碳酸酐酶Ⅱ及其抑制剂研究进展

碳酸酐酶Ⅱ及其抑制剂研究进展（精选3篇）

碳酸酐酶Ⅱ及其抑制剂研究进展 篇1

碳酸酐酶Ⅱ与肿瘤

碳酸酐酶(Carbonic Anhydrase,CA)是一族含锌金属酶,迄今在哺乳动物中已发现13种催化性质不同、组织分布各异的CA同工酶.其中CAⅡ在细胞内的分布、分子的理化特性、生理功能都有不同于其他CA的特点,参与机体气体运输、酸碱调节和组织的分泌等功能,在维持内环境的稳定方面发挥重要作用.在肿瘤中,CAⅡ被认为可能参与了细胞外微环境的酸化,从而利于肿瘤的.侵袭;也有人认为CAⅡ是一种肿瘤血管内皮相关抗原,其表达利于表皮生长因子受体(EGFR)的扩增,但CAⅡ在肿瘤中的确切机制有待于进一步研究.

作 者：唐世佳 谭桂煌 谢海龙 作者单位：唐世佳(南华大学肿瘤研究所,湖南,衡阳,421001;郴州市第一人民医院肛肠科,湖南,郴州,423000)

谭桂煌,谢海龙(南华大学肿瘤研究所,湖南,衡阳,421001)

刊 名：湘南学院学报(医学版)英文刊名：JOURNAL OF XIANGNAN UNIVERSITY(MEDICAL SCIENCES)年，卷(期)：11(2)分类号：Q55关键词：碳酸酐酶Ⅱ 组织分布 酶的理化特征 肿瘤

碳酸酐酶Ⅱ及其抑制剂研究进展 篇2

笔者对3种可燃粉尘-惰性介质混合体系的燃烧爆炸进行实验测试, 以分析可燃粉尘爆炸机理及惰性介质粒径等对惰性介质抑爆效力的影响。

1 实验

1.1 粉尘试样

实验针对烟煤粉、无烟煤粉和镁粉3种典型可燃粉尘开展。两种煤粉由市售煤块经球磨机粉碎、筛分后获得;镁粉为雾化球形镁粉, 纯度99.9%。粉样粒径由Letiz型金相显微镜测得, 燃烧热由DDS Cal2k型氧弹量热仪测得, 如表1所示。实验用惰化剂选取碳酸钙。

1.2 测试装置

实验采用Siwek 20L球形爆炸测试系统。该系统由装置本体、控制系统和数据采集系统组成, 结构如图1所示。装置本体为带冷却水夹套的20L不锈钢球体, 控制系统用于储粉罐进气、喷粉、点火等动作的自动化。利用球体赤道处的PCB压电传感器探测爆炸压力信号, 并通过Advantech型采集卡记录最大爆炸压力Pmax, 最大升压速率 (dp/dt) max等爆炸特性指标。

实验时将球体预抽真空至-0.06 MPa, 试样在2MPa压缩空气驱动下喷入球体形成常压粉尘云, 爆炸参数由数据采集系统自动记录下来。为保证粉尘云的均匀性和实验的可重复性, 点火延迟时间应避开湍流强度的上升期, 通常应大于50 ms, 点火延迟时间参照GB/T16425和EN 14034的要求设为60ms。化学点火具由锆粉、硝酸钡、过氧化钡按质量比4∶3∶3混合制成。

1.3 可燃粉尘-碳酸钙混合体系均匀性校验

为校验可燃粉尘-碳酸钙混合体系的均匀性, 对已制备的混合体系进行3次随机抽样, 对样本进行燃烧热测试。表2为均匀性校验的部分结果, 其显示:不论碳酸钙含量高低, 可燃粉尘- 碳酸钙混合体系的燃烧热偏差极小, 实验制备的混合体系是均匀的。

2 结果与讨论

2.1 可燃粉尘的爆炸机理

为探寻无烟煤、烟煤和镁粉各自的爆炸机理, 分别在氮气、空气氛围下对上述的3 种粉尘进行了热重分析 (TGA) 。TGA温度区间为室温至800℃, 升温速率为15℃/min。图2为烟煤在氮气氛围下的TGA曲线。

