含半胱氨酸残基蛋白介导1-溴丙烷中枢神经毒性的机制研究

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基本信息

  • 批准号:
    81202245
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H3007.卫生毒理
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

1-Bromopropane(1-BP),an alternative to ozone-depleting solvents,was largely produced and wildly used for adhesives,aerosol products,metal,electronics, and precision cleaning. It is well documented that exposure to 1-BP causes neurotoxic effects in both experimental animals and humans.Several lines of evidences suggest the hippocampus as a potential target of 1-BP neurotoxicity in the central nerve system (CNS).However,the molecular basis and mode of action of 1-BP-induced neurotoxicity in the CNS remain to be elucidated.Considering that 1-BP is an electrophilic haloalkane and its primary macromolecular targets are nucleophilic sulfhydryl thiolate groups on cysteine residues of protein,detection of alteration in expression and function of these cysteine-containing proteins will contribute to the knowledge of mechanism underlying 1-BP-induced neurotoxicity in the CNS.We have hypothesized that 1-BP intoxication causes cumulative hippocampal damage by forming adducts with nucleophilic cysteine sulfhydryl groups on critical hippocampal proteins. To determine the cumulative effects of 1-BP on the cysteine-containing proteome of hippocampus and to understand their roles in the 1-BP-induced neurotoxicity in the CNS,we exposed male F344 rats to 1-BP at 0, 400, or 1000 ppm for 8 h/day for 1 week or 4 weeks by inhalation and quantitated changes in cysteine-containing proteins using cleavable isotope-coded affinity tagging (ICAT) and matrix-assisted laser-desorption ionization time-of-flight mass spectrometry(MALDI-TOF-TOF/MS).ICAT analysis uses a sulfhydryl-specific tag to identify and quantitate cysteine-containing proteins.The hippocampal proteins of each experimental group were labeled with either light (control) or heavy (1-BP exposure) ICAT reagent.Morris water maze (MWM)was employed to investigate the change of hippocampal function in spatial learning and memory after 1-BP exposure.Statistical analysis was ran to identify hippocampal cysteine-containing proteins which showed dose-dependent and/or time-course alteration with 1-BP exposure.Western blotting and immunohistochemistry were conducted to confirm the alteration of hippocampal cysteine-containing proteins after 1-BP exposure using rat hippocampal samples.On the other hand,neuron cells were cultured and SiRNA was used to explore the function of candidate cysteine-containing proteins selected by statistical analysis.Finally,candidate biomarkers will be validated in 1-BP-exposed workers in epidemiological investigation.This study will uncover the primary alteration of hippocampal cysteine-containing proteins after 1-BP exposure and understand their roles in 1-BP-induced neurotoxicity in the CNS, as well as their relationships with secondary adverse effects in 1-BP neurotoxicity. Furthermore,this study also provides the possibility to develop cysteine-containing proteins as sensitive biomarkers for 1-BP neurotoxicity in the CNS,and to provide new targets for early prevention and clinical treatment.
1-溴丙烷(1-BP)作为臭氧层破坏溶剂的替代溶剂在国内外被大量生产和使用,职业接触人数众多,神经中毒病例层出不穷,对其神经毒性分子机理的深入研究迫在眉睫。含半胱氨酸残基蛋白是1-BP的初始效应分子,其表达和功能的改变与1-BP的中枢神经毒性密切关联。为明确含半胱氨酸残基蛋白介导1-BP中枢神经毒性的机制,本课题通过吸入染毒制作1-BP中枢神经毒性动物模型,Morris水迷宫检测大鼠海马区功能变化,ICAT定量分析1-BP的初始靶向含半胱氨酸残基蛋白,筛选与1-BP暴露呈剂量和时间依赖关系的关键蛋白,蛋白印迹和免疫组化确认,SiRNA技术在细胞水平研究蛋白功能,最终在1-BP暴露人群中进行验证。本研究将揭示1-BP的初始靶向含半胱氨酸残基蛋白,阐明其表达和功能的改变与1-BP中枢神经毒性的关系,探讨关键靶蛋白作为1-BP神经毒性早期损害的敏感生物标志物,为早期预防和临床药物治疗提供新靶点。

