突触前膜HCN通道在氯胺酮快速抗抑郁中的作用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81671339
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H1006.焦虑障碍、强迫障碍和应激相关障碍
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Evidence from clinical trials and animal experiments shows a single subanesthesia dose of ketamine produces rapid antidepressant responses. However, the psychotomimetic properties and abuse potential of ketamine necessitate caution in promoting this compound to be used as a general treatment of depression. The mechanisms underlying the rapid-acting antidepressant effects of ketamine have not been fully identified. Particularly, it remains uncertain which molecular events mediate ketamine’s action in enhancing excitatory synaptic transmission. In our preliminary experiments, we observed that ketamine or MK-801 strongly potentiated excitatory synapses formed by Schaffer collateral pathway with CA1 pyramidal cells in acutely prepared hippocampal slices. Bath application of ketamine on hippocampal slices or a single dose of ketamine injection (i.p.) potently increased GluR1 expression and phosphorylation on Ser845 site. H89, a PKA inhibitor, totally abolished ketamine’s effect on SC-CA1 synaptic transmission and GluR1 Seer845 phosphorylation. These effects were not occluded by blocking GABAA and GABAB receptors, but were mimicked and occluded by bath application of HCN channel blockers when postsynaptic HCN channel was blocked. Furthermore, ketamine-induced potentiation of excitatory synaptic transmission and the fast antidepressant action of ketamine were absent in GluR1 S845A knock-in mice. Our preliminary data suggests phosphorylation of AMPA receptor GluR1 Ser845 may play an important role in ketamine’s rapid antidepressant actions; ketamine inhibits presynaptic HCN channels, promotes glutamate release at SC-CA1 synapses, and therefore potentiates GluR1 phosphorylation and expression. In the proposed project we have designed experiments to determine the molecular basis of ketamine-induced phosphorylation of GluR1 Ser845. We will combine electrophysiological techniques, including whole-cell patch clamp with cell biological technique such as Western blotting, CA1 cell- or CA3 cell-specific NR1 knockout mice as well as behavioral measurements to achieve the designed experiments. The proposed project will advance our knowledge in understanding the cellular mechanisms of fast-acting antidepressant actions of ketamine. A better understanding of ketamine’s fast-acting antidepressant effects will promote the design of a new generation of rapid-acting antidepressant to offer a better therapy to depression.
氯胺酮的快速抗抑郁机制仍不清楚。对氯胺酮敏感的NMDA受体所存在的部位及从拮抗NMDA受体到增强兴奋性突触传递之间所发生的事件存在很大争议。预实验结果显示氯胺酮增加CA3-CA1突触前膜的谷氨酸释放,这一作用不依赖于去抑制。胞外给予HCN通道的阻断剂模拟了氯胺酮的这一作用,但选择性地阻断突触后膜的NMDA受体或HCN通道对CA3-CA1突触传递没有明显影响。我们推测氯胺酮通过阻断突触前膜的NMDA受体下调HCN通道,增加谷氨酸释放,并引起突触后膜的电压依赖性钙通道开放,增强GluR1 Ser845磷酸化而增加AMPA受体向膜上转运。本项目拟采用GluR1 S845A点突变小鼠、pH敏感的GluR1转染、NMDA受体条件敲除小鼠等方法研究突触前膜NMDA受体和HCN通道在氯胺酮快速抗抑郁中的作用。本项目旨在阐明氯胺酮的快速抗抑郁机制,为开发快速、安全且副作用小的新型抗抑郁药物提供理论依据。

