Nrf2/ARE调控的乙二醛酶1在糖尿病脑病防治中的作用及芒果苷的效应和机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81371210
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0902.意识障碍与认知功能障碍
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Diabetic encephalopathy, characterized by impaired cognitive functions, and electrophysiological, neurochemical, and structural abnormalities, is the most common complication of diabetes mellitus in the central nervous system. Its pathogenesis, however, remains incompletely understood due to multiple factors involved in the process. Our previous research confirmed that methylglyoxal, an important intermediate product of glucose metabolism, functioned during the processes of protein glycation, oxidative stress and inflammation under high glucose conditions, whose presence accelerated the progression of diabetic encephalopathy, due to impaired glyoxalase 1 (Glo-1) which is the main detoxicating enzyme for methylglyoxal in human body. Mangiferin, one of the major compounds from Rhizoma Anemarrhenae, was found to inhibit the changes described above through enhancing Glo-1 activity to improve diabetic encephalopathy, whose regulatory mechanism, however, is still unclear. Nrf2/ARE signaling pathway is one of the most important pathways in transcription control of phase II detoxification enzymes. We assume that the damaged Glo-1 may be caused by the Nrf2/ARE signaling pathway. Therefore, in this study, molecular biological methods and patch clamp will be applied for investigating at cellular, brain tissue section and whole-animal levels the regulation of Glo-1 by the Nrf2/ARE pathway under high glucose conditions, as well as antioxidant system and cognitive function. This study is intended to confirm the important role of Nrf2 signaling activation in prevention and treatment of diabetic encephalopathy. Meanwhile, this study is aimed to further elucidate the molecular mechanism of mangiferin in prevention and treatment of diabetic encephalopathy. This study will provide new evidence for clinical prevention and treatment of diabetic encephalopathy and new targets for drug research and development.
糖尿病脑病是糖尿病在中枢最常见的并发症,受到了极大关注,但发病机制复杂。我们前期研究结果证实葡萄糖代谢的中间产物丙酮醛是糖尿病状态下蛋白糖化、氧化应激和炎症三者间的桥梁,加速了糖尿病脑病的发生,这是由于丙酮醛的解毒酶乙二醛酶1(Glo-1)受损所致;中药知母中的单体成分芒果苷能够增强Glo-1的功能而抑制上述变化,从而改善糖尿病脑病,然而其调节机制仍不清楚。Nrf2/ARE通路是机体调控解毒酶的重要通路之一,我们提出Glo-1受损可能是Nrf2/ARE调控的结果。因此,本项目将从整体动物、离体脑片和细胞水平,采用分子生物学、膜片钳等技术,研究高糖状态下Nrf2/ARE通路对Glo-1的调控作用,及其对抗氧化系统和认知功能的影响,证实该通路激活在糖尿病脑病防治中的重要作用;同时,进一步阐明芒果苷防治糖尿病脑病的分子机制,为糖尿病脑病临床防治提供新思路,为防治药物研发提供新靶标。

结项摘要

糖尿病脑病是糖尿病在中枢最常见的并发症,发病机制复杂。我们前期研究结果证实葡萄糖代谢的中间产物丙酮醛是糖尿病状态下发生蛋白糖化、氧化应激和炎症三者间的桥梁,加速了糖尿病脑病的发生,这是由于丙酮醛的解毒酶乙二醛酶1(Glo-1)受损所致。在本项目中,我们提出并证实糖尿病状态下脑内Glo-1功能的下调与Nrf2/ARE信号通路失活密切相关,且Nrf2的磷酸化水平降低介导了高糖状态下中枢神经元中Nrf2/ARE信号通路的失活,PKC失活和MAPK p38和/或GSK-3β激活参与了Nrf2磷酸化水平的降低。该研究的核心观点为Nrf2/ARE/Glo-1通路失活参与了中枢神经元中的损伤,从而引起糖尿病脑病的发生。同时,在高糖培养的原代大鼠海马和大脑皮质神经元中,我们发现中药知母中的单体成分芒果苷可增强Glo-1的功能,与其激活Nrf2/ARE信号通路有关,从而发挥神经元保护作用,这可能是芒果苷防治糖尿病脑病的分子机制之一。而且,在高糖培养的人源性中枢神经元细胞系SH-SY5Y细胞中,我们发现天然产物槲皮素对PKC、MAPK p38及GSK-3β激酶活性的影响参与了Nrf2的磷酸化水平的调节,从而使Nrf2/ARE信号通路激活,这是槲皮素发挥神经保护作用的重要分子机制。此外,我们还发现来源于芸香科柑橘属幼果的天然产物橙皮素对高糖状态下中枢神经元中Glo-1具有诱导作用,与其激活Nrf2/ARE信号通路有关。该项目阐明了Nrf2/ARE/Glo-1信号通路失活在糖尿病脑病发病机制中具有重要作用,而且发现该通路在糖尿病的常见慢性并发症发病过程中具有普适性,为糖尿病慢性并发症的临床防治提供新思路,为防治药物研发提供新靶标;同时,也为药物研发提供了一些有效的候选化合物。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Mangiferin Upregulates Glyoxalase 1 Through Activation of Nrf2/ARE Signaling in Central Neurons Cultured with High Glucose
芒果苷通过激活高葡萄糖培养的中枢神经元中的 Nrf2/ARE 信号传导上调乙二醛酶 1
  • DOI:
    10.1007/s12035-016-9978-z
  • 发表时间:
    2017-08-01
  • 期刊:
    MOLECULAR NEUROBIOLOGY
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Liu, Yao-Wu;Cheng, Ya-Qin;Yin, Xiao-Xing
  • 通讯作者:
    Yin, Xiao-Xing
Activation of mTOR signaling mediates the increased expression of AChE in high glucose condition: in vitro and in vivo evidences
mTOR 信号传导的激活介导高糖条件下 AChE 表达增加:体外和体内证据
  • DOI:
    10.1007/s12035-015-9425-6
  • 发表时间:
    2016-09-01
  • 期刊:
    MOLECULAR NEUROBIOLOGY
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Liu, Yao-Wu;Zhang, Liang;Yin, Xiao-Xing
  • 通讯作者:
    Yin, Xiao-Xing

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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

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          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]
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