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Journal of Zhejiang University SCIENCE B
ISSN 1673-1581(Print), 1862-1783(Online), Monthly
2024 Vol.25 No.6 P.451-540
Reviews
Review: Key role of interferon regulatory factor 1 (IRF-1) in regulating liver disease: progress and outlook
Tao CHEN, Shipeng LI, Dewen DENG, Weiye ZHANG, Jianjun ZHANG, Zhongyang SHEN
DOI: 10.1631/jzus.B2300159 Downloaded: 910 Clicked: 1031 Cited: 0 Commented: 0(p.451-470) <Full Text><PPT> 268
机构：1合肥工业大学，土木与水利工程学院，中国合肥，230009；2中国矿业大学，力学与土木工程学院，中国徐州，221116
目的：岩石宏观变形破坏演化特征受其内部初始微裂纹的影响，但在理论计算、数值模拟和力学实验中，这部分影响往往被忽略。本文旨在提出一个定量分析模型来研究初始微裂纹对岩石变形破坏演化过程的影响。
创新点：1.建立初始微裂纹占比定量分析的理论模型；2.揭示围压对大理岩模型参数演化的影响。
方法：1.通过理论推导，建立一种能进行岩石初始微裂纹占比定量分析的理论模型，并基于三轴压缩试样的应力分解改进该模型的表达式（公式(13)和(14)）；2.通过三轴压缩试验，确定岩石初始裂隙精确分析的拟合区间，并分析围压对大理岩试样模型参数演化的影响（图5~7）；3.结合微CT扫描技术，对受载岩样的裂隙演化特征进行讨论与分析（图10和11）。
结论：1.所建立的岩石初始微裂纹占比定量分析模型参数物理意义明确、确定方便；2.随着围压的增加，试样孔隙度和泊松比均以指数函数的形式递减，基质部分弹性模量先增大后趋于稳定，而微裂纹弹性模量呈指数增长；3.试样破坏是试样内部微裂纹扩展的结果，且宏观破坏角随着围压的增大而线性减小。
关键词组：大理岩；初始微裂纹；三轴压缩；本构关系；裂纹演化
Review: Clinical applications of metagenomics next-generation sequencing in infectious diseases
Ying LIU, Yongjun MA
DOI: 10.1631/jzus.B2300029 Downloaded: 787 Clicked: 1559 Cited: 0 Commented: 0(p.471-484) <Full Text><PPT> 326
浙江大学医学院附属金华医院检验科，中国金华市，321000
摘要：传染病对人类健康产生巨大威胁。快速准确地检测出病原体对于传染病的诊断和治疗非常重要。宏基因组二代测序技术（mNGS）能无差别检测样本中所有的核酸（DNA和RNA）。随着测序和生物信息学技术的发展，mNGS正从实验室研究向临床应用迈进，为病原体检测开辟了新的途径。大量研究表明，mNGS在感染性疾病的临床应用中具有良好的潜力，尤其适用于难检测、罕见和新型病原。但是，mNGS在临床应用中仍存在一些问题:（1）缺乏通用的、可验证的工作流程和质量保证；（2）对高宿主背景和低生物量的样本不敏感；（3）缺乏对海量数据分析和报告解读的标准化指导。因此，全面了解这项新技术将有助于促进mNGS在感染性疾病中的临床应用。本文简要综述了二代测序技术的发展历史、主流测序平台和mNGS工作流程，并讨论了mNGS在感染性疾病中的临床应用及该技术的优缺点。
关键词组：宏基因组二代测序技术（mNGS）；感染性疾病；脑脊液（CSF）；牛津纳米孔技术（ONT）；微生物群
Research Articles
Xiaocheng LI, Yaqing XIAO, Pengfei LI, Yayun ZHU, Yonghong GUO, Huijie BIAN, Zheng LI
DOI: 10.1631/jzus.B2300917 Downloaded: 976 Clicked: 1008 Cited: 0 Commented: 0(p.485-498) <Full Text><PPT> 262