由图2可知, 烟煤自340 ℃起显著失重, 考虑到整个加热过程均处于氮气氛围, 故烟煤粉高达67%的失重可归因于挥发分析出。烟煤的脱挥发分作用源于煤大分子网络化学键的断裂和低分子量组分的解吸附作用。烟煤在空气氛围下的TGA曲线与氮气氛围下的结果无显著区别, 这说明烟煤中几乎无固定碳含量, 其燃烧过程的可燃质完全源于可燃性挥发分, 挥发后剩余的质量即为灰分含量, 约为34%。说明烟煤的燃烧机理为气相燃烧, 即粉尘颗粒受热析出的挥发分与空气混合并发火燃烧。图3为无烟煤颗粒的TGA曲线。

由图3可知, 无烟煤在氮气保护下, 整个加热过程失重仅8%, 这说明无烟煤挥发分含量较低;在空气氛围下, 加热过程失重明显, 这说明无烟煤燃烧过程的可燃质极大程度上来自于固定碳。燃烧完成后剩余的质量即为灰分含量, 约为21%。说明无烟煤的燃烧机理为表面非均相氧化, 即氧气与颗粒表面直接发生反应。图4 为镁粉在氮气和空气氛围下的TGA曲线。

由图4可知, 镁粉自450 ℃起开始轻微增重, 这归因于Mg3N2的生成;而660℃后的失重则是因为Mg3N2的受热分解。由于镁的沸点高达1 100 ℃, 故升温过程中无镁蒸气生成。镁粉自520 ℃起急剧增重, 该温度很接近镁粉的最低着火温度, 增重过程归因于熔融镁颗粒表面剧烈的表面非均相氧化。根据Dreizin对镁粉爆炸机理的系统研究, 镁颗粒表面的MgO并不是由气相燃烧生成的, 而是通过熔融镁颗粒表面的Mg-O溶液的非均相反应和强烈的相分离放热过程生成的。因此, 镁粉的燃烧机理亦为表面非均相氧化。此外, 对比无烟煤和镁粉在空气氛围下的TGA曲线可知, 镁粉拥有更高的表面非均相氧化反应速率。

2.2 可燃粉尘爆炸机理的影响

图5、图6分别为500g/m3煤尘浓度下, 烟煤/碳酸钙和无烟煤/碳酸钙体系Pmax和 (dp/dt) max随碳酸钙含量的变化规律。可以看出, 无烟煤/碳酸钙体系Pmax下降趋势较平缓, 直到碳酸钙含量达到50% 时, Pmax才急剧下降。而烟煤/碳酸钙体系Pmax和 (dP/dt) max随着碳酸钙含量增加大幅降低, 当碳酸钙含量仅为20%时, Pmax和 (dP/dt) max已经分别下降到0.28、9.02 mpa/s, 较无惰化剂添加时下降38%和30%;对无烟煤/碳酸钙而言, 相应的结果仅为9%和24%。说明碳酸钙对烟煤爆炸的抑制效力较对无烟煤更优, 要达到同等抑制水平, 需向无烟煤粉中添加更多的惰性介质。

对烟煤而言, 其爆炸过程受制于可燃性挥发分的析出。烟煤中添加的碳酸钙通过“吸收反应辐射热”、“阻隔火焰自持传播”等机制降低反应区域温度, 有效抑制可燃颗粒的挥发效率, 因此碳酸钙能有效抑制烟煤的爆炸威力。对无烟煤而言, 其爆炸过程主要受制于氧向颗粒表面的扩散, 故添加少量的碳酸钙无法有效抑制表面非均相反应;当碳酸钙添加量较高时, 氧传递阻力显著增加, 爆炸威力才能得到有效抑制。

图7、图8 分别为500g/m3可燃粉尘浓度下, 无烟煤/碳酸钙和镁/碳酸钙体系Pmax和 (dp/dt) max随碳酸钙含量的变化规律。可以看出, 碳酸钙对无烟煤爆炸的抑制优于对镁粉的抑制, 这主要因为镁粉拥有更高的表面非均相氧化反应速率。

