TRPV4在压应力重建退变髓核细胞力感应性中的作用及机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81802165
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0604.骨、关节、软组织损伤与修复
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Disc degenerative disease is a high-incidence spinal disease which originates from nucleus pulposus degeneration. The low extracellular matrix biosynthesis of the degenerated nucleus pulposus cells is the main internal cause of nucleus pulposus degeneration. However, there is no etiological treatment against disc degenerative disease currently. Low magnitude of compression could enhance matrix biosynthesis of nucleus pulposus cells and be an effective means to regulate matrix synthesis. However, the degenerated nucleus pulposus cells exhibited low mechanosensation, which was unable to respond to the anabolic effect caused by the low-magnitude compression. Preliminarily, we found mechanical-sensing channel TRPV4 was lowly expressed in degenerated nucleus pulposus cells. Overexpression of TRPV4 could enhanced its mechanosensation, suggesting that low expression of TRPV4 may be the key regulator to low mechanosensation of degenerated nucleus pulposus cells. Based on this, we propose a hypothesis that "TRPV4 downregulation is an important reason for the low mechanosensation of the degenerated nucleus pulposus cells. If up-regulating the expression of TRPV4 in the degenerated nucleus pulposus cells, their responsiveness to the low-magnitude compression could be restored and subsequently, their matrix biosynthesis could be enhanced via the RhoA related pathway". The project is intended to clarify the key role of TRPV4 in the low mechanosensation to the low-magnitude compression in the nucleus pulposus cells, explore the mechanism that TRPV4 restore the matrix biosynthesis of degenerated nucleus pulposus cells under the low-magnitude compression, and elucidate the meaning of TRPV4 as an intervening target of cellular mechanical signal to repair degenerated intervertebral discs. This study is significant for providing a theoretical and experimental basis for restoring mechanosensation and inducing the matrix biosynthesis of degenerated nucleus pulposus using TRPV4 as a target.
椎间盘退行性疾病是以髓核退变为核心的高发脊柱疾患,退变髓核细胞的胞外基质合成低下是髓核退变的内在原因,尚缺乏病因性治疗手段。低压应力可增强髓核细胞基质合成,是调控基质合成的有效手段。然而,退变髓核细胞的力感应性低下,无法响应低压应力的促合成作用。前期发现,力感应通道TRPV4在退变髓核细胞中低表达,过表达后可增强其力感应性,提示低表达的TRPV4可能是退变髓核细胞力感应性低下的关键。据此,本项目提出“TRPV4下调是退变髓核细胞力感应性低的重要原因,上调TRPV4可恢复其力感应性,通过RhoA通路,诱导其基质合成”假说,拟在明确TRPV4在恢复髓核细胞对低压应力感应性中的关键作用基础上,揭示低压应力下TRPV4诱导退变髓核细胞基质合成的机制,阐明TRPV4力信号干预靶点在退变椎间盘修复中的意义。本研究将为以TRPV4为靶点恢复退变髓核细胞力感应性、诱导胞外基质合成提供理论依据和实验基础。

结项摘要

椎间盘退行性疾病是以髓核退变为核心的高发脊柱疾患,退变髓核细胞的胞外基质合成低下是髓核退变的内在原因,尚缺乏病因性治疗手段。低压应力可增强髓核细胞基质合成,是调控基质合成的有效手段。然而,退变髓核细胞的力感应性低下,无法响应低压应力的促合成作用。本项目提出“TRPV4下调是退变髓核细胞力感应性低的重要原因,上调TRPV4可恢复其力感应性诱导其基质合成”的假说。通过研发具有良好生物活性和力学负载能力的水凝胶支架材料,构建了适用于髓核细胞三维培养和力学加载的新型研究平台。在此模型下开展力学生物学研究,发现TRPV4是低强度压应力促进髓核细胞基质生物合成的关键靶点,并阐明TRPV4-Ca2+-ERK1/2信号通路是低强度压应力调控髓核细胞大分子胞外基质生物合成的重要分子机制,进而发现退变髓核细胞对低强度压应力的响应能力低下的关键原因在于TRPV4的表达低下,通过上调退变髓核细胞的TRPV4可以有效增强其力学响应能力并促进胞外基质大分子合成。此外,还发现髓核祖细胞高表达活性TRPV4通道蛋白,可能是运用低强度应力修复椎间盘的目标细胞群体。综上所述,以TRPV4是髓核细胞力学响应能力的关键靶点,通过有效调控TRPV4表达具有实现椎间盘修复的潜能。本研究将为以TRPV4为靶点恢复退变髓核细胞力感应性、诱导胞外基质合成提供理论依据和实验基础,为建立椎间盘退行性疾病治疗防治策略提供了新思路。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Photosensitive Hydrogel Creates Favorable Biologic Niches to Promote Spinal Cord Injury Repair
光敏水凝胶创造有利的生物位促进脊髓损伤修复
  • DOI:
    10.1002/adhm.201900013
  • 发表时间:
    2019-07-01
  • 期刊:
    ADVANCED HEALTHCARE MATERIALS
  • 影响因子:
    10
  • 作者:
    Cai, Zhengwei;Gan, Yibo;Zhu, Linyong
  • 通讯作者:
    Zhu, Linyong
Spatially defined single-cell transcriptional profiling characterizes diverse chondrocyte subtypes and nucleus pulposus progenitors in human intervertebral discs.
空间定义的单细胞转录谱表征了人类椎间盘中不同的软骨细胞亚型和髓核祖细胞
  • DOI:
    10.1038/s41413-021-00163-z
  • 发表时间:
    2021-08-16
  • 期刊:
    Bone research
  • 影响因子:
    12.7
  • 作者:
    Gan Y;He J;Zhu J;Xu Z;Wang Z;Yan J;Hu O;Bai Z;Chen L;Xie Y;Jin M;Huang S;Liu B;Liu P
  • 通讯作者:
    Liu P
Moldable and Removable Wound Dressing Based on Dynamic Covalent Cross-Linking of Thiol-Aldehyde Addition
基于硫醇-醛加成动态共价交联的可塑可移除伤口敷料
  • DOI:
    10.1021/acsbiomaterials.9b00459
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    ACS Biomaterials-Science & Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yujie Hua;Yibo Gan;Pei Li;Lei Song;Chunmeng Shi;Chunyan Bao;Yi Yang;Qiang Zhou;Qiuning Lin;Linyong Zhu
  • 通讯作者:
    Linyong Zhu

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其他文献

聚乳酸一聚己内酯组织工程纤维环支架的制备及其性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    第三军医大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    甘翼搏;李培;李松涛;莫秀梅
  • 通讯作者:
    莫秀梅

其他文献

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甘翼搏的其他基金

椎体骨折动员的PROCR+椎间盘祖细胞在椎间盘修复中的作用及机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
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    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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