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Journal of Zhejiang University SCIENCE B
ISSN 1673-1581(Print), 1862-1783(Online), Monthly
2025 Vol.26 No.12 P.1137-1268
Review
Review: Emerging roles of the metabolite succinate in bone-related diseases
Zuping WU, Qiaoli DAI, Ying WANG, Na WU, Chenyu WANG, Jiejun SHI
DOI: 10.1631/jzus.B2400406 Downloaded: 2875 Clicked: 1984 Cited: 0 Commented: 0(p.1137-1155) <Full Text><PPT> 246
1浙江大学医学院附属口腔医院， 浙江大学口腔医学院， 浙江省口腔疾病临床医研究中心， 浙江省口腔生物医学研究重点实验室， 浙江大学癌症研究院， 中国杭州市， 310006
2广西口腔颌面修复与重建研究重点实验室， 中国南宁市， 530021
摘要：包括骨质疏松症、骨关节炎、类风湿性关节炎、骨折和牙周炎在内的骨相关疾病，显著影响了人类健康。琥珀酸作为三羧酸循环中的一种代谢中间产物，已被发现不仅在代谢中起作用，还能作为细胞功能的调节因子发挥作用。应激状态下，琥珀酸在线粒体中积累，作为信号分子调节细胞功能。值得注意的是，琥珀酸可通过稳定缺氧诱导因子1α（HIF-1α）促进血管生成和炎症发展。此外，琥珀酸还可通过与琥珀酸受体1（SUCNR1）作用介导多种病理生理过程，如免疫反应、炎症、癌症转移和骨稳态等。琥珀酸作为信号分子的多重作用取决于其在细胞中的位置和浓度。近期的代谢组学分析发现，骨相关疾病中琥珀酸水平升高，提示其可能与这些疾病相关。本综述旨在阐明琥珀酸对不同骨相关疾病的影响，并基于其作用机制探讨潜在的治疗靶点和相关药物分子。
关键词组：琥珀酸；骨关节炎；类风湿性关节炎；骨质疏松；骨折；牙周炎
Research Articles
Zijun MA, Wendan JIA, Xiaoyuan WANG, Rong CHENG, Lu HAN, Meng LI, Xiaoning YANG, Shengbo SANG
DOI: 10.1631/jzus.B2500343 Downloaded: 675 Clicked: 616 Cited: 0 Commented: 0(p.1156-1171) <Full Text><PPT> 267
1太原理工大学集成电路学院人工智能与微纳传感器山西省重点实验室，中国太原市，030024
2太原理工大学先进传感器与智能控制系统教育部重点实验室，中国太原市，030024
3山西浙大新材料与化工研究院，中国太原市，030024
摘要：水凝胶因其类似于细胞外基质的多孔网络结构，已成为软骨组织工程领域必不可少的支架材料。其中，甲基丙烯酸明胶（GelMA）水凝胶因其优异的生物相容性、生物降解性和可调的光交联性能而广泛应用于生物墨水开发。然而，纯GelMA的高生物相容性往往以机械强度为代价，限制了其在软骨再生中的适用性。为了克服这种制约关系，本研究开发了基于GelMA、丝素蛋白（SF）和聚环氧乙烷（PEO）的复合生物墨水，用于制备多孔水凝胶支架，然后从形貌、孔隙率、亲水性、机械强度、流变行为、可印刷性和细胞相容性等方面对其进行了系统表征。在这种设计中，PEO作为致孔剂产生高度多孔的结构（孔隙率高达88%），而SF补偿了PEO造成的机械损失，使支架能够保持高达29.10 kPa的压缩强度。在测试的配方中，10% GelMA/1% SF/1.5% PEO（1%=0.01 g/mL）生物墨水表现出优异的打印性能、机械性能和细胞相容性，并且在打印后支持软骨细胞对II型胶原和聚集蛋白聚糖的牢固沉积。这项工作为平衡生物墨水的生物相容性和机械性能提供了一种多功能策略，为下一代软骨组织工程支架提供了一个有前景的平台。
关键词组：丝素蛋白；聚氧化乙烯；多组分协作；软骨再生；组织工程
