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- sdkgfsdhf 2017-05-27 00:00:00
- very happy we are finally s
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- 茶叶大二 2017-05-28 00:00:00
- 形态和结构 聚合物的基本性质主要取决于链结构，而高分子材料或制品的使用性能则很大程度上还取决于加工成型过程中形成的聚集态结构。聚集态可分为晶态、非晶态、取向态、液晶态等，晶态与非晶态是高分子Z重要的两种聚集态。 结晶形态主要有球晶、单晶、伸直链晶片、纤维状晶、串晶、树枝晶等。球晶是其中Z常见的一种形态。 结晶形态都是由三种基本结构单元组成，即无规线团的非晶结构、折叠链晶片和伸直链晶体。所以结晶形态中都含有非晶部分，是因为高分子结晶都不可能达到结晶。 高分子晶体的特征 ⑴、高分子晶体本质上是分子晶体。 ⑵、具各向异性。 ⑶、无立方晶系。 ⑷、晶体结构具有多重性。 ⑸、高分子结晶的不完全性。 典型的结晶形态 （a）球晶 （b）单晶 （c）其它结晶形态：树枝状晶；纤维状晶和串晶；柱晶；伸直链晶等。 描述晶态结构的模型主要有： （1）缨状微束模型，（2）折叠链模型，（3）插线板模型。 折叠链模型适用于解释单晶的结构，而另两个模型更适合于解释快速结晶得到的晶体结构。 描述非晶态的模型 （1）无规线团模型，（2）局部有序模型。 总之模型的不同观点还在争论中。对非晶态，争论焦点是完全无序还是局部有序；对于晶态，焦点是有序的程度，是大量的近邻有序还是极少近邻有序。 高分子晶体在七个晶系中只有六个，即不会出现立方晶系（由于高分子结构的复杂性）。常见的是正交晶系（如聚乙烯）和单斜晶系（如聚丙烯），各均占30%。 高分子在晶胞中呈现两种构象，即平面锯齿形构象（PZ，以PE为例）和螺旋形构象（H，以PP为例）。通过晶胞参数可以计算完全结晶的密度： 一种高分子可能由于结晶条件不同而产生不同晶胞，称同质多晶现象。 高聚物的结晶能力与结晶过程 总的来说，影响结构过程的内部因素是聚合物必须具有化学结构的规则性和几何结构的规整性才能结晶。典型例子如下： 聚乙烯、聚偏氯乙烯、聚异丁烯、聚四氟乙烯、反式聚丁二烯、全同聚丙烯、全同聚苯乙烯等易结晶。无规聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、顺式聚丁二烯、乙烯丙烯无规共聚物等不结晶。聚氯乙烯为低结晶度。天然橡胶在高温下结晶。 此外柔性好和分子间作用力强也是提高结晶能力的因素，前者提高了链段向结晶扩散和排列的活动能力，后者使结晶结构稳定，从而利于结晶，典型例子是尼龙（由于强的氢键）。 而影响结晶过程的外界因素主要有： （1）温度（理解为提供热能）； （2）溶剂（提供化学能），称溶剂诱导结晶； （3）应力或压力（提供机械能），称应力诱导结晶； （4）杂质（成核或稀释）。 结晶度 结晶性高聚物与结晶高聚物是两个不同的概念，有能力结晶的高聚物称为结晶性高聚物，但由于条件所限（比如淬火），结晶性高聚物可能还不是结晶高聚物，而是非晶高聚物，但在一定条件下它可以形成结晶高聚物。 高分子结晶总是不完全的，因而结晶高分子实际上只是半结晶聚合物（semi-crystalline polymer）。用结晶度来描述这种状态，其定义是： 结晶度和结晶尺寸均对高聚物的性能有着重要的影响。 （1）力学性能： 结晶使塑料变脆（冲击强度下降），但使橡胶的抗张强度提高。 （2）光学性能 结晶使高聚物不透明，因为晶区与非晶区的界面会发生光散射。 减小球晶尺寸到一定程度，不仅提高了强度（减小了晶间缺陷）而且提高了透明性（当尺寸小于光波长时不会产生散射）。 （3）热性能 结晶使塑料的使用温度从 提高到 。 （4）耐溶剂性、渗透性等得到提高，因为结晶分子排列紧密。 