微泡产生过程的能量学和动力学以及微泡导致细胞损伤的关键因素研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11274046
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    78.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2013.软凝聚态与生物物理
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Microvesicles are lipid vesicles in submicrometer scales released from activated or apoptotic cells. In pathologic conditions such as diabetes mellitus and cardiovascular disease, the number of microvesicles in blood plasma is highly increased, which in return stimulates and induces injury to the other normal cells and hence aggravates the diseases quickly. Although the primary generation mechanism of microvesicles has been unveiled through the previous basic medical researches, the purely medical experiments can hardly go deeply. In this project the scientific questions as follows are proposed from the viewpoint of fundamental physical principles and will be solved with the aid of the latest physical equipments and the basic medical experiments: (i) the generation mechanism of endothelial microvesicles which includes the free energy changes during the blebbing and shedding of microvesicles as well as the relationship between the number of microvesicles and the strength of stimulating factors is fully investigated; (ii) the shapes and size distributions of microvesicles as well as the relationship between them and the contents of microvesicles are accurately measured and quantitatively interpreted; (iii) the mechanism for microvesicle-induced injury to normal cells which includes the key role that the content of microvesicles play in, the direct consequence of injury to normal cells, and the free energy changes during the fusion between microvesicles and cell membranes is primarily investigated. This research will be helpful to provide clues for determining the whole pathway of microvesicle-induced injury to normal cells, the theoretical basis and new insight for investigating the pathogenesis and clinical diagnosis of diabetes mellitus and cardiovascular disease. This project will also be a good example for the application of physical principles in medical researches.
微泡是激活或凋亡细胞释放的一种亚微米尺度的脂质膜泡。在病理条件下,如在糖尿病和心血管疾病中,血浆中的微泡数量显著增加,微泡水平升高又反过来刺激其他正常细胞而导致损伤,加剧病情发展。尽管前期基础医学研究初步揭示了微泡的产生途径,但单纯医学实验无法使研究更深入。本项目试图从基本物理原理出发提出问题,并借助物理学的最新观测手段,结合基础医学实验深入探讨血管内皮细胞来源微泡的产生机理(包含微泡释放过程自由能的变化以及微泡数量与刺激信号强度的关系等),精确观测微泡形态和尺寸分布并定量阐明它们与微泡内容物的关系,初步探索微泡导致正常细胞损伤的机理(包含微泡内容物的关键作用、微泡导致细胞损伤的直接后果以及微泡与膜融合的自由能变化等)。该项目的完成将为今后确定微泡导致细胞损伤的完整途径提供线索,为研究糖尿病和心血管疾病的发病机制和临床诊断提供理论依据和新思路,为将物理学方法应用于医学研究提供范例。

结项摘要

微泡是激活或凋亡细胞释放的一种亚微米尺度的脂质囊泡。本项目试图从基本的物理原理出发,结合基础医学实验探讨血管内皮细胞来源微泡的产生机理(包含微泡释放过程中的自由能变化以及微泡数量等),观测微泡形态和尺寸分布并定量阐明它们与微泡内容物的关系,初步探索微泡导致细胞损伤的机理,为研究高血压和心血管疾病的发病机制和临床诊断提供理论依据。通过本项目的研究,我们基于Helfrich自发曲率弹性理论阐明了微泡产生途径中物理步骤的自由能变化,分析了分裂时颈端附近膜的曲率满足的连接条件,得到了微泡的平衡形状方程,给出了释放的微泡处于稳定的尺寸范围。我们发现CD144+/CD62E+表型的内皮细胞来源微泡是监测高血压伴高血脂症内皮损伤的重要特异性标记物,发现CD51+内皮细胞微泡水平的显著增高是高血压伴肥胖患者的内皮细胞损伤特征。我们对氯吡格雷治疗高血压患者进行了细胞微泡的分析研究,发现高血压患者CD42b+小血板微泡数明显低于健康人。该结果表明高血压外周血中的小血板微泡对研究血小板微泡在高血压疾病中的病理生理机制以及作为一种新的标志物非常有意义,同时提示氯吡格雷可以降低冠心病的风险是通过抑制小血小板微泡而不是大血小板微泡的产生而实现的。该结果为一些药物(如氯吡格雷)控制高血压和防治并发症的疗效观察提供了科学依据。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
高血压内皮微粒产生的机制和病理生理学作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中国病理生理杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡帅帅;仉红刚
  • 通讯作者:
    仉红刚
CD144 + EMPs/CD62E + EMPs: A couple of new biomarkers to monitor endothelial function in hypertension with hyperlipidemia involved
CD144 EMP/CD62E EMP:几个需要监测的新生物标志物
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Int J Cardiology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Shuai-Shuai Hu;Hong-Gang Zhang;Qiu-Ju Zhang;Rui-Juan Xiu
  • 通讯作者:
    Rui-Juan Xiu
细胞微泡miRNA对内皮细胞的调控
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国病理生理杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李乾豪;仉红刚
  • 通讯作者:
    仉红刚
Circulating CD62P small microparticles levels are increased in hypertension
循环 CD62P 小微粒水平为
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Int J Clin Exp Pathol
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Shuai-Shuai Hu;Hong-Gang Zhang;Qiu-Ju Zhang;Rui-Juan Xiu
  • 通讯作者:
    Rui-Juan Xiu
CD51+ endothelial microparticles as a biomarker of endothelial dysfunction in obese patients with hypertension
CD51内皮微粒作为肥胖高血压患者内皮功能障碍的生物标志物
  • DOI:
    10.1007/s12020-014-0423-7
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Endocrine
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Shuai-Shuai Hu;Hong-Gang Zhang;Qiu-Ju Zhang;Rui-Juan Xiu
  • 通讯作者:
    Rui-Juan Xiu

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其他文献

生物膜弹性的几何理论(英文)
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国科学院研究生院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    欧阳钟灿;涂展春
  • 通讯作者:
    涂展春

其他文献

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利用机器学习发掘力学系统的基本物理规律
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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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