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Journal of Zhejiang University SCIENCE B
ISSN 1673-1581(Print), 1862-1783(Online), Monthly
2023 Vol.24 No.2 P.101-190
Reviews
Review: Multiple characteristic alterations and available therapeutic strategies of cellular senescence
Yunzi ZHAO, Hui LI, Qinglong GUO, Hui HUI
DOI: 10.1631/jzus.B2200178 Downloaded: 887 Clicked: 889 Cited: 0 Commented: 0(p.101-114) <Full Text><PPT> 407
江苏省肿瘤发生与干预重点实验室， 中国药科大学， 江苏南京， 210009
概要：衰老的细胞通常处于一种稳定的增殖抑制状态，因此细胞衰老最初被认为是生物体延缓癌症进展的重要机制。细胞在衰老时通常伴随着一系列特征和功能的改变，如代谢迁移、干性诱导以及微环境重塑等。然而，近年来研究表明，细胞衰老参与了机体一系列生理学和病理学的变化，进一步增加了其复杂性。生物体如何通过适应性变化来规避衰老带来的不利影响是当前研究的热点之一。目前，针对细胞衰老的疗法，包括衰老细胞裂解、衰老形态学纠正、衰老免疫疗法以及功能恢复等，已经在特定的情境下取得初步成果。在这篇综述中，我们详细描述了细胞衰老相关的特征变化，并总结了当前衰老治疗可行的策略。
关键词组：衰老； 代谢； 干性； 微环境； 衰老裂解； 免疫监视
Yuzhu XU, Pan FAN, Lei LIU, Xuanfei XU, Lele ZHANG, Jiadong WANG, Yuao TAO, Xiaolong LI, Xi LI, Yuntao WANG
DOI: 10.1631/jzus.B2200410 Downloaded: 932 Clicked: 1282 Cited: 0 Commented: 0(p.115-129) <Full Text><PPT> 389
1东南大学医学院，中国南京市，210009
2东南大学附属中大医院脊柱外科中心，中国南京市，210009
3东南大学附属中大医院核医学科，中国南京市，210009
概要：体外培养扩增的间充质干细胞（MSCs）因具有愈合损伤组织的能力而被研究。MSCs的移植可促进受损组织的修复，并且能分化为目标细胞或是对存活的目的细胞起保护作用。但目前MSCs的移植修复效率受限于被移植到目标区域后，MSCs的存活率低。因此，现在迫切需要制定提高MSCs修复效率的策略。铁含量过载、活性氧蓄积以及抗氧化性能的下降均会抑制MSCs的增殖和再生能力，从而加速MSCs的死亡过程。值得注意的是，铁离子含量过载引发的氧化应激（OS）及伴随其后的抗氧化系统失衡是铁死亡发生的经典通路。因此我们认为，铁死亡通路可能抑制MSCs移植后的细胞存活，降低了MSCs的修复疗效。在本综述中，我们探讨了MSCs中的铁死亡通路。鉴于目前MSCs中铁死亡的相关研究不足，迫切需要进一步研究，以期提高MSCs在体内的移植修复效率。
关键词组：间充质干细胞（MSCs）；铁死亡；氧化应激（OS）；铁代谢途径；脂质过氧化； 谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）
Guideline
Xiaofen LIU, Chenrong HUANG, Phillip J. BERGEN, Jian LI, Jingjing ZHANG, Yijian CHEN, Yongchuan CHEN, Beining GUO, Fupin HU, Jinfang HU, Linlin HU, Xin LI, Hongqiang QIU, Hua SHAO, Tongwen SUN, Yu WANG, Ping XU, Jing YANG, Yong YANG, Zhenwei YU, Bikui ZHANG, Huaijun ZHU, Xiaocong ZUO, Yi ZHANG, Liyan MIAO, Jing ZHANG