Wei HU, Tianyi FEI, Zhichao LIU, Yude DING, Mengfei YU, Fan YANG, Feiya ZHAO
DOI: 10.1631/jzus.B2500254 Downloaded: 626 Clicked: 715 Cited: 0 Commented: 0(p.1172-1191) <Full Text><PPT> 244
孙丰雨，吴双双，李志明，熊沛霖，陈雯柏
北京信息科技大学自动化学院，中国北京市，100192
摘要：近年来，物理信息神经网络（PINN）在刚体动力学保守系统建模中展现出显著潜力。然而，现有PINN框架在应用于机械臂实际交互任务（如零件装配和医疗操作）时，因缺乏有效的外部作用力建模机制，导致其在动态交互场景中的预测精度显著下降。此外，由于工业机器人（包括UR5和UR10e等型号）通常未配备关节扭矩传感器，获取精确动力学训练数据仍具挑战。为此，本研究提出两种融合电机动力学与外部作用力建模的增强型PINN模型。首先，引入两种数据驱动的雅可比矩阵估计方法以嵌入外部作用力：其一通过学习末端执行器速度与关节速度间映射关系以近似雅可比矩阵；其二先学习系统运动学行为，再通过正向运动学模型解析微分推导雅可比矩阵。其次，将电流-扭矩映射作为物理先验知识嵌入模型，以建立系统运动状态与电机电流的直接关联。在两种不同机械臂上的实验结果表明，所提模型皆无需关节扭矩传感器即可在复杂外部作用力场景下实现高精度扭矩估计。与现有先进方法相比，所提模型在多种复杂场景下整体建模精度平均提高31.12%与37.07%，同时关节轨迹跟踪误差分别降低40.31%与51.79%。
关键词组：动力学建模；物理信息神经网络；电机动力学；外力建模；运动学
Yu DONG, Zitong YANG, Zhinan XIA, Jiahao LIAO, Zhiming CUI, Shenhao XU, Bing LIU, Liangliang REN, Tengda WANG, Wei GUO, Shuwen WANG, Yuyong WANG, Cheng ZHANG
DOI: 10.1631/jzus.B2400132 Downloaded: 2471 Clicked: 2195 Cited: 0 Commented: 0(p.1192-1215) <Full Text><PPT> 243
1浙江大学医学院附属第四医院泌尿外科，浙江大学国际医学院，浙江大学国际健康医学研究院，中国义乌市，322000
2浙江省肿瘤医院泌尿外科，中国科学院杭州医学研究所，中国杭州市，310022
3哈尔滨医科大学附属第四医院泌尿外科，中国哈尔滨市，150081
4浙江大学医学院附属第四医院放射科，浙江大学国际医学院，浙江大学国际健康医学研究院，中国义乌市，322000
5贵州省人民医院泌尿外科，中国贵阳市，550002
6西湖大学医学院附属杭州市第一人民医院泌尿外科，中国杭州市，310006
7浙江中医药大学第四临床医学院，中国杭州市，310006
摘要：目的：识别与肾透明细胞癌（ccRCC）中泛凋亡（PANoptosis）相关的基因（PRGs），以用于患者分层和预后评估。方法：通过差异表达分析与加权基因共表达网络分析（WGCNA）筛选ccRCC特异的PRGs，并利用LASSO和Cox回归构建预后模型，即PANoptosis指数（PANI）。该模型在单细胞RNA测序（scRNA-seq）、免疫组化和实时荧光定量逆转录聚合酶链反应（RT-qPCR）中得到验证。根据PANI将患者队列分为高低两组，使用多种指标评估该模型性能，并在E-MTAB-1980数据集中进行外部验证。通过功能和基因集富集分析揭示两组间的生物学差异，并比较了突变景观和肿瘤免疫微环境。进一步基于PANI预测患者对免疫疗法和抗肿瘤药物的敏感性。此外，通过CCK-8和Transwell实验评估ZBP1对ccRCC细胞增殖和迁移能力的影响。结果：筛选出ZBP1、TNFSF14、CDKN3、PTHLH和HMOX1共5个PRGs构建PANI模型，该模型与ccRCC患者预后独立相关。通过与临床因素的结合，基于PANI的Nomogram显示出高度的预测准确性。高PANI患者在ccRCC驱动基因中表现出独特的共突变模式和较低的生存概率，且免疫相关功能特征丰富，提示其肿瘤免疫微环境处于激活状态；该组患者对免疫疗法和抗肿瘤药物的敏感性也有所增加。敲低ZBP1能显著抑制ccRCC细胞的增殖和迁移能力。结论：PANI可作为ccRCC患者预后和免疫疗法反应预测的有效工具，有助于制定个体化治疗策略。