淬火或添加成核剂能减小球晶尺寸，而退火用于增加结晶度，提高结晶完善程度和消除内应力。 结晶热力学 与小分子不同，高分子的结晶熔融发生在一个较宽的温度范围，称“熔限”。但高分子结晶化和晶体熔融仍是一个热力学相变过程，达到平衡时有： 高聚物的取向态结构 无论结晶或非晶高聚物，在外场作用下（如拉伸力）均可发生取向（orientation），取向程度用取向函数 表示。 高聚物的液晶态结构 高分子液晶（liquid crystal）态是在熔融态或溶液状态下所形成的有序流体的总称，这种状态是介于液态和结晶态的中间状态。 （1）按分子排列方式分为近晶型、向列型和胆甾型，它们存在一维至二维的有序结构。 （2）按生成方式分为热致性液晶和溶致性液晶，前者通过加热在一定温度范围内（从Tm到清亮点）得到有序熔体，后者在纯物质中不存在液晶相，只有在高于一定浓度的溶液中才能得到。 （3）按介晶元在分子链中的位置可分为主链型液晶和侧链型液晶。液晶有特殊的黏度性质，在高浓度下仍有低黏度，利用这种性质进行“液晶纺丝”，不仅极大改善了纺丝工艺，而且其产品具有超高强度和超高模量，Z的是称为凯夫拉（kevlar）纤维的芳香尼龙。 高分子侧链液晶的电光效应还用于显示。
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文献精读第27期
文章概述
轴突再生和神经功能恢复在老年人群中极为有限。因此，老年人的神经系统损伤通常会导致严重且长期的残疾。衰老能够引起细胞信号传导的广泛变化，包括代谢、免疫和整体组织稳态的变化，在神经系统生理学和对损伤的反应中发挥了关键作用。目前，我们对衰老依赖的再生失败的分子机制的理解仍然很差，严重阻碍了神经修复疗法的发展，因此，迫切需要确定老化导致再生失败的关键分子和细胞机制。2022年5月13日，英国帝国理工大学的研究人员在《Science》杂志上发表题为“Reversible CD8 T cell neuron cross-talk causes aging-dependent neuronal regenerative decline”的文章，该研究发现了一种衰老依赖的轴突再生衰退的细胞分子机制，依赖于趋化因子CXCL13进行募集和激活的CXCR5+ CD8+ T细胞，在与受损后过表达主要组织相容性复合体Ⅰ类（Major Histocompatibility Complex Ⅰ, MHC Ⅰ）的DRG神经元交流后，会限制轴突再生。此外，作者利用人源化单克隆抗体对CXCL13的拮抗作用，成功逆转衰老小鼠的神经再生衰退并促进了神经系统的恢复，这些结果揭示了一种可用于未来治疗的潜在途径。
核心观点
1、衰老与小鼠SNI损伤后DRG中T细胞活化信号的显著升高有关，这些淋巴活化信号激活了转录因子NF-κB，诱导神经元表达趋化因子CXCL13；
2、SNI损伤后，DRG中受损神经元分泌的CXCL13能够募集CXCR5+ CD8+ T细胞向受损后过表达MHC Ⅰ的神经元附近迁移；
3、CXCR5+ CD8+ T细胞与过表达MHC I的神经元交流激活了Caspase-3，从而损害了pAKT和pS6信号，导致轴突再生失败；
4、通过药理学手段拮抗Caspase-3信号的激活，逆转了老龄动物的轴突再生失败，并恢复了pAKT和pS6的表达；
5、中和CXCL13可阻止CXCR5+ CD8+ T细胞的募集，逆转了衰老依赖的神经再生能力衰退，从而促进SNI后的神经功能恢复。
研究结果分析
1. 衰老导致DRG稳态和神经损伤后适应性免疫基因谱出现广泛变化
在坐骨神经损伤（Sciatic Nerve Injury, SNI）之前（假手术）或之后（SNI），分别对8~10周龄（年轻）和20~22月龄（老年）小鼠的DRG进行RNA-seq检测。与年轻假手术小鼠相比，年轻的SNI小鼠DRG中观察到的神经发育、神经递质、离子转运、G蛋白偶联信号和信号转导等基因表达下调，而在老年的SNI小鼠中未观察到。衰老的DRG中适应性免疫反应相关基因的表达显著富集，特别是在SNI后，T细胞和细胞因子/趋化因子信号显著升高。
