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Revvity小動物活體光學成像技術(shù)已在生命科學基礎(chǔ)研究、臨床前醫(yī)學研究及 藥物研發(fā)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在眾多應(yīng)用領(lǐng)域中，心血管疾病是目前研究的熱點領(lǐng)域之 一。常用于心血管研究的光學標記方法包括：1.利用熒光蟲熒光素酶（FireflyLuciferase） 或熒光蛋白作為報告基因，通過標記特定基因而研究心血管疾病相關(guān)基因在心血管疾病中 的作用；2.通過外源注射功能性熒光探針，觀測心血管疾病發(fā)展過程中的分子變化。應(yīng)用 小動物活體光學成像技術(shù)進行心血管疾病研究主要集中在三個方面：1.應(yīng)用生物發(fā)光技 術(shù)，研究細胞治療心血管疾病效果；2. 應(yīng)用功能性熒光探針，了解疾病發(fā)展的分子機理 和藥物治療心血管疾病的效果；3.心血管疾病相關(guān)基因的作用及其治療。下面將對一些具 體實例進行闡述：

一．應(yīng)用生物發(fā)光技術(shù)，研究細胞治療心血管疾病效果

通過細胞示蹤，可以了解細胞在心臟的分布并且了解心臟的調(diào)控機制。新型的報 告基因（triple-fusion，TF）包括螢火蟲熒光素酶，單體紅色熒光蛋白和縮短的胸苷激酶。 TF 報告基因體外轉(zhuǎn)染鼠胚胎干細胞，然后注射胚胎干細胞到裸鼠心肌層。Revvity的 IVIS成像系統(tǒng)顯示的生物發(fā)光成像和正電子發(fā)射層斷成像（PET）有很強的相關(guān)性，并 且能夠監(jiān)測移植后胚胎干細胞存活，增殖和遷移（下圖）。

上圖：移植含有TF報告基因的胚胎干細胞到無胸腺的裸大鼠心臟。使用生物發(fā)光（a，上圖）和PET（a， 下圖）縱向監(jiān)測胚胎干細胞在心臟內(nèi)移植后的存活和增殖。（b &c），定量分析生物發(fā)光和PET成像的強 度，之間有很強的關(guān)聯(lián)性。

二．應(yīng)用功能性熒光探針，了解疾病發(fā)展的分子機理和藥物治療心血管 疾病效果

血管疾病發(fā)展過程中伴隨著分子表達的改變，比如基質(zhì)金屬蛋白酶的表達特異性升 高，因此通過觀測體內(nèi)分子的改變能夠判斷心血管疾病的發(fā)展和治療效果。研究發(fā)現(xiàn)基質(zhì) 金屬蛋白酶 (Metalloproteinases, MMPs) 在動脈粥樣硬化中高度聚集，應(yīng)用 Revvity的 MMPSense 探針并通過IVIS Spectrum 儀器成像顯示人動脈粥樣硬化中金屬蛋白酶的活性。 下圖說明，應(yīng)用MMPSense探針能夠檢測人頸動脈內(nèi)膜切除手術(shù)的動脈粥樣硬化斑塊。

在apoE?/? 心血管疾病小鼠模型中，大動脈根的組織蛋白酶活性（ProteaseSensor， PS）升高（左下圖）。使用Revvity的Prosense，IntergrinSense 和 CatBFast 探 針分別對心 血管疾病中大動脈根的組織蛋白酶和整聯(lián)蛋白αvβ3 活性進行觀測。如右下圖 所示，活體 和體外組織的成像結(jié)果相一致（使用Revvity的FMT小動物活體熒光斷層 成像系統(tǒng)。

Atorvastatin（阿托伐他汀）可以降低炎癥性單核細胞的募集和血管細胞粘附分子 的表達，而且斑塊的組織蛋白酶主要來源自于炎癥性單核細胞和血管細胞。如下圖所示， Revvity的FMT小動物活體熒光斷層成像系統(tǒng)顯示出Atorvastatin能有效治療 apoE?/? 心血管疾病小鼠模型。通過Atorvastatin治療后，主根動脈的組織蛋白酶活性下 降。

三．心血管疾病相關(guān)基因的作用及其治療

利用小動物活體光學成像，能夠研究在活體動物水平上心血管疾病相關(guān)基因在其 發(fā)展過程中的作用。利用生物發(fā)光技術(shù)進行心血管疾病相關(guān)基因的研究，主要用基因-熒 光素酶的共表達載體，通過熒光素酶產(chǎn)生的生物發(fā)光信號反映該基因的表達情況，研究 該基因的相關(guān)作用。

NF-κB是細胞核內(nèi)的轉(zhuǎn)錄因子，能被炎癥性的細胞因子(TNF, IL-1β, IL-6, IL-8)激 活。下圖所示，科研人員使用熒光素酶NF-κB轉(zhuǎn)基因小鼠研究心肌梗塞，冠狀動脈結(jié)扎 小鼠(Myocardial infarction)中的NF-κB基因表達水平相對于假性手術(shù)處理的對照小鼠 (Sham)顯著升高。研究表明NF-κB基因在心肌梗塞的發(fā)展中起了重要的作用。

使用NF-κB轉(zhuǎn)基因小鼠進行同種異體血管化心臟移植的研究。Revvity的IVIS 成 像系統(tǒng)顯示野生型 Balb/c 心臟同種異種移植到螢火蟲熒光素酶標記 NF-κB 轉(zhuǎn)基因 C57BL/6 小鼠，NF-κB 的基因表達水平 明顯提高，說明NF-κB在同種異體移植中被激活 (下圖 A)。CD154 抗體（MR1）治療可以 有效地提高同種異體血管化心臟移植后受體小 鼠的耐受性和存活率，并且抑制NF-κB基因 表達水平。然而服用CpGDNA結(jié)合Toll樣 受體9，提高NF-κB表達水平并且抑制CD154 抗體治療效果（下圖B）。

熒光素酶標記的低氧報告基因載體系統(tǒng)（Doubleoxygen-sensingvectorsystem, DOSVS）心肌內(nèi)注射到小鼠心臟。通過間斷性缺氧實驗，研究人員使用 Revvity的IVIS 成像系統(tǒng)觀 測低氧報告基因表達的變換。下圖所示在心臟缺氧（On）情況下，低氧報告 基因表達升 高；然而在常氧條件（Off）下，低氧報告基因表達下降。實驗證明低氧報告 基因可以用來 監(jiān)測心臟缺氧或者局部缺血的產(chǎn)生和發(fā)展。