations (1.5% and 2.5%) and puerarin (100 mg/L) for 24 hours. The cell cycle distribution was then investigated by flow cytometry. The expression of p21 was detected by Western blot. Results In the presence of 1.5% and 2.5% glucose concentrations, most of the cells became hypertrophic, and were arrested in G1 phase of cell cycle. High glucose stimulated expression of p21, which had no difference between the 1.5% and 2.5% (P>0.05). The number of the cells arrested in G1 and p21 expressions decreased in groups of puerarin. Conclusion High glucose stimulated the expression of p21, which might be related to the hypertrophy and arrest in the G1 phase of mesothelial cells by high glucose. Puerarin might antagonize the effect of high glucose of the cycles of mesothelial cells and their cyclin.
Key words: peritoneal mesothelial cells; glucose; cyclin; puerarin
腹膜纤维化所致的腹膜功能衰竭是腹膜透析应用受限的主要原因。研究发现高糖可使间皮细胞肥大,间皮细胞层受损或缺失,导致腹膜纤维化和功能丧失[1],有效保护腹膜间皮细胞能延缓腹膜纤维化。细胞周期调控蛋白p21过度表达与细胞肥大有关[2-3]。葛根素能拮抗腹膜透析液对腹膜间皮细胞的损伤,发挥抗纤维化作用[4]。本实验观察高浓度葡萄糖对人腹膜间皮细胞周期和p21蛋白的影响及葛根素的拮抗作用,从细胞周期和周期蛋白角度探讨葛根素抗腹膜纤维化的分子机制。
1 材料和方法
1.1 材料 含糖腹膜透析液购于广州百特公司,葛根素为浙江康恩贝制药股份公司产品,血清、RPMI1640粉剂、胰酶购自GBCO公司,抗细胞角蛋白抗体、抗波形蛋白抗体、抗第八因子抗体和抗白细胞CD45抗体、抗p21抗体购自北京中山生物技术有限公司,流式细胞仪为Becton Dickinson公司产品。
1.2 方法
1.2.1 人腹膜间皮细胞的分离、培养与鉴定 取非尿毒症和糖尿病择期手术患者的网膜作为细胞来源,按文献[5]法培养间皮细胞。当细胞生长融合时用胰酶消化,按1∶3传代,第3代用于实验。经倒置显微镜观察和免疫组化抗细胞角蛋白抗体、抗波形蛋白抗体染色阳性,抗第八因子抗体和抗白细胞CD45抗体染色阴性鉴定。
1.2.2 间皮细胞分组及在不同条件下的形态观察 将融合后的腹膜间皮细胞消化后接种于6孔培养板中,培养至亚融合后加入无血清RPMI1640培养基,同步化培养24 h后分别加入含不同浓度葡萄糖(1.5%、2.5%)和(或)葛根素(葛根素终浓度为100 mg/L)的培养基中培养24 h,在倒置显微镜下观察细胞形态。实验分对照组(不含糖不含葛根素)、含糖1.5%组、含糖2.5%组及葛根素组、含葛根素含糖1.5%组、含葛根素含糖2.5%组6组。
1.2.3 流式细胞仪分析各组间皮细胞的周期分布 腹膜间皮细胞在不同条件培养基中培养24 h后用PBS液洗2次,胰酶消化,70%乙醇固定后,重悬于PBS液中。加入RNA酶50 mg/L,避光30 min离心去上清液。碘化吡啶于暗处染色30 min后,用流式细胞仪检测,得到细胞周期各时相百分比。
1.2.4 Western blot检测不同浓度葡萄糖及葛根素作用下间皮细胞的周期蛋白 用RAPA裂解液提取细胞总蛋白,取40 μg样品经煮沸5 min后进行10%、15%的SDS-PAGE电泳,采用电转印法将凝胶上的蛋白转移至硝酸纤维素膜,膜在室温封闭4 h,加1∶100抗p21抗体,4℃过夜,后加二抗室温作用1 h,洗膜后显色。
1.3 统计学处理 数据采用±s表示,用SPSS 12.0统计软件对所得数据进行分析,各组腹膜间皮细胞p21表达的比较采用单因素方差分析,P
2 结 果
2.1 各组人腹膜间皮细胞周期的比较 对照组培养24 h的间皮细胞中G1期细胞比例为(62.5±3.3)%,而含糖1.5%组和含糖2.5%组G1期细胞比例增高,分别为(72.1±3.54)%和(72.5±3.4)%,与对照组有显著性差异(P
2.2 各组人腹膜间皮细胞p21的表达 图1可见,对照组腹膜间皮细胞p21表达少,含糖1.5%组和含糖2.5%组与对照组比较p21表达增多(P<0.05),其中含糖2.5%组与含糖1.5%组无显著性差异(P>0.05)。含葛根素含糖组较相应浓度含糖组p21表达减少(P
3 讨 论
腹膜透析作为有效的肾脏替代治疗方法已经被越来越多的尿毒症患者所接受,腹膜发生纤维化导致腹膜功能衰竭是患者退出治疗的主要原因之一。含糖的腹膜透析液具有明显的生物不相容性,其导致腹膜间皮细胞损伤被认为是腹膜纤维化的关键因素[6]。有效保护腹膜间皮细胞可明显延缓腹膜纤维化的进程。
在长期腹膜透析过程中腹膜间皮细胞可因持续暴露于高糖腹膜透析液中而出现细胞肥大、细胞分裂停滞等表现。在本实验中我们也发现高浓度葡萄糖促使间皮细胞停滞于细胞周期的G1期。目前认为细胞肥大可能是由于细胞受细胞内外信号刺激后进入G1期时,DNA合成被抑制,同时蛋白和RNA 合成增加,细胞生长停滞于G1期所致[7]。细胞周期抑制蛋白p21能广泛抑制G1期和S期的周期素与细胞周期激酶结合,使G1期过度延长,细胞增殖抑制,细胞呈肥大状态。
研究表明葛根素可以通过抑制氧化应激对腹膜间皮细胞产生保护作用[4],但葛根素可否拮抗高糖对人腹膜间皮细胞周期和周期蛋白的影响尚不明确。我们检测不同浓度葡萄糖对腹膜间皮细胞p21表达的影响,发现高浓度葡萄糖可刺激腹膜间皮细胞p21的表达,而含糖含葛根素组细胞较相应浓度含糖组p21表达减少。本研究提示高糖状态下间皮细胞形态学的改变可能与细胞周期的调控失衡有关,葛根素可拮抗上述影响,此结果为葛根素抗腹膜纤维化的分子机制提供理论依据。
综上所述,高糖可使腹膜间皮细胞停滞于G1期,可刺激腹膜间皮细胞p21蛋白的表达,葛根素可在一定程度上拮抗高糖对间皮细胞周期和周期蛋白的影响。由此推测,葛根素可能通过拮抗高糖对间皮细胞周期和周期蛋白的影响而保护腹膜间皮细胞,从而发挥抗腹膜纤维化的作用。
参考文献
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[4] 蒋春明,张 苗,孙 诤.葛根素对体外培养人腹膜间皮细胞保护作用的研究[J].东南大学学报:医学版,2007,26(3):185-188.
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