2. 在衰老DRG中，神经元CXCL13和CXCR5+ CD8+ T细胞显著升高
CXCL13是SNI后上调最显著的基因。在衰老的DRG中，CXCL13受体CXCR5的表达也显著增强，提示存在CXCL13-CXCR5信号轴。当衰老的DRG神经元的再生减少时，CXCL13的表达在SNI损伤前和损伤3天后均显著增加。尽管CXCL13在坐骨神经损伤部位也有表达，但是并未观察到衰老相关的变化。在SNI损伤后的第3天，衰老DRG中的CXCL13蛋白水平相对于年轻DRG也有显著增加。
由于CXCL13是CXCR5+ B细胞和T细胞的趋化因子，研究者接下来评估了SNI后3天内年轻或老年小鼠DRG中B细胞和T细胞的定位和免疫表型。衰老DRG中的CXCR5+ B细胞、CXCR5+ CD8+ T细胞、以及CD4+ T细胞明显增多。相当比例的CXCR5+ CD8+ T细胞为CD44+ CD69+ CD62L-，提示它们是效应记忆性T细胞，而只有一个非常少的CD8+ T细胞或CXCR5+ CD8+ T细胞为CD103+和P2RX7+，表明这些细胞是迁移表型而非组织驻留表型。大约一半的CD8+和CXCR5+ CD8+ T细胞也表达CXCR6，表明这些细胞具有滞留和有限再循环的能力。
老年小鼠血液中初始T细胞的总百分率降低，而记忆性CXCR5+ T细胞的百分率显著升高。CD8+ T细胞的数量，包括CXCR5+ CD8+ T细胞，再衰老DRG中显著增加，并且在SNI损伤3天后进一步增加。所有CD8+细胞均为CD68+以及CD3+细胞，这表明它们是T细胞而非巨噬细胞。此外，衰老DRG 中B细胞的数量在SNI损伤后显著增加，但这些细胞DRG实质外，可能是存在于周围小静脉中。因此，衰老与SNI前后神经元的CXCL13表达增加、CXCR5+ T细胞的募集活化、以及T细胞向DRG实质迁移有关。
3. 神经元分泌的CXCL13足以招募CXCR5+ B细胞和T细胞到DRG，并损害轴突再生
接下来，研究者探讨了神经元CXCL13的分泌以及它的过表达是否足以将CXCR5+ B细胞和T细胞募集到DRG中。研究者利用AAV病毒转染培养的DRG神经元，使其过表达CXCL13，并收集培养液用于随后的体外脾细胞迁移实验。过表达CXCL13的培养基增强了CXCR5+ B细胞和T细胞的募集。
为了研究CXCL13的表达是否会影响轴突再生，研究者在体内DRG神经元中过表达CXCL13，并通过干扰素γ（Interferon-γ, IFN-γ)和甘露醇分别诱导MHC Ⅰ的表达和增强血液-DRG屏障的能力，随后立即进行SNI实验。与对照相比，过表达CXCL13的DRG中CXCR5+ B细胞和CXCR5+ CD8+ T细胞均显著增加。过表达CXCL13后坐骨神经轴突再生显著减少。
因此，DRG神经元表达的CXCL13可以招募CXCR5+ B细胞和T细胞，并可以抑制轴突再生，部分复制了衰老表型。
4.衰老DRG中CXCL13的表达依赖NF-κB的磷酸化
为了确定转录因子（Transcription Factors, TFs）是否参与驱动衰老依赖的CXCL13表达，研究者分析了促进CXCL13表达的TFs在衰老DRG中的表达情况。在已知的与CXCL13启动子结合的TFs中，只有NF-κB2在衰老DRG中显著上调。随后，研究者用典型的NF-κB激动剂（TNF-α或IL-1β）和非典型的NF-κB激活剂（BAFF或LTα1β2）来处理培养的DRG神经元24小时。TNF-α和IL-1β能够上调NF-κB1和NF-κB2的表达，但不能上调CXCL13的表达，而BAFF既不影响NF-κB的表达也不影响CXCL13的表达。然而，非典型的NF-κB激活剂LTα1β2能够显著增强NF-κB2和CXCL13的表达，这种作用可以被NF-κB激酶IKK的抑制剂PS1145减弱。NF-κB的表达和磷酸化均随衰老而增加，但相对于对照，PS1145抑制了NF-κB的磷酸化。因此，衰老诱导的CXCL13的表达在PS1145中也显著降低。此外，对磷酸化的NF-κB进行免疫组化染色显示，磷酸化的NF-κB在SNI前和3天后在DRG神经元内定位，并衰老的DRG神经元中显著增加。因此，年龄相关的CXCL13表达是由NF-κB驱动的。