DOI: 10.1631/jzus.B2200466 Downloaded: 1772 Clicked: 4094 Cited: 0 Commented: 0(p.130-142) <Full Text><PPT> 550
1移动网络和移动多媒体技术国家重点实验室，中国深圳市，518000
2中兴通讯股份有限公司，中国南京市，210000
摘要：在分布式存储系统中，常用的数据冗余方法包括副本和纠删码(erasure code，EC)。相较于副本，EC具有更好的存储效率，但是在更新方面的开销更大。此外，并发更新带来的一致性和可靠性问题给EC应用带来了新的挑战。许多研究工作都致力于优化EC技术，包括算法优化、数据更新方法创新等，但并发更新的一致性和可靠性问题尚未得到很好解决。本文介绍了一种将数据更新与EC编码解耦的存储系统，命名为DDUC，并提出了一种副本与校验块结合的放置策略。对于(N, M)的EC系统，按照N组M+1的副本进行数据布局，并将同一条带的冗余数据块都放置在校验节点上，使得校验节点可以自主地执行本地EC编码。基于上述策略，实现了一种两阶段数据更新方法，在第一阶段按照副本模式进行数据更新，在第二阶段由校验节点独立完成EC编码。这样在保证高并发性能的同时，解决了并发更新导致的数据可靠性降低的问题。同时利用PMem硬件的字节寻址和8字节原子写特性实现了一种轻量级的日志机制，在提升性能的同时保证了数据的一致性。实验结果表明，和当前主流的存储系统Ceph相比，本文所提出的存储系统并发访问性能提升至1.70-3.73倍，时延仅为Ceph的3.4%-5.9%。
关键词组：并发更新；高可靠性；纠删码；一致性；分布式存储系统
Research Articles
Dexin YANG, Yuqin FENG, Haohua LU, Kelie CHEN, Jinming XU, Peiwei LI, Tianru WANG, Dajing XIA, Yihua WU
DOI: 10.1631/jzus.B2200292 Downloaded: 987 Clicked: 1156 Cited: 0 Commented: 0(p.143-156) <Full Text><PPT> 432
机构：1武汉科技大学，机器人与智能系统研究所，中国武汉，430081；2武汉科技大学，冶金设备与控制技术教育部重点实验室，中国武汉，430081
目的：Savonius型垂直轴风力机具有较好的自启动性能和较低的制造成本。然而，较低的风能利用效率制约其进一步发展。因此，本文将附加圆柱引入风力机叶片设计中，利用附加圆柱产生的涡流来控制风力机叶片周围的流体流动，以提高Savonius风力机的捕能效率。
创新点：1.将附加圆柱引入Savonius风力机的叶片设计中，提高传统Savonius风力机的捕能效率；2.构建一种动力学形式的数学模型，用于有效求解风致Savonius风力机的转动过程。
方法：1.通过理论推导，构建一种动力学形式的数学模型，用于有效求解风致Savonius风力机的转动过程（公式(S3)）；2.通过田口实验优化，研究附加圆柱Savonius风力机的3个特征参数对其捕能性能的影响，得到各因素的影响权重排序（图4）；3.通过仿真模拟，找到附加圆柱Savonius风力机捕能效率提高的主要原因（图7和8）；4.通过实验设计，证明附加圆柱对提升Savonius风力机捕能效率的积极影响，同时也验证数值模型的正确性（图10）。
结论：1.附加圆柱可有效改善Savonius风力机的气动性能；当α=45°，D=10mm，r=20mm时，与常规Savonius风力机相比，附加圆柱的Savonius风力机的平均转矩系数和平均功率系数分别提高了7%和15%。2.附加圆柱Savonius风力机的3个特征参数对平均功率系数的影响排序为D>α>r。3.附加圆柱Savonius风力机捕能效率更高的主要原因是附加圆柱加快了返回叶片凹面上涡流的脱落速度，进而导致叶片两侧产生较大的压力差。4.实验结果表明，附加圆柱Savonius风力机的输出功率比传统Savonius风力机提高了29%，与仿真结果一致。