此外, 通过分析烟煤、无烟煤和镁粉三者的燃烧热和惰化难易程度可知:惰性介质的抑爆效力与可燃粉尘的热值并无直接关联。

2.3 碳酸钙粒径的影响

图9、图10分别为500g/m3镁尘浓度下, 镁粉/碳酸钙 (400 目) 和镁粉/碳酸钙 (3 000 目) 混合体系Pmax、 (dP/dt) max随碳酸钙含量的变化规律。可以看出, 3 000目碳酸钙抑爆效力更优。这主要归因于两个方面:惰性介质粉尘的粒径越小, 颗粒的比表面积就越大, 则单位质量惰性介质粉尘的吸热面积越大, 吸热能力越强, 热分解速率越快;粒径越小, 惰性介质对可燃粉尘所形成的包围空间越封闭, 将有效阻碍氧向可燃颗粒表面扩散, 降低可燃粉尘点火的敏感度, 阻碍火焰自持传播。

3 结论

(1) 烟煤粉的爆燃过程伴随着大量的可燃性挥发质析出, 表现出显著的“气相燃烧”行为;而无烟煤、镁粉的爆燃过程则无明显的挥发行为, 其反应机理为“表面非均相氧化”。

(2) 碳酸钙对爆炸机理属“气相燃烧”的粉尘较爆炸机理属 “表面非均相氧化”的粉尘抑爆效果更优。惰化难易程度与表面非均相氧化反应速率有密切关系, 表面非均相反应速率越高, 粉尘越难被惰化。

(3) 碳酸钙的抑爆效力与可燃粉尘热值无直接关联。

(4) 小粒径惰性介质比大粒径惰性介质拥有更大的比表面积, 吸热、分解和阻氧能力更强, 因此表现出更优的抑爆效力。

摘要：以Siwek 20L爆炸球中所测实验数据为基础, 对3种可燃粉尘-碳酸钙混合体系的爆炸行为进行了比较分析。结果表明:烟煤粉爆炸机理为“气相燃烧”, 而无烟煤、镁粉的燃烧爆炸属“表面非均相氧化”机理, 碳酸钙对前一机理控制的粉尘爆炸的抑制效力优于后者, 碳酸钙的抑爆效力与可燃粉尘的热值无直接关联, 但随着碳酸钙粒径的减小而增强。