5. CD8+ T细胞和神经元中MHC I的表达是衰老依赖的神经损伤再生衰退所必需的
接下来，研究者探讨了CD8+ T细胞、CD4+ T细胞或B细胞是否参与了老化DRG神经元轴突再生的衰退。在老年小鼠SNI前1周，用CD8α单克隆抗体来耗竭CD8+ T细胞，小鼠SNI手术后，其轴突再生能力得到显著改善，DRG中CD8+ T细胞显著减少。相比之下，CD4+ T细胞或B细胞的耗竭并没有改变老年小鼠SNI后衰老相关的轴突再生衰退。这些数据表明CD8+ T细胞在老年动物SNI后的轴突再生能力下降中起着重要作用。
RNA-seq显示，SNI后MHC I的表达与年龄相关。与年轻对照相比，衰老DRG中MHC I的表达在SNI前后显著增。随后，研究者探讨了CD8+ T细胞是否是为限制MHC I表达的DRG神经元轴突生长所必需。利用IFN-γ能够诱导MHC I在DRG神经元中表达，TCR转基因的OT-I CD8+ T细胞在卵清蛋白肽（OVA257–264）存在时能够有效的降低这些表达MHC I的神经元轴突生长、同时增加Cleaved Caspase-3水平，但没有增加其它凋亡特征。因此，DRG神经元的轴突生长减少依赖神经元MHC I的表达和OT-I抗原特异性的CD8+ T细胞。
接下来，研究者探讨了MHC I依赖性的抗原递呈在衰老小鼠的轴突再生衰退中是否必要。为此，研究者利用AAV-GAr-rtTA病毒在衰老小鼠DRG中条件表达编码的甘氨酸/丙氨酸多肽序列GAr，该序列可抑制MHC I抗原递呈，从而避开CD8+ T细胞的免疫反应，然后进行坐骨神经损伤。与对照相比，AAV-GAr-rtTA感染后神经元的MHC I和Cleaved Caspase-3表达显著降低，坐骨神经轴突再生显著增强。因此，SNI后衰老相关的神经再生衰退依赖于CD8+ T细胞和神经元MHC I的表达。
6. CD8+ T细胞依赖的神经元Caspase-3激活抑制了pAKT和pS6信号，这与衰老相关的轴突再生失败有关
为了阐述CD8+ T细胞依赖性的衰老相关的再生衰退的分子信号。在SNI后3天，老年小鼠DRG神经元中Cleaved Caspase-3的表达显著增加，而其中与凋亡相关的DNA片段缺失。SNI损伤后，老年DRG神经元中Perforin和Granzyme B的表达显著增加。激活Caspase 3可导致AKT截断和AKT磷酸化水平降低，进而降低S6磷酸化水平。pAKT和pS6与轴突再生相关，并且通常会随着年龄的增长而受损。事实上，在SNI后第3天，衰老DRG中pAKT和pS6水平下降，然而，这种效应在CD8+ T细胞耗竭后被显著逆转。CD8+ T细胞耗竭显著增强了DRG神经元中的pAKT和pS6的表达，同时减少了Cleaved Caspase-3、Perforin、和Granzyme B的表达。最后，利用Z-DEVD-FMK抑制Caspase-3能够显著增加pAKT和pS6，并增加坐骨神经的轴突再生。因此，在SNI后衰老DRG神经元中，CD8+ T细胞依赖的Caspase-3激活会抑制pAKT和pS6，而抑制Caspase-3的激活可促进神经损伤后轴突再生。
7. CXCR5+ CD8+ T细胞驱动SNI后衰老依赖的轴突再生衰退
接下来，研究者试图确定CXCR5+ CD8+ T细胞是否直接导致SNI后轴突再生能力下降。CXCR5+ CD8+ T细胞被分离并移植到缺乏B细胞和T细胞的年轻或年老的OT-I Rag2-/-小鼠体内。在细胞移植之前，老年OT-I Rag2-/-小鼠无论CD8+ T细胞是否耗竭，其神经再生能力相对于野生型小鼠显著增加。因此，内生的OT-I CD8 + T细胞对神经再生没有影响。