关键词组：附加圆柱；田口实验方法；Savonius型垂直轴风力机；平均功率系数；风致转动
Jianjia HUANG, Yuman BAI, Wenting XIE, Rongmei WANG, Wenyue QIU, Shuilian ZHOU, Zhaoxin TANG, Jianzhao LIAO, Rongsheng SU
DOI: 10.1631/jzus.B2200213 Downloaded: 924 Clicked: 1369 Cited: 0 Commented: 0(p.157-171) <Full Text><PPT> 375
1华南农业大学兽医学院，中国广州，510642
2广州医药研究总院有限公司，中国广州，510240
3韶关大学生物与农业学院，中国韶关，512005
概要：急性肝损伤的发展可导致肝硬化、肝衰竭，甚至肝癌，但目前尚无有效的治疗方法。本研究旨在探讨枸杞多糖（LBPs）对四氯化碳（CCl4）诱导的急性肝损伤的保护作用及其治疗机制。为了建立急性肝损伤模型，以1 mL/kg的剂量对实验犬进行CCl4溶液的腹腔注射。然后给治疗组的实验犬喂食枸杞多糖（20 mg/kg）。微观结果显示，CCl4诱导的肝脏结构损伤、过度纤维化和线粒体密度降低都可以通过给予LBPs得到改善。LBPs可以通过抑制Kelch样ECH相关蛋白1（Keap1），促进蛋白（p62）、核因子E2相关因子2（Nrf2）和Nrf2下游的II期解毒基因和蛋白的产生，以及恢复过氧化氢酶（CAT）等抗氧化酶的活性，恢复并增加肝脏的抗氧化能力。LBPs还可以增强线粒体呼吸能力，提高组织ATP水平，以及重新激活呼吸链复合体I-V以减轻线粒体的损伤。血清代谢组学结果显示，LBPs对急性肝损伤的治疗作用主要通过控制脂质代谢途径实现。9-羟基十八碳二烯酸（9-HODE）、溶血磷脂酰胆碱（LPC）和磷脂酰乙醇胺（PE）可能是急性肝损伤的潜在标志物。这项研究证实，LBPs是一种有效的保肝药物，可以通过降低氧化应激、修复线粒体损伤和调节代谢途径来治疗急性肝损伤。
关键词组：急性肝损伤；氧化应激；线粒体功能障碍；代谢组学；枸杞多糖
Yue QIU, Hongyang WANG, Huaye PAN, Jing GUAN, Lei YAN, Mingjie FAN, Hui ZHOU, Xuanhao ZHOU, Kaiwen WU, Zexiao JIA, Qianqian ZHUANG, Zhaoying LEI, Mengyao LI, Xue DING, Aifu LIN, Yong FU, Dong ZHANG, Qiuju WANG, Qingfeng YAN
DOI: 10.1631/jzus.B2200081 Downloaded: 917 Clicked: 1183 Cited: 0 Commented: 0(p.172-184) <Full Text><PPT> 466
1浙江大学生命科学学院，中国杭州市，310058
2中国人民解放军总医院耳鼻咽喉研究所，中国北京市，100853
3浙江大学医学院第一附属医院儿科，中国杭州市，310003
4浙江大学医学院儿童医院，中国杭州市，310052
5浙江省细胞与基因工程重点实验室，中国杭州市，310058