关键词组：泛凋亡（PANoptosis）；肾透明细胞癌（ccRCC）；预后；肿瘤免疫微环境；免疫治疗反应
Weiwen LI, Jialu ZHAO, Weihong LAN, Xiaofei YE, Kejing YING
DOI: 10.1631/jzus.B2400509 Downloaded: 2455 Clicked: 2556 Cited: 0 Commented: 0(p.1216-1232) <Full Text><PPT> 231
1浙江大学医学院附属邵逸夫医院呼吸与危重症医学科，中国杭州市，310016
2温州医科大学附属第五医院呼吸与危重症医学科，中国丽水市，323000
摘要：羰基还原酶1（CBR1）作为短链脱氢酶/还原酶（SDR）超家族一员，与肿瘤进展和治疗抵抗有关，但其在非小细胞肺癌（NSCLC）中的具体作用尚不明确。本研究检测了CBR1在NSCLC组织和细胞系中的表达，采用基因干扰和药物抑制方法，评估了CBR1对肿瘤干性、化疗敏感性和细胞静止状态的影响，进一步探讨了其潜在机制。研究结果表明，CBR1在NSCLC组织和细胞系中表达升高，且顺铂（CDDP）处理可进一步诱导其表达上调。通过基因干扰下调CBR1表达后，CD133阳性细胞百分比显著降低，OCT4和SOX2的表达下降，同时细胞对CDDP的化疗敏感性增强。CBR1特异性抑制剂hydroxy-PP-Me（PP-Me）显著增加了CDDP的细胞毒性，并抑制了细胞干性。此外，sh-CBR1或PP-Me处理能够有效改变NSCLC细胞的静止状态，具体表现为G0期细胞比例和p27表达下降而cyclin D1和pRb表达上升。进一步研究发现，SETD4作为介导NSCLC细胞干性、化疗敏感性和静止状态的因子，在sh-CBR1或PP-Me处理后表达下调而过表达SETD4则可逆转由CBR1抑制所增强的化疗敏感性。在A549异种移植模型中，PP-Me与CDDP联合治疗的抑瘤效果显著优于单药治疗。综上所述，抑制CBR1可通过阻断肿瘤干性与静止期，增强NSCLC对CDDP的化疗敏感性。
关键词组：羰基还原酶1（CBR1）；SET结构域包含蛋白4（SETD4）；化疗敏感性；干性；静止状态；非小细胞肺癌（NSCLC)
Management of exogenous lipoid pneumonia after fuel aspiration: a single-center experience
Congying SONG, Ping WANG, Yuanqiang LU
DOI: 10.1631/jzus.B2500270 Downloaded: 508 Clicked: 618 Cited: 0 Commented: 0(p.1233-1244) <Full Text><PPT> 233
1浙江大学医学院附属第一医院急诊科，中国杭州市，310003
2全省理化与增龄损伤性疾病诊治研究重点实验室，中国杭州市，310003
摘要：外源性类脂性肺炎是一种由碳氢化合物误吸引起的罕见但严重的肺部疾病。本研究旨在总结单中心收治的燃料误吸所致肺炎病例，为临床工作者提供参考。本研究收集和分析了11例燃料误吸所致肺炎患者的临床资料及转归，并详细描述了4例代表性病例，总结其临床特点和管理策略。结果显示，几乎所有患者均出现咳嗽和呼吸困难，其中呼吸困难与胸痛最为常见。影像学上，90.9%的患者表现为双下肺野受累，半数患者出现肺实变。在治疗方面，1例发生不可逆肺损伤的患者接受了体外膜肺氧合（ECMO）支持及肺移植手术，其余患者主要接受了氧疗、抗生素、糖皮质激素及其他支持治疗。抗生素与糖皮质激素是最常用的治疗手段，支气管肺泡灌洗（BAL）虽有助于清除刺激物，但其应用亦因相关风险需谨慎评估。最终所有患者均获得良好转归。本研究提示，外源性类脂性肺炎对患者健康危害显著，低氧血症是其常见表现。综上，以抗生素、糖皮质激素及呼吸支持为主的综合支持治疗是主要治疗方式，BAL的应用需严格把握指征，ECMO可作为恢复或肺移植前的关键桥梁支持，及时有效的治疗通常能使患者获得良好预后。
