晚期糖基化终产物AGEs介导炎症小体NLRP3的表观遗传学改变在椎间盘退变中的作用及其机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81772401
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0608.骨、关节、软组织退行性病变
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The inflammation, which secretes cytokines mainly composed of proinflammatory IL-1β in nucleus pulposus(NP) cells, is a distinguishing characteristic of the intervertebral disc degeneration(IDD). The inflammasome NLRP3 is the crucial protein complex regulating maturation and secretion of IL-1β. In recent years, it has been highly valued by the international academic community. Both genetic and environmental factors contribute to the regulation of inflammasome NLRP3. However, limited studies have explored the epigenetic modifications of inflammasome NLRP3 in IDD. Our previous studies have found that the NP tissue metabolite, advanced glycation end products(AGEs), is involved in activating inflammasome NLRP3 in NP cells. On the basis of previous studies, our research team will further investigate the epigenetics changes of NLRP3 component proteins in AGEs-induced NP cells degeneration by using immunoprecipitation and microarray technique. We will explore whether these changes promote the expression and activation of NLRP3, and then cause the degeneration of NP cells. By using specific intervention means, aberrant epigenetic modifications of the inflammasome NLRP3 components are rescued to identify the key regulatory mechanisim of IDD. We will also investigate the feasibility of alleviating and reversing IDD, which will lay a foundation for clinical diagnosis and molecular targeted therapy of IDD.
髓核细胞爆发以分泌IL-1β为主的炎症反应是椎间盘退行性变的主要特征,炎症小体NLRP3是调控IL-1β成熟和分泌的关键蛋白复合体,近年来受到国际学术界高度重视。炎症小体NLRP3的调控是基因与环境因素共同作用的复杂性过程,而表观遗传改变对其表达和激活的影响尚不清楚,在椎间盘退行性变领域更未见报道。申请者前期研究发现,髓核组织代谢积聚的晚期糖基化终产物AGEs参与了炎症小体NLRP3的激活。本课题拟在以往研究基础上,采用免疫沉淀加芯片技术,深入研究炎症小体NLRP3各组成蛋白在AGEs诱导髓核细胞退变过程中的表观遗传改变,并明确上述改变是否会促进炎症小体NLRP3表达和激活,继而导致髓核细胞发生退变表型。进一步运用特异性干预手段,改变炎症小体NLRP3表观遗传修饰状态,以期明确椎间盘退行性变的关键调控机理,探讨缓解或者逆转退变的可行性,为椎间盘退行性疾病的诊断和靶向治疗奠定基础。

结项摘要

椎间盘退变是引起下腰痛的重要原因,髓核细胞退变、炎性反应、细胞外基质降解重塑是诱发椎间盘退变的三要素。NLRP3炎症小体组装激活促使无活性的前体形式Pro-IL-1β向活性形式IL-1β转变,可促使髓核细胞合成与降解细胞外基质失衡,且AGEs沉积是椎间盘退变的重要危险因素。因此,本课题拟进一步解析AGEs相关椎间盘退变中NLRP3炎性小体组装激活的关键机制。我们发现AGEs沉积与椎间盘退变呈显著正相关,且AGEs干扰髓核细胞内关键蛋白去乙酰化酶功能进而促使线粒体损伤,是介导NLRP3炎性小体组装激活的关键机制。靶向调控去乙酰化酶功能对AGEs诱导髓核细胞死亡及椎间盘退变具有显著治疗效果。证实了AGEs诱导NLRP3炎性小体组装激活过程中Ca2+水平紊乱的关键机制--内质网应激,并发现BMSC外泌体可显著缓解AGEs退变模型中髓核细胞内质网应激,是椎间盘退变的有效治疗手段。发现了酸离子敏感通道在髓核细胞NLRP3炎性小体组装激活过程中的关键作用,以酸离子敏感通道为调控靶点可减缓髓核细胞炎性反应、细胞外基质降解及椎间盘退变进展。明确了线粒体DNA的时空网络在髓核细胞NLRP3炎性小体组装激活过程中的关键信号通路,并进一步探索了靶向修饰的工程化外泌体在缓解髓核细胞NLRP3炎性小体组装激活过程中的关键作用,对缓解炎性椎间盘退变具有显著治疗效果。该项目的顺利实施不仅明确了AGEs相关椎间盘退变过程中NLRP3炎症小体组装激活的关键机制,也为相关治疗靶点提供了重要干预策略,为探索椎间盘损伤修复策略提供了重要理论依据。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
FAM134B-Mediated ER-phagy Upregulation Attenuates AGEs-Induced Apoptosis and Senescence in Human Nucleus Pulposus Cells.
FAM134B 介导的 ER 吞噬上调可减弱 AGE 诱导的人髓核细胞凋亡和衰老
  • DOI:
    10.1155/2021/3843145
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Oxidative medicine and cellular longevity
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Luo R;Li S;Li G;Lu S;Zhang W;Liu H;Lei J;Ma L;Ke W;Liao Z;Wang B;Song Y;Wang K;Zhang Y;Yang C
  • 通讯作者:
    Yang C
Autophagic Degradation of Gasdermin D Protects against Nucleus Pulposus Cell Pyroptosis and Retards Intervertebral Disc Degeneration In Vivo.
Gasdermin D 的自噬降解可防止髓核细胞焦亡并延缓体内椎间盘退变
  • DOI:
    10.1155/2021/5584447
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Oxidative medicine and cellular longevity
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  • 作者:
    Liao Z;Li S;Liu R;Feng X;Shi Y;Wang K;Li S;Zhang Y;Wu X;Yang C
  • 通讯作者:
    Yang C
Exosomes from mesenchymal stem cells modulate endoplasmic reticulum stress to protect against nucleus pulposus cell death and ameliorate intervertebral disc degeneration in vivo
来自间充质干细胞的外泌体调节内质网应激,防止髓核细胞死亡并改善体内椎间盘退变
  • DOI:
    10.7150/thno.33638
  • 发表时间:
    2019-01-01
  • 期刊:
    THERANOSTICS
  • 影响因子:
    12.4
  • 作者:
    Liao, Zhiwei;Luo, Rongjin;Yang, Cao
  • 通讯作者:
    Yang, Cao
Impaired calcium homeostasis via advanced glycation end products promotes apoptosis through endoplasmic reticulum stress in human nucleus pulposus cells and exacerbates intervertebral disc degeneration in rats
晚期糖基化终产物导致钙稳态受损,通过人髓核细胞的内质网应激促进细胞凋亡,并加剧大鼠椎间盘退变
  • DOI:
    10.1111/febs.14972
  • 发表时间:
    2019-07-09
  • 期刊:
    FEBS JOURNAL
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Luo, Rongjin;Song, Yu;Yang, Cao
  • 通讯作者:
    Yang, Cao
Sirtuin 3-dependent mitochondrial redox homeostasis protects against AGEs-induced intervertebral disc degeneration.
Sirtuin 3依赖性线粒体氧化还原稳态可防止AGEs诱导的椎间盘退变
  • DOI:
    10.1016/j.redox.2018.09.006
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    Redox biology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Song Y;Li S;Geng W;Luo R;Liu W;Tu J;Wang K;Kang L;Yin H;Wu X;Gao Y;Zhang Y;Yang C
  • 通讯作者:
    Yang C

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  • 通讯作者:
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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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