小窝蛋白-1介导裸鼹鼠海马神经元低氧耐受的作用及机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31700923
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0903.神经系统结构与功能及异常
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Hypoxia and ischemia are always life-threatening among central nervous system diseases (CNS) and associated with poor clinical and functional outcomes. The responses of Naked mole-rat(NMR) CNS to hypoxia is extremely complex and is not fully understood. Thus, a thorough understanding of the molecular mechanisms that control the CNS hypoxia tolerance would be of great significance to develop hypoxia enhancement therapies for hypoxic-ischemic encephalopathy. In this study, cav-1 was screened by the transcriptome sequencing within the NMR hippocampus after the treatment in hypoxia conditions (O2, 3%) for 12hrs. Immunocytochemistry showed that cav-1 protein levels in NMR hippocampal neurons were significantly decreased during hypoxia conditions. Down-regulation of cav-1 by siRNA resulted in the significantly increasement of hippocampal neuron apoptosis during hypoxia, which were detected by Flow cytometry analysis and Western blotting. These primary results indicated that cav-1 may play critical roles in regulating NMR hippocampal neuron hypoxia tolerance. In this proposal, we aim 1) to further confirm cav-1 protein levles in regulating NMR hippocampal neurons in culterd cell hypoxia model and NMR hypoxia model. And investigate roles of cav-1 in regulating NMR hippocampal neuron hypoxia tolerance.2) to explore the function and mechanisms of cav-1 in NMR hippocampal neuron hypoxia tolerance. 3)to study the expression of cav-1 protein levels in ischemia lesions.Various techniques including immunostaining, lentivirus mediated gene over-expression and down-regulation, nuclear-cytoplasmic fraction extraction, flow cytometry, electrophysiological observation will be used to examine the hypoxia tolerance and mechamisms of NMR hippocampal neurons. This study will reveal the role and mechanisms of cav-1 in regulating NMR hippocampal neurons, which will provide novel therapeutic targets and strategies for the treatment of CNS hypoxia and ischemia diseases.
中枢神经系统缺血缺氧性损伤广泛存在且缺乏有效的防治手段。裸鼹鼠作为一种天然适应低氧的啮齿类动物,其独特的中枢耐低氧特性在生物医学领域有着重要的应用前景,但是其中的生物学机制尚不明确。本课题组利用转录组测序获得了低氧情况下仅在裸鼹鼠海马中表达显著上调而在小鼠海马中无显著差异的分子cav-1。流式细胞仪检测发现,敲减cav-1导致低氧情况下裸鼹鼠海马神经元凋亡水平显著升高,据此提出cav-1介导裸鼹鼠海马神经元低氧耐受的研究假设。本研究将利用裸鼹鼠及小鼠海马神经元、海马组织脑片、低氧刺激的整体模型等,结合人类缺血缺氧性脑病样本,采用慢病毒介导的基因过表达或干扰等分子生物学方法,采用细胞形态学、生化分析、流式细胞术、激光共聚焦成像及钙成像、电生理等检测手段,详细证明上述科学假设并阐明内在的分子机制,有望为中枢神经系统缺血缺氧性疾病防治提供新靶点和思路。