关键词组：外源性类脂性肺炎；碳氢化合物肺炎；燃料；支气管肺泡灌洗；肺移植
Yongcong ZHU, Wei CHENG, Yuemin NI, Wuzhong NI
DOI: 10.1631/jzus.B2500011 Downloaded: 2211 Clicked: 1549 Cited: 0 Commented: 0(p.1245-1259) <Full Text><PPT> 201
1浙江大学环境与资源学院， 浙江省农业资源与环境重点实验室， 中国杭州市， 310058
2浙江大学农业试验站， 中国杭州市， 310058
摘要：蔬菜是人类获取叶酸的重要膳食来源。目前，不同氮剂量及形式对植物初级氮代谢（如氨基酸和蛋白质的合成）的影响虽已得到广泛研究，但硝态氮和铵态氮比值对蔬菜中叶酸合成和积累的影响尚不明确。本研究采用水培实验，通过设置六种不同硝铵比例，旨在探究硝铵比例对青菜叶酸组分和含量的影响。结果表明，水培营养液中适宜的硝铵比例能促进青菜生长，并通过提高多聚谷氨酰化5-CHO-THF和多聚谷氨酰化5-CH3-THF含量增加叶酸总含量；相同氮浓度下，供应铵态氮可降低叶酸生物合成相关的酶活性（除叶酰聚谷氨酸合成酶）。统计分析显示，叶酸含量与14种检测到的代谢物（包括果糖、蔗糖、谷氨酰胺、莽草酸、柠檬酸、琥珀酸、苹果酸、α-酮戊二酸、对氨基苯甲酸和6-羟甲基二氢蝶呤二磷酸等）呈显著负相关。这表明，铵态氮能通过加速叶酸前体及中间代谢物的消耗，促进青菜的叶酸生物合成。此外，铵态氮还可通过增加多聚谷氨酰化叶酸，降低γ-谷氨酰水解酶活性进而抑制叶酸的脱谷氨酰化，增强叶酸稳定性。鉴于此，在叶菜类作物水培栽培时，应策略性地选择硝铵比例。
关键词组：小白菜( subsp. )；硝态氮；铵态氮；叶酸；生物合成
Correspondence
Correspondence: Drug-assisted synthesis of copper nanoparticles and their induction of cuproptosis and necrosis for breast cancer therapy
Yuewen WANG, Jingjie GAO, Yuying CHENG, Hanling PAN, Hanxiao TANG, Chenguang LIU
DOI: 10.1631/jzus.B2400163 Downloaded: 2250 Clicked: 2050 Cited: 0 Commented: 0(p.1260-1268) <Full Text><PPT> 207
1浙江理工大学生命科学与医药学院，重大疾病靶向治疗新技术和应用浙江省工程研究中心，中国杭州市，310018
2河南中医药大学中医药科学院，中国郑州市，450046
摘要：铜离子在铜死亡中发挥着关键作用，过量的Cu（I）离子不仅可与脂酰化二氢脂酰胺S-乙酰转移酶（DLAT）结合，诱导其寡聚，还能降低铁-硫簇蛋白的稳定性，从而共同引发细胞铜死亡。在高氧化水平的肿瘤微环境中，单质铜纳米颗粒能够被氧化生成Cu（I）离子。因此，本研究以药物阿瑞匹坦作为稳定剂，辅助合成无载体的药物-铜纳米粒子。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射谱（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和傅立叶变换红外光谱（FIIR）等表征手段，证实铜-阿瑞匹坦纳米颗粒的顺利制备。激光共聚焦显微镜成像显示，该纳米颗粒通过内吞作用进入细胞溶酶体。在溶酶体酸性环境中，铜-阿瑞匹坦纳米颗粒发生pH响应性降解，释放出药物。此外，通过阿瑞匹坦和铜死亡的双模作用，乳腺癌细胞增殖被显著抑制。综上，本研究提供了一种无载体药物-铜纳米颗粒的制备方法，为实现药物介导和铜死亡介导的协同肿瘤治疗提供了新策略。
关键词组：无载体纳米颗粒；铜纳米颗粒；铜死亡；神经激肽1受体（NK1R）；阿瑞匹坦