脑创伤后内质网与线粒体交互作用在神经稳态调控中的作用及机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81671902
  • 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:
    H1701.创伤
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The crosstalk between endoplasmic reticulum (ER) and mitochondria (Mito) is the fundamental subcellular responses for cell survival, but its role in secondary brain injury after TBI remains unknown. Our preliminary data showed that there was a dynamic change in the ER and Mito crosstalk in neural cell, and theses changes were correlated with unfolded protein response (UPR) after TBI. We hypothesized that the ER and Mito crosstalk could affect mitochondrial calcium and activate UPR different signaling pathways, by which it is involved in secondary brain injury. By labelling ER and Mito with markers transfected by lentivirus, the dynamic changes of ER and Mito crosstalk after TBI are detected in vitro and in vivo, by using the two-photon microscopy, subcellular separation and purification, immunofluorescence staining, and western-blot. These changes are further verified in human brain tissue. The role of ER and Mito crosstalk in secondary brain injury are further investigated by manipulating its crosstalk, knocking down functional protein. Finally, by investigating Mito calcium concentration, respiratory metabolism, oxidative stress and UPR signaling pathway, these could indicate its fundamental roles in the pathogenesis and regulation of neural homeostasis after TBI. These results could lay the ground work for novel therapeutic strategy for TBI treatment.
内质网(ER)和线粒体(Mt)交互作用是细胞存活的关键亚细胞反应,它与脑创伤(TBI)后继发性脑损害关系密切,但其机制尚不明确。我们预实验发现:TBI后神经细胞内两者交互反应呈现特征性变化并和未折叠蛋白反应(UPR)相关。因此有理由认为:两者交互反应可影响线粒体内Ca2+浓度并差异性激活UPR相关信号通路,导致继发性脑损害。本项目拟利用小鼠细胞、脑片和动物损伤模型,通过慢病毒转染荧光标记ER和Mt,利用双光子显微镜、亚细胞结构分离和纯化、免疫染色、蛋白定量等方法,动态观察两者交互反应变化;通过慢病毒转染改变ER和Mt交互反应、敲低内质网线粒体相关膜上关键功能蛋白,分别在细胞、组织及动物整体水平分析其参与继发脑损害的作用和途径;结合测定Mt内Ca2+浓度、呼吸代谢功能、氧化应激反应、UPR不同信号通路,明确其参与脑损害和调解神经稳态的分子机制和意义,为探索继发性脑损害干预新靶点提供实验依据。

结项摘要

内质网(ER)和线粒体(Mt)交互作用是细胞存活的关键亚细胞反应,但在脑外伤(TBI)后继发性脑损害中的作用及机制不明。本课题组在本项国家自然科学基金的资助下,利用细胞、脑组织和小鼠TBI损伤模型,通过慢病毒转染标记,亚细胞结构分离和纯化、免疫染色、蛋白定量等方法,初步探明了ER和Mt在TBI后神经稳态调控中的作用及可能机制,具体研究结果如下:(1)TBI后急性期神经细胞ER和Mt交互作用呈现动态变化,于伤后6小时达到高峰;(2)神经细胞ER和Mt交互作用的增强与线粒体氧化应激过度、内质网应激增强和未折叠蛋白反应过度以及NLRP1炎性小体介导的神经炎性反应的增强密切相关;(3)ER与Mt交互作用的增强还会导致Caspase12依赖的内质网应激介导的细胞凋亡反应;(4)通过沉默Pacs2表达而减少TBI后神经细胞ER和Mt的交互作用,可减少内质网钙离子向线粒体转移和线粒体钙超载,减轻内质网应激、UPR反应和NLRP1炎性小体介导的神经炎性反应,最终减轻血脑屏障的渗漏和内质网应激介导的细胞凋亡,并促进神经功能的恢复。上述实验结果已先后发表在:Brain Res.,Neural Regen Res.,Chin Med J., Front Cell Neurosci., Cell Mol Neurobiol.,和中华神经外科杂志上,并获国家实用新型专利2项。基于上述研究结果,课题负责人晋升主任医师,培养硕士研究生2名。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Administration of Tauroursodeoxycholic Acid Attenuates Early Brain Injury via Akt Pathway Activation
牛磺熊去氧胆酸通过激活 Akt 通路减轻早期脑损伤
  • DOI:
    10.3389/fncel.2017.00193
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Frontiers in Cellular Neuroscience
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Sun D;Gu G;Wang J;Chai Y;Fan Y;Yang M;Xu X;Gao W;Li F;Yin D;Zhou S;Chen X;Zhang J
  • 通讯作者:
    Zhang J
颅脑损伤患者院前救治的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中华神经创伤外科电子杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈心;施明明;柴艳;岳树源;张建宁
  • 通讯作者:
    张建宁
儿童缺血型烟雾病合并 后循环病变与梗死的关系研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中华神经外科
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    施明明;陈心;魏伟;岳树源;张建宁
  • 通讯作者:
    张建宁
Risk factors for corticosteroid insufficiency during the sub-acute phase of acute traumatic brain injury
急性创伤性脑损伤亚急性期皮质类固醇不足的危险因素
  • DOI:
    10.4103/1673-5374.272611
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Neural Regeneration Research
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Chen Xin;Chai Yan;Wang Shao-Bo;Wang Jia-Chong;Yue Shu-Yuan;Jiang Rong-Cai;Zhang Jian-Ning
  • 通讯作者:
    Zhang Jian-Ning
外视镜在神经外科中的应用和展望
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中华神经 外科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈心;岳树源
  • 通讯作者:
    岳树源

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其他文献

颅脑损伤后危重症疾病相关皮质类固醇不足的诊疗进展
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  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张建宁
CBL结合PBL教学模式在肿瘤科留学生临床教学中的应用
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈心;张 亮;杨树源;赵建晴;李耀华;杨新宇;张建宁;雷平
  • 通讯作者:
    雷平
颅脑损伤后不同剂量糖皮质激素应用对大鼠继发性脑损伤和死亡率的影响
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    2013
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    中华神经医学杂志
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    张建宁
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    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中华神经外科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邓全军;陈心;柴艳;赵子龙;雷平;江荣才;张建宁
  • 通讯作者:
    张建宁

其他文献

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陈心的其他基金

脑创伤后NETs介导免疫血栓反应在脑微循环障碍中的作用机制研究
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    82271399
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糖皮质激素抵抗介导的小胶质细胞过度激活在脑外伤后CIRCI发病中的作用机制研究
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    2013
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颅脑损伤后急性期CIRCI的发病机理与治疗研究
  • 批准号:
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    21.0 万元
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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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