1西北大学生命科学学院功能糖组学实验室，中国西安市，710069
2第四军医大学细胞生物学教研室&国家分子医学转化中心，中国西安市，710032
3陕西中医药大学医学实验中心，中国咸阳市，712046
4上海市浦东新区公利医院传染病科，中国上海市，200135
摘要：肝性脑病（HE）是肝病（如乙型肝炎引起的肝硬化和肝癌）发展到终末期之后的一个常见的并发症，氨中毒被认为是其主要的发病机制之一。氨与自噬密切相关，但其对HE的自噬调节作用的分子机制尚不清楚。唾液酸化是糖基化的一种重要形式。在神经系统中，异常的唾液酸化会影响各种生理过程，例如神经发育和突触形成。ST3 β-半乳糖苷α2,3-唾液酸转移酶6（ST3GAL6）是一种重要的糖基转移酶，负责将α2,3-连接的唾液酸添加到底物并生成聚糖结构。在本研究中，我们发现经氨诱导后，HE小鼠大脑和星形胶质细胞中ST3GAL6的表达上调，并且在氨诱导的星形胶质细胞中，α2,3-唾液酸化聚糖和自噬相关蛋白微管相关蛋白轻链3（LC3）和Beclin-1的表达均上调。上述结果表明：ST3GAL6与HE中的自噬有关。因此，本研究将进一步确定ST3GAL6与自噬之间的调控关系。我们发现通过沉默ST3GAL6以及通过怀槐凝集素-II（MAL-II）和神经氨酸酶阻断或降解α2,3-唾液酸化聚糖可以抑制自噬。此外，沉默ST3GAL6的表达可以下调热休克蛋白β8（HSPB8）和Bcl2关联永生基因3（BAG3）的表达。值得注意的是，HSPB8的过表达可部分恢复因ST3GAL6表达沉默而导致的自噬水平降低。综上，我们的结果表明了ST3GAL6可通过HSPB8-BAG3复合物调节自噬。
关键词组：肝性脑病；高氨血症；自噬；ST3 β-半乳糖苷α2,3-唾液酸转移酶6（ST3GAL6）；热休克蛋白β8（HSPB8）
Hongyi LIU, Yuanyuan ZHOU, Peng GUO, Xiongwei ZHENG, Weibin CHEN, Shichao ZHANG, Yu FU, Xu ZHOU, Zheng WAN, Bin ZHAO, Yilin ZHAO
DOI: 10.1631/jzus.B2300479 Downloaded: 840 Clicked: 1371 Cited: 0 Commented: 0(p.499-512) <Full Text><PPT> 287
机构：1温莎大学，工程系，加拿大温莎，N9B 3P4；2名古屋大学，工程学院，日本名古屋，464-8601；3青岛大学，计算机科学与技术学院，中国青岛，266071；4北京科技大学设计研究院有限公司，中国北京，100083；5山口大学，工学部，日本山口，755-8611
目的：在机器人与人类交互领域，软机器人提供了增强的安全性和适应性。该领域的一个主要挑战是将软执行器与泵系统集成。本研究旨在通过电场感应的介电流体流动，使机器人手指结合嵌入纯软电流体动力学（EHD）泵的柔性橡胶板，从而引起机器人手指的受控弯曲运动；并推导全面的数学模型，以准确描述手指机器人的机械表现。
创新点：1.赋予EHD泵驱动机器手指更加便捷的结构，并进行测试；2.提出了一个全面的数学模型来弥合EHD泵系统和手指动力学之间的差距，使该模型能准确描述从EHD驱动机构到机器人机械动作的整个系统。
方法：1.介绍手指机器人的结构（图1）；2.详细阐述加工过程；3.通过数学建模，提出一个全面的数学模型来弥合EHD泵系统和手指动力学之间的误差，以准确描述从EHD驱动机构到机器人机械动作的整个系统（图2）；4.通过实验验证理论模型的有效性（图5）。
结论：1.本研究的模型将EHD泵的电气特性（电压输入）与机器人机构的几何约束（偏转角）联系起来，使该模型的有效性得到验证；2.机器手指关节在10 kV下实现的最大弯曲角度为37°，证明了所提出的设计和方法的有效性。
关键词组：理论建模；机器人手指；EHD驱动
Heme oxygenase 1 linked to inactivation of subchondral osteoclasts in osteoarthritis
Miao CHU, Guangdong CHEN, Kai CHEN, Pengfei ZHU, Zhen WANG, Zhonglai QIAN, Huaqiang TAO, Yaozeng XU, Dechun GENG