MSTN抑制剂及其应用研究进展 篇3

1 MSTN的抑制剂

肌生成抑制素的抑制剂主要有可溶性mystatin受体、myostatin前肽、卵泡抑素及其相关多肽和蛋白质、myostatin阻断抗体、RNA干涉及其他一些化学抑制剂[2]。通过主动免疫方式抑制myostatin功能目前也有一定的研究。可溶性ACVRⅡB是有效的特异性的肌生成抑制素抑制剂。在转染COS成肌细胞中,肌生成抑制素能够与两种激活素Ⅱ型受体结合(主要是ACVRⅡB,其次是ACVRⅡA)[3,4]。然而,激活素Ⅱ型受体还能与许多肌生成抑制素以外的TGF超家族成员结合。Lee等[5]将可溶性ACVRⅡB注入wt小鼠体内,可明显提高小鼠肌肉质量。与wt小鼠相比,ACVRⅡB/Fc对Myostatin-/-(MSTN基因敲除)小鼠的影响有相应的减弱,说明ACVRⅡB/Fc对正常小鼠的部分影响起因于它对肌生成抑制素活性的拮抗作用。这种可溶性受体的作用在Myostatin-/-小鼠体内被减弱,但没有被消除,表明除了肌生成抑制素外,至少还有其他的配体抑制肌肉生长发育。ACVRⅡB/Fc能够拮抗至少一种其他的抑制肌肉生长的配体。推测这种配体是GDF-11/BMP-1(TGF超家族的成员之一,与肌生成抑制素的作用相似)。这些配体通过ACVRⅡB传送信号,在活体内调节肌肉生长。血液中的肌生成抑制素至少与两种蛋白结合,分别为肌生成抑制素前肽和卵泡抑素相关基因蛋白。Whittemore等[6]将JA16单克隆抗体和肌生成抑制素前肽突变体注入wt小鼠,能使其肌肉含量增加25%。但是,给Myostatin-/-小鼠使用JA16,并没有发现它对肌肉生长发育有任何影响,这说明JA16单克隆抗体对wt小鼠肌肉增长的影响主要是对肌生成抑制素活性的抑制。肌生成抑制素前肽是阻断肌生成抑制素信号转导途径的因子。体外已经证明肌生成抑制素前肽能够与肌生成抑制素结合并抑制其功能。Hill等[7]研究血清中大量肌生成抑制素与其前肽相结合的体内相互作用,证明肌生成抑制素前肽是体内主要的肌生成抑制素抑制剂。Thies等将重组纯化的肌生成抑制素前肽与重组纯化的肌生成抑制素相连接,组成非共价化合物,经分子筛层析和化学交联方法检测后,用转染报告模型(CAGA)12的A204横纹肌肉瘤细胞检测肌生成抑制素前肽对肌生成抑制素的抑制作用。结果显示,肌生成抑制素前肽抑制与L6生肌细胞特异相连的肌生成抑制素[8]。卵泡抑素相关基因也是阻断肌生成抑制素信号转导途径的因子。Hill等用V52His标记的FLRG蛋白重组体检测,结果证明成熟的肌生成抑制素与FLRG之间存在直接作用。Hill等克隆了小鼠的生长分化因子相关血清蛋白-1(GASP-1),并且采用荧光素酶报告基因测定法证明GASP-1抑制肌生成抑制素的生物活性。然而,GASP-1重组体不仅与成熟的肌生成抑制素相结合,而且与肌生成抑制素前肽结合。因此,GASP-1是TGF-连接蛋白的抑制剂[9]。高崎运用RNA干涉技术设计了特异性干扰序列,显著降低了猪体细胞MSTN基因m RNA表达水平。Myostatin基因疫苗能够诱导小鼠产生针对Myostatin的特异性中和抗体[10]。唐量通过激发动物主动免疫方式抑制MSTN的功能,用MSTN基因疫苗免疫小鼠发现体重、肌肉质量及前肢握力等方面都有显著的增强[11]。吴守振用Myostatin基因疫苗免疫小鼠发现小鼠体重增加,肌细胞有肥大现象,肌肉质量明显增加[12]。

2 MSTN的应用发展

人们发现MSTN基因后,了解了它的功能、结构、特征,更重要的是发现了MSTN基因的遗传突变对生产有利,在疾病治疗方面也有极大的贡献。肌生成抑制素在牛体中已经被证实能够改变肌肉的组织构造,如果肌生成抑制素被钝化使其不表达成为无功能蛋白,它就会引发双肌现象。MSTN的钝化会使骨骼和皮下脂肪间的肌肉中的抑制作用减小,表现为骨骼肌的激增。比利时蓝牛的MSTN基因在821个碱基对中第11碱基对的缺失导致了该牛的外形表现为明显双肌现象。这种突变的原因是由于未成熟的终止密码子和蛋白的无功能表达引起的一个多肽的平截。MSTN的钝化不仅表现在对动物胴体成分的影响还表现在它也改善了肉品质。MSTN基因第11碱基对缺失的纯合型比利时蓝牛在嫩度剪切力峰值上有明显的减少,无论是生肉还是熟肉在胶原蛋白的含量上都明显的减少。Esmailizadeh等在利木赞牛群体中发现新的MSTN变异体F94L,含有该变异体的利木赞牛与普通利木赞牛相比肌肉嫩度和肉质方面差异极显著。F94L在MSTN基因核苷酸282bp第3外显子处一个胞嘧啶取代一个腺嘌呤,利木赞牛MSTN基因变异体F94L一个苯丙氨酸取代了亮氨酸。这种突变类型的纯合子动物也就是这种MSTN钝化的中间体动物和普通动物相比肌肉量明显增大。F94L是对正常的MSTN基因的“温和的”修饰。相比缺少F94L修饰的皮埃蒙特牛和比利时篮牛有着显著的不同。F94L引起肌肉的增加现象不像一般双肌牛一样会带有一些副作用,换句话说F94L引起的肌肉增加并没有带来妊娠困难、难产率高等问题[13]。对F94L有待进一步研究。