结项摘要

中枢神经系统缺血缺氧性损伤广泛存在且缺乏有效的防治手段。裸鼹鼠作为一种天然适应低氧及高二氧化碳环境的啮齿类动物,但是其中的生物学机制尚不明确,其独特的中枢耐低氧特性在生物医学领域有着重要的应用前景。本项研究期望揭示裸鼹鼠适应低氧环境的生理机制,为解决缺血缺氧性疾病的防治及低氧环境下的生物防御措施提供重要线索。. 利用转录组测序筛选到低氧刺激时裸鼹鼠脑内特异性高表达的分子——Caveolin-1(Cav-1),这是一个在中枢神经系统具有促存活作用的跨膜支架蛋白。为了阐述Cav-1在裸鼹鼠低氧耐受中的生物学作用,首先利用免疫光染色及Western blotting检测发现,Cav-1在裸鼹鼠海马神经元经历低氧刺激时表达显著上调。利用免疫荧光染色、Western blotting及流式细胞术检测发现,在裸鼹鼠神经元中过表达Cav-1能显著促进存其在低氧情况下的耐受能力,而敲除Cav-1则导致低氧情况下裸鼹鼠海马神经元凋亡率显著升高。此外,我们将裸鼹鼠来源LV-Cav-1转染至小鼠海马神经元中进行低氧刺激发现,裸鼹鼠Cav-1可以显著降低低氧情况下小鼠海马神经元的凋亡水平。此外,在裸鼹鼠海马内注射Cav-1过表达或shRNA,然后再进行整体动物低氧刺激,结果发现,Cav-1敲除导致低氧情况下裸鼹鼠海马神经元凋亡水平显著升高,而在小鼠海马中过表达裸鼹鼠来源Cav-1则显著降低了小鼠海马神经元的凋亡水平。进一步利用行为学检测发现,低氧刺激后,过表达Cav-1的裸鼹鼠空间学习记忆能力不受影响,而敲除Cav-1的裸鼹鼠空间学习记忆能力显著降低。低氧刺激后,与对照组相比,在小鼠中过表达Cav-1之后则能提高小鼠的空间学习记忆能力。本研究还初步揭示了HIF-1α调控Cav-1来介导裸鼹鼠海马神经元低氧耐受,为今后进一步探索裸鼹鼠Cav-1介导其海马神经元低氧耐受的机制指明了方向,也为寻找人类缺氧性疾病的基础医学研究提供了潜在的重要的线索。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
普通级封闭群裸鼹鼠种群的建立及其生物学特性的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国实验动物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨文静;崔淑芳
  • 通讯作者:
    崔淑芳
裸鼹鼠海马神经元纯化模型建立及其低氧耐受特性机制的初步研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    实验动物与比较医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨文静
  • 通讯作者:
    杨文静
HIF-1 alpha contributes to hypoxia adaptation of the naked mole rat
HIF-1α有助于裸鼹鼠的缺氧适应
  • DOI:
    10.18632/oncotarget.22767
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Oncotarget
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiao Bang;Wang Shiyong;Yang Guoshi;Sun Xiaoxi;Zhao Shanmin;Lin Lifang;Cheng Jishuai;Yang Wenjing;Cong Wei;Sun Wei;Kan Guanghan;Cui Shufang
  • 通讯作者:
    Cui Shufang
The microbiota in the intestinal and respiratory tracts of naked mole-rats revealed by high-throughput sequencing
高通量测序揭示裸鼹鼠肠道和呼吸道微生物群
  • DOI:
    10.1186/s12866-018-1226-4
  • 发表时间:
    2018-08-22
  • 期刊:
    BMC Microbiology
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Cong W;Xing J;Feng Y;Wang J;Fu R;Yue B;He Z;Lin L;Yang W;Cheng J;Sun W;Cui S
  • 通讯作者:
    Cui S
Transcriptome sequencing of the naked mole rat (Heterocephalus glaber) and identification of hypoxia tolerance genes
裸鼹鼠(Heterocephalus glaber)转录组测序及耐缺氧基因鉴定
  • DOI:
    10.1242/bio.028548
  • 发表时间:
    2017-12-15
  • 期刊:
    Biology Open
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Xiao B;Li L;Xu C;Zhao S;Lin L;Cheng J;Yang W;Cong W;Kan G;Cui S
  • 通讯作者:
    Cui S

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其他文献

咪康唑与纤维蛋白协同促进神经球分化为成髓鞘样细胞
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    神经解剖学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔学文;周焕高;陈平波;杨文静;龚爱华;张志坚;陈谦
  • 通讯作者:
    陈谦
基于事件图的在线事件检索
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中文信息学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨文静;邱泳钦;李思旭;李锐;王斌
  • 通讯作者:
    王斌
一种笼形超分子主体化合物Cryptophane E的合成与表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    材料导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨文静;龙海平;杨建春;高放;黎学明;孔令峰
  • 通讯作者:
    孔令峰
受盐层影响的前陆褶皱-冲断带构
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    石油学报, 26(4): 1-4, 2005.7
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    余一欣; 汤良杰; 王清华;杨文静
  • 通讯作者:
    杨文静
SHH缓释纤维蛋白支架移植促大鼠脊髓损伤的修复
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    神经解剖学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔学文;张竞新;许艺荠;张雪松;刘义灏;张志坚;陈谦;杨文静
  • 通讯作者:
    杨文静

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

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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]
          K --> L[研究结束]
      
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