概要：听神经病谱系障碍（ANSD）属于感音神经性耳聋，其特征为内毛细胞和/或听觉神经元的功能异常，但外毛细胞的功能正常。在听力障碍患者中，听神经病谱系障碍的发病率高达15%。我们前期通过突变筛查、生物信息学分析和蛋白表达等检测，在ANSD家系和某些散发病例中发现了凋亡诱导因子1（AIFM1）基因的几种点突变。为阐明AIFM1突变体的致病机制，本文使用CRISPR/Cas9系统构建了凋亡诱导因子（AIF）蛋白敲除的细胞系，及其稳定转染野生型和突变型AIF蛋白（p.T260A、p.R422W和p.R451Q）的细胞系，并且分析了AIF蛋白结构、AIF与辅酶的亲和力及细胞凋亡等情况。结果显示，上述AIF突变体可导致AIF蛋白二聚体形成障碍，损害AIF蛋白的生理功能。突变型AIF蛋白的还原速率显著低于野生型AIF蛋白。且在AIF突变型细胞系中，AIF蛋白的二聚体含量仅为AIF野生型细胞系的34.5%～49.7%，导致非caspase依赖性细胞凋亡。AIF突变型细胞系中凋亡细胞的平均百分比为12.3%～17.9%，显著高于对照组的6.9%～7.4%。特别是，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）处理显著提高AIF突变型细胞中的AIF蛋白二聚体含量，从而降低细胞凋亡。结果表明：AIFM1突变引起AIF蛋白二聚体形成障碍，使得细胞凋亡增加，导致ANSD发生；NADH是ANSD的潜在治疗药物。我们的研究结果有助于阐明ANSD的发病机制，并提供新的治疗方案。
关键词组：听神经病谱系障碍；凋亡诱导因子1（）基因突变；二聚化；非caspase依赖性细胞凋亡；烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）处理
Correspondence
Correspondence: Liensinine attenuates inflammation and oxidative stress in spleen tissue in an LPS-induced mouse sepsis model
Hanyu WANG, Yuanhao YANG, Xiao ZHANG, Yan WANG, Hui FAN, Jinfeng SHI, Xuelian TAN, Baoshi XU, Jingchao QIANG, Enzhuang PAN, Mingyi CHU, Zibo DONG, Jingquan DONG
DOI: 10.1631/jzus.B2200340 Downloaded: 927 Clicked: 1541 Cited: 0 Commented: 135(p.185-190) <Full Text><PPT> 398
机构：1西南交通大学，高速铁路线路工程教育部重点实验室，中国成都，610031；2西南交通大学，土木工程学院，中国成都，610031；3西南交通大学，地质工程系，中国成都，610031
目的：传统的主动土压力计算方法在考虑土体抗拉强度时的假设不合理，具有明显的局限性。本文考虑土体剪切屈服和拉伸破坏准则，不假设滑裂面形态，并基于墙后填土主动极限平衡条件与变分极值原理，提出刚性挡土墙的地震和静态主动土压力的一般解析解，确定相应于墙体可能运动模式的主动土压力合力值及其作用点的变化范围。
创新点：1.采用变分法，建立同时考虑土体剪切和拉伸破坏的刚性挡土墙地震和静态主动土压力的紧凑解析解；2.确立相应于墙体平动和转动复合运动模式的刚性挡土墙主动土压力的可能变化范围，以及其合力作用点的合理范围；3.揭示13个基本参数对主动土压力的影响规律，并定量确定剪切-拉裂复合模式的滑裂面形态以及作用于滑裂面上的法向应力。
方法：1.基于刚性挡土墙后侧土体的主动极限平衡状态，通过拟静力法引入等效地震力，并根据拉格朗日乘子法和变分极值原理，建立考虑土体剪切与拉裂破坏的地震（含静态）主动土压力的隐式求解方程；2.运用MATLAB中的fsolve函数，通过叠代计算与精度控制，得到主动土压力的计算结果。
结论：1.所提方法算得的地震和静态主动土压力，与试验及理论结果具有较好的一致性，且本方法的适用性更为广泛；2.同一刚性挡土墙在不同的运动模式下，墙后主动土压力有所不同，但其总是在有限范围内变化；3.随着土压力合力作用点在其合理变化范围内逐渐升高，滑裂面剪切段的形态逐渐由平面向曲面发展；4.墙后土体表层的张拉裂隙深度受竖向地震系数、条形荷载分布宽度及其距墙顶水平距离的影响均很小，但受其余10个参数的影响较大。
关键词组：主动土压力；抗拉强度；变分法；拟静力法；条形超载