然后，研究者探究了CXCR5+ CD8+ T细胞的移植是否足以限制老年小鼠SNI后坐骨神经的再生。将CXCR5+ CD8+ T细胞注射到年轻或年老的OT-I Rag2-/-小鼠体内。CXCR5+ CD8+ T细胞充分地浸润到年老而非年轻小鼠DRG中，相反，CXCR5+ CD8+ T细胞在年轻小鼠的脾|脏中积累更多。CXCR5+ CD8+ T细胞的这些迁移模式与DRG和脾|脏中不同的CXCL13水平相关。此外，CXCR5+ CD8+ T细胞在老年小鼠的血液中增加。最后，CXCR5+ CD8+ T细胞移植导致老年小鼠坐骨神经损伤后轴突再生显著降低。CXCR5+ CD8+ T细胞移植导致老年小鼠DRG神经元中Perforin的表达显著增加、pS6的表达显著下降，而在年轻小鼠的DRG中没有发现这些变化。
8. CXCL13拮抗剂阻断CXCR5+ CD8+ T细胞的募集，挽救了SNI伤后衰老依赖的轴突再生衰退
已经证明CXCR5+ CD8+ T细胞的募集会导致轴突再生失败，作者探究了这些细胞是如何募集的。将分选的野生型CD8+ T细胞或Cxcr5-/- CD8+ T细胞移植到OT-I Rag2-/-小鼠体内，小鼠在SNI手术前用对照免疫球蛋白G或CXCL13单克隆抗体处理。DRG中Cxcr5-/- CD8+ T细胞的募集明显低于野生型CD8+ T细胞。CXCL13单克隆抗体显著降低了CXCR5+ CD8+ T细胞向DRG以及脾|脏的迁移。CXCL13拮抗显著增强了移植野生型CD8+ T细胞而非移植Cxcr5-/- CD8+ T细胞小鼠的SNI后轴突再生能力。因此，在衰老DRG中，CD8+ T细胞的迁移和限制坐骨神经再生需要依赖CXCL13作用于其受体CXCR5。
9. CXCL13中和逆转了衰老依赖的再生衰退，促进了SNI后的神经功能恢复
最后，作者研究了CXCL13中和是否能促进衰老动物的轴突再生、表皮神经支配以及神经功能恢复。给予CXCL13单克隆抗体显著提高了老年小鼠体外培养DRG神经元的轴突再生，减少了CXCR5+ T细胞和B细胞的募集，阻止了衰老依赖的坐骨神经再生失败以及SNI后DRG中CD8+ T细胞的浸润。此外，作者测试了拮抗CXCL13对神经功能恢复的影响。CXCL13中和显著加速了老年小鼠感觉功能的恢复。CXCL13中和能显著促进老年小鼠后爪皮肤神经再生。因此，CXCL13中和能促进老年动物轴突再生、皮肤神经再生和神经功能恢复。
总结
该研究表明，衰老通过一种CXCL13依赖机制，调控CXCR5+ CD8+ T细胞进入DRG，导致轴突损伤后DRG神经元轴突的再生失败。再生失败是CXCL13依赖的CXCR5+ CD8+ T细胞的DRG募集的结果，这些细胞通过DRG神经元表面的MHC I与神经元交流，从而驱动轴突再生抑制信号。因此，该研究的结果提示，CXCL13中和可能可以用于治疗老年人的神经损伤。更普遍的讲，这些结果描述了特定年龄的神经再生机制，表明这些有针对性的干预措施需要考虑损伤或疾病开始时的年龄。
亮点研究方法
这项工作阐述了衰老依赖的神经再生失败的细胞分子机制。研究用到了动物手术造模、组织病理检测、细胞分子检测、给药以及行为学评估等实验技术。瑞沃德深耕生命科学研究领域20年，一直致力于为客户提供可信赖的解决方案和服务，可提供的该研究中涉及的动物手术造模、行为学评估、光遗传学、电生理记录、组织病理检测、给药以及分子检测等实验的完整解决方案。截至目前，瑞沃德产品及服务覆盖海内外 100 多个国家和地区，客户涵盖700+医院，1000+科研院所，6000+高等院校，已助力科研人员发表SCI文章14500+，获得行业广泛认可。
原文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abd5926
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