结项摘要

1-溴丙烷(1-BP)作为臭氧层破坏溶剂的替代溶剂其神经毒性机制尚待阐明。本课题吸入染毒制作1-BP神经毒性动物模型,ICAT和磷酸化蛋白质组学分析1-BP靶向含半胱氨酸残基和磷酸化蛋白,筛选与1-BP呈剂量和时间依赖关系的关键蛋白,最终在1-BP暴露人群中验证。发现(1)动物实验:通过Pro-Q Diamond染色法和2D-DIGE辨认26个差异表达的磷酸化蛋白;质谱鉴定18个上调和8个下调蛋白。参与生物过程包括刺激反应、代谢、凋亡信号等。9个蛋白的表达与1-BP呈剂量-反应和剂量-时间依赖关系。Mn2+-Phos-tag SDS-PAGE确认14-3-3 θ的差异表达。蛋白印迹发现1-BP引起Bax蛋白在线粒体内高表达,但在细胞浆中低表达;1-BP引起cytochrome C蛋白在细胞浆中高表达而在线粒体中低表达。TUNEL发现1-BP在1000 ppm引起海马区TUNEL阳性细胞数量增加。(2)细胞实验:1-BP引起HA细胞凋亡率的显著性提高。(3)人群研究:对深圳市某企业发生的群体性1-BP职业性中毒事故进行调查发现该企业使用含1-BP的清洗剂进行超声波作业,导致4名工人在接触1-BP后均出现周围神经系统损害。检测结果显示清洗房空气中1-BP的短时间接触浓度为1 038.8~1 466.1 mg/m3,时间加权平均浓度为371.5~654.1 mg/m3;1-BP清洗剂顶空气中1-BP相对百分比为97.1%。清洗房作业工人班后尿中1-BP水平为25.50~155.64 μg/L。4例病例均为男性,均接触高水平1-BP,接触时间为9~11个月。临床表现主要有不同程度的感觉、运动障碍,主要症状为渐进性加重的肢体麻木、乏力,以下肢多见,可伴有步态不稳。体格检查可见双下肢肌力减弱;双下肢或四肢痛觉和触觉减退,位置觉和振动觉减退;双侧跟腱反射多呈减弱或消失;1例病例出现感觉性共济失调。神经-肌电图检查均存在不同程度的周围神经损害,以运动和感觉神经传导速度减慢多见,且轴索和髓鞘的损害均可见。依据GBZ/T 247—2013均诊断为职业性慢性1-溴丙烷中毒性周围神经病。本研究阐明1-BP通过抑制海马区抗凋亡分子作用而引起凋亡相关的神经毒性;筛选到的与1-BP呈现剂量和时间依赖关系的磷酸化蛋白质可作为1-BP神经毒性的分子标志物,并作为早期预防和临床药物治疗提供新靶点。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(5)
专利数量(0)
职业性慢性1-溴丙烷中毒事故处置
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国职业医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑倩玲;余新天;黄振烈;何坚
  • 通讯作者:
    何坚
Hippocampal phosphoproteomics of F344 rats exposed to 1-bromopropane
暴露于 1-溴丙烷的 F344 大鼠的海马磷酸蛋白质组学
  • DOI:
    10.1016/j.taap.2014.10.016
  • 发表时间:
    2015-01-15
  • 期刊:
    TOXICOLOGY AND APPLIED PHARMACOLOGY
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Huang, Zhenlie;Ichihara, Sahoko;Ichihara, Gaku
  • 通讯作者:
    Ichihara, Gaku
microRNA检测技术及其在神经系统疾病中研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国职业医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾丽海;贾肖辉;李道传;黄振烈
  • 通讯作者:
    黄振烈
职业性慢性1-溴丙烷中毒性周围神经病4例临床分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国职业医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何坚;郑倩玲;黄振烈;黄永顺
  • 通讯作者:
    黄永顺
脑水肿动物模型制备及其应用研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国职业医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾丽海;赖关朝;胡前胜;黄振烈
  • 通讯作者:
    黄振烈

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其他文献

应用iTRAQ标记结合2DLCMS-MS分析慢性苯中毒患者血清蛋白质组
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国职业医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄振烈;黄明;郎丽;郭义曹;王海兰;黄汉林;夏丽华;邱新香;陈慈珊;陈嘉斌;陈甦生;梁伟辉
  • 通讯作者:
    梁伟辉
ラットにおける1-BPの亜急性と亜慢性吸入暴露によって神経新生への影響
亚急性和亚慢性吸入 1-BP 对大鼠神经发生的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    張霊逸;永井拓;山田清文;衣斐大祐;市原佐保子;サブラマニアンカビアラサン;黄振烈;モヒデインサハブディン;内藤久雄;市原学
  • 通讯作者:
    市原学
Hereditary Motor Sensory Neuropathy (HMSN)の広がり
遗传性运动感觉神经病 (HMSN) 的传播
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
    臨床神経学 49
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    シェイクモヒディーン・サハブディーン;市原佐保子;黄振烈;張霊逸;スブラマニアン・カビアラサン;市原学;中川正法
  • 通讯作者:
    中川正法
プロテオミクス技術を用いた1-ブロモプロパンによる中枢神経障害に関連するタンパク質の探索日本ヒトプロテオーム機構
利用蛋白质组学技术寻找与 1-溴丙烷引起的中枢神经系统损伤相关的蛋白质 Japan Human Proteome Organization
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    安藤知沙;市原佐保子;葛谷憲太郎;常杰;黄振烈;市原学;及川伸二
  • 通讯作者:
    及川伸二
1-プロモプロパンに曝露されたラットにおける脳海馬蛋白のプロテオミクス解析
1-丙丙烷暴露大鼠脑海马蛋白的蛋白质组学分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄振烈;市原佐保子;及川伸二;常傑;張霊逸;スブラマニアン・カビアラサン;シェイクモヒディーン・サハブディーン;市原学
  • 通讯作者:
    市原学

其他文献

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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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