DOI: 10.1631/jzus.B2300303 Downloaded: 1085 Clicked: 1236 Cited: 0 Commented: 0(p.513-528) <Full Text><PPT> 302
1苏州大学第一附属医院骨科，中国苏州市，215006
2宜兴市人民医院骨科，中国宜兴市，214299
3海安人民医院骨科，中国海安市，226600
4上海交通大学医学院附属苏州九龙医院骨科，中国苏州市，215028
摘要：骨关节炎（OA）是一种老年慢性进行性骨关节病。破骨细胞活化在早期骨关节炎软骨下骨丢失的发生中起着至关重要的作用。然而，骨性关节炎中破骨细胞分化的具体机制尚不清楚。在本研究中，从基因表达综合库（GEO）中筛选了与OA疾病进展和破骨细胞活化相关的基因表达谱。采用GEO2R和Funrich分析工具寻找差异表达基因（DEGs）。富集分析结果表明，化学致癌作用、活性氧和氧化应激反应主要参与OA软骨下骨的破骨细胞分化。此外，还鉴定了14个与氧化应激相关的DEGs。选择排名第一的差异基因血红素加氧酶1（HMOX1）进行进一步验证。相关结果显示，OA软骨下骨破骨细胞活化过程中伴随着HMOX1的下调。在体外实验中发现，鼠尾草酚通过靶向HMOX1，上调抗氧化蛋白的表达来抑制破骨细胞的形成。同时，在体内发现鼠尾草酚通过抑制软骨下骨破骨细胞的激活来减轻OA的严重程度。综上所述，软骨下骨氧化还原失稳态引起的破骨细胞活化是骨性关节炎进展的重要途径。在软骨下破骨细胞中靶向HMOX1可为早期OA的治疗提供新的见解。
关键词组：破骨细胞；氧化应激；骨关节炎（OA）；血红素加氧酶1（HMOX1）；鼠尾草酚
Duo LV, Xishao XIE, Qinyun YANG, Zhimin CHEN, Guangjun LIU, Wenhan PENG, Rending WANG, Hongfeng HUANG, Jianghua CHEN, Jianyong WU
DOI: 10.1631/jzus.B2300538 Downloaded: 940 Clicked: 1433 Cited: 0 Commented: 0(p.529-540) <Full Text><PPT> 356
1浙江大学医学院附属第一医院临床药学部，中国杭州市，310003
2浙江省药物临床研究与评价技术重点实验室，中国杭州市，310003
3浙江大学医学院附属第一医院肾脏病中心，中国杭州市，310003
4浙江省肾脏病防治技术研究重点实验室，中国杭州市，310003
5浙江大学肾脏病研究所，中国杭州市，310003
6浙江省肾脏与泌尿系统疾病临床创医学研究中心，中国杭州市，310003
7中国中医药管理局III级实验室，中国杭州市，310003
8浙江大学医学院附属第一医院信息中心，中国杭州市，310003
摘要：2022年12月2019冠状病毒病（COVID-19）在中国出现短期的暴发流行，大量肾移植受者在感染COVID-19后需住院治疗。本研究回顾分析了在2022年12月16日至2023年1月31日期间感染COVID-19并在浙江大学医学院附属第一医院住院治疗的肾移植受者的临床特征和预后，随访截至2023年3月31日。本研究共纳入324名患者，其中位年龄为49岁，从出现症状到入院的中位时间为13天。分别有67例（20.7%）、11例（3.4%）和148例（45.7%）患者接受了莫那匹韦、阿兹夫定和奈玛特韦/利托那韦治疗，29例（9.0%）患者接受了多种抗病毒药物治疗，48例（14.8%）接受了托珠单抗治疗，53例（16.4%）接受了巴瑞替尼治疗。其中，81例（25.0%）发生急性肾损伤（AKI），39例（12.0%）转入ICU治疗，55例（17.0%）发生真菌感染，50例（15.4%）最终发生移植肾失功。患者的28天死亡率为9.0%，截至随访终点时共有42例（13.0%）患者死亡。多因素Cox回归分析显示合并脑血管疾病、AKI出现、白介素-6（IL-6）水平大于6.8 pg/mL、每日平均糖皮质激素剂量大于50 mg以及真菌感染等因素与住院患者死亡风险增加相关。结果表明，感染COVID-19后需住院治疗的肾移植受者死亡率很高。此外，服用免疫调节剂或过迟应用抗病毒药物，并不能提高患者生存率，而且大剂量的糖皮质激素使用则会增加死亡风险。
关键词组：2019冠状病毒病（COVID-19）；肾移植；住院治疗；死亡率