结项摘要

氯胺酮的快速抗抑郁机制一直是近年来抑郁症和抗抑郁药研究领域的一个热点。在本研究项目立项时,氯胺酮的抗抑郁机制研究领域存在多种假说和观点。其中最主要以下三个假说:1. 去抑制假说,认为氯胺酮敏感的NMDA受体存在于抑制性中间神经元,氯胺酮通过抑制这类NMDA受体,降低GABA的释放,对兴奋性突出前神经元产生去抑制,从而加强兴奋性突触传递;2. eEF2假说,这一假说认为,氯胺酮敏感的NMDA受体存在于兴奋性突触后膜, 氯胺酮通过抑制这类受体引起eEF2的去磷酸化,增强突触传递;3.代谢产物假说,这一假说认为氯胺酮的抗抑郁作用由氯胺酮的代谢产物产生,氯胺酮的代谢产物通过NMDA受体非依赖的机制产生抗抑郁作用。这些假说存在很大的分歧且各自有一定的实验依据,但都不能很好的解释氯胺酮在抗抑郁中表现出来的所有现象。.本项目通过四年的研究,经过大量的实验,明确回答了:1.通过运用NMDA受体条件性敲除小鼠,分别在兴奋突触前细胞和突触后细胞敲除NMDA受体,我们发现氯胺酮敏感的NMDA受体的表达亚细胞定位,认为氯胺酮敏感的NMDA受体存在于兴奋性突触前细胞; 2. 明确回答了氯胺酮从阻断NMDA受体后到产生抗抑郁作用过程中所发生的事件,即阻断突触前细胞的HCN通道,增强谷氨酸的释放引起突触后膜的去极化而增加AMPA受体的表达。3. 通过运用GluA1 S845A点突变小鼠,我们发现AMPA受体GluA1S845位点的磷酸化为氯胺酮引起的突触后膜AMPA受体表达及抗抑郁作用所必须。我们的研究提出了氯胺快速抗抑郁作用的新机制,为开发快速安全副作用小的新一代抗抑郁药提供了理论依据。.在本项目实行过程中发表SCI论文 5篇, 国际会议邀请报告1次,国际会议墙报展示6次,国际学术交流邀请报告2次,国内学术交流邀请报告3次。.在本项目实施过程培养博士后研究人员1名,研究生7名,其中硕士研究生6名,博士研究生2名。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Protein kinase A mediates scopolamine-induced mTOR activation and an antidepressant response
蛋白激酶 A 介导东莨菪碱诱导的 mTOR 激活和抗抑郁反应
  • DOI:
    10.1016/j.jad.2017.11.041
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Affective Disorders
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Dong Jianyang;Zhou Qinji;Wei Zhisheng;Yan Shi;Sun Fangfang;Cai Xiang
  • 通讯作者:
    Cai Xiang
Modulation of Kalirin-7 expression by hippocampal CA1 5-HT1B receptors in spatial memory consolidation
海马 CA1 5-HT1B 受体对空间记忆巩固中 Kalirin-7 表达的调节
  • DOI:
    10.1016/j.bbr.2018.06.021
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Behavioural Brain Research
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Zhou Meng He;Sun Fang Fang;Xu Chang;Chen Hui Bin;Qiao Hui;Cai Xiang;Ma Xin Ming;An Shu Cheng
  • 通讯作者:
    An Shu Cheng
Differential regulation of GluA1 expression by ketamine and memantine
氯胺酮和美金刚对 GluA1 表达的差异调节
  • DOI:
    10.1016/j.bbr.2016.09.002
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Behavioural Brain Research
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Zhang Ke;Yamaki Vitor Nagai;Wei Zhisheng;Zheng Yu;Cai Xiang
  • 通讯作者:
    Cai Xiang
Differential Mechanisms Underlying Antidepressant Responses of Ketamine and Imipramine
氯胺酮和丙咪嗪抗抑郁反应的差异机制
  • DOI:
    10.2174/1871527316666170428123248
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    CNS & Neurological Disorders-Drug Targets
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Wei Zhisheng;Zhang Ke;Zhou Qinji;Huang Mingfa;Xu Ting;Dong Jianyang;Zheng Yu;Cai Xiang
  • 通讯作者:
    Cai Xiang
Essential roles of AMPA receptor GluA1 phosphorylation and presynaptic HCN channels in fast-acting antidepressant responses of ketamine
AMPA 受体 GluA1 磷酸化和突触前 HCN 通道在氯胺酮快速抗抑郁反应中的重要作用
  • DOI:
    10.1126/scisignal.aai7884
  • 发表时间:
    2016-12-13
  • 期刊:
    Science Signaling
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Zhang K;Xu T;Yuan Z;Wei Z;Yamaki VN;Huang M;Huganir RL;Cai X
  • 通讯作者:
    Cai X

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转移性骨癌痛的新机制:癌细胞产生的内源性甲醛激活外周神经纤维上的辣椒素受体
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国疼痛医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    童志前;李艳;刘佳;刘风雨;韩颖;万有
  • 通讯作者:
    万有
Accumulated hippocampal formaldehyde induces age-dependent memory decline
海马甲醛累积导致年龄依赖性记忆衰退
  • DOI:
    10.1007/s11357-012-9388-8
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Age
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    童志前
  • 通讯作者:
    童志前

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内源甲醛通过特定miRs触发Aβ在不同脑区生成及沉积引起认知障碍生物学机制
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    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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