世居高原藏族脑结构和功能适应神经影像及相关基因机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81471630
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    73.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H2701.磁共振成像
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Hypoxic adaptation is of critical importance for human survival at High altitude (HA). Tibetan natives at HA have developed optimal adaptations in the circulation, respiration, and blood systems. However, how the brain in Tibetan natives through modulating its structures and functions to regulate the activities of these systems remain still unclear. In recent years, the most important progress is the clarification of the mechanisms underlying Tibetan's adaptation to HA, showing the EPAS1, EGLN1 and PPARA gene SNPs were related to HA adaption. In the present study, multiple MRI data were first used to study brain gray matter and white matter volumes, cortical thickness, resting-state and task-activated neuronal activity, and structural and functional networks in Tibetan natives at Qinghai-Tibet Plateau. Control subjects were matched lowland Tibetan natives. Second, the correlations between SNPs of EPAS1, EGLN1 and PPARA gene and brain modifications were analyzed. Finally, two SNPs, which showing most correlations with Tibetan native brain modifications, were mutated in mice. These gene mutant mice were used for verifying brain modifications in Tibetan native, detecting the constructions of cells and blood vessels in the brain, and exploring the signal pathway that regulating neurogenesis and angiogenesis. The present study will clarify brain modifications and the mechanisms underlying these alterations in Tibetan native under HA hypoxia environ in the organ, tissue, and molecular level.
高原低氧适应关系到高原人类的生存。世居高原藏族在循环、呼吸和血液系统获得了最佳适应。然而,脑如何重塑来调节这些系统的活动目前尚不清楚。近年高原研究最重要进展是揭示了藏族适应的遗传学机制,发现EPAS1、EGLN1和PPARA基因单核苷酸多态性(SNP)与高海拔低氧适应有关。本项目首先采集多模态脑磁共振数据,通过与匹配的世居低海拔藏族比较,观察世居高原藏族脑灰质和白质体积、皮层厚度、静息态和任务态局部神经细胞活动及结构和功能网络的重塑特征;其次,分析候选EPAS1、EGLN1和PPARA基因SNP与重塑脑区结构和功能的相关性;最后,选择与高原藏族脑重塑相关性最显著的2个SNP,制备单基因和双基因突变小鼠模型,用来验证人体脑研究结果,并探讨皮质和髓质内细胞和血管构筑及调控神经和血管发生的分子信号通路。本项目将在器官、组织和分子水平揭示世居高原藏族低氧脑适应性重塑的特征及其基因调节机制。

结项摘要

近年高原研究最重要进展是揭示了藏族适应的遗传学机制,发现EPAS1、EGLN1 和PPARA 基因单核苷酸多态性(SNP)与高海拔低氧适应有关。然而,这些基因如何作用于脑目前尚不清楚。首先,本项目采集多模态脑磁共振数据,与世居低海拔藏族比较,观察世居高原藏族脑灰质和白质体积、皮层厚度、静息态和任务态局部神经细胞活动及结构和功能网络的适应性重塑特征。其次,根据文献选择EPAS1、EGLN1和PPARA的突变60个SNP与重塑脑区结构和功能的相关性。最后,选择高原藏族基因型频率分布高,并与脑区,尤其是与岛叶和视觉皮层重塑相关最显著的2个SNP位点,制备单基因和双基因小鼠突变模型,用来验证人体脑研究结果,并探讨皮质和髓质内细胞和血管构筑及调控神经发生和血管形成的分子信号通路。本研究发现基因和环境共同作用的脑区主要是岛叶、视觉皮层和扣带前回;高原适应优势基因型与皮层厚度和体积正相关;环境对皮层的作用远远大于基因的作用;环境和基因的作用相反,即环境损害,而优势基因型保护脑结构。该研究揭示了高原环境下,脑在低氧通路相关基因突变作用下导致了结构和功能上的重塑,这些重塑与调节高原环境特殊的心肺功能有关。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Alteration of Spontaneous Brain Activity After Hypoxia-Reoxygenation: A Resting-State fMRI Study
缺氧-复氧后自发脑活动的改变:静息态功能磁共振成像研究
  • DOI:
    10.1089/ham.2016.0083
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    High Altitude Medicine & Biology
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Zhang Jiaxing;Chen Ji;Fan Cunxiu;Li Jinqiang;Lin Jianzhong;Yang Tianhe;Fan Ming
  • 通讯作者:
    Fan Ming
Cortical Thickness of Native Tibetans in the Qinghai-Tibetan Plateau
青藏高原藏族人的皮质厚度
  • DOI:
    10.3174/ajnr.a5050
  • 发表时间:
    2017-03
  • 期刊:
    American Journal of Neuroradiology
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Wei W.;Wang X.;Gong Q.;Fan M.;Zhang J.
  • 通讯作者:
    Zhang J.
Characteristics of EEG activity during high altitude hypoxia and lowland reoxygenation.
高原缺氧和低地复氧过程中的脑电活动特征
  • DOI:
    10.1016/j.brainres.2016.07.013
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Brain Research
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Zhao Jin-Ping;Zhang Ran;Yu Qian;Zhang Jia-Xing
  • 通讯作者:
    Zhang Jia-Xing
Long-term acclimatization to high-altitude hypoxia modifies interhemispheric functional and structural connectivity in the adult brain.
长期适应高海拔缺氧会改变成人大脑半球间的功能和结构连接。
  • DOI:
    10.1002/brb3.512
  • 发表时间:
    2016-09
  • 期刊:
    BRAIN AND BEHAVIOR
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Chen, Ji;Li, Jinqiang;Han, Qiaoqing;Lin, Jianzhong;Yang, Tianhe;Chen, Ziqian;Zhang, Jiaxing
  • 通讯作者:
    Zhang, Jiaxing
Regional cerebral blood flow in natives at high altitude: An arterial spin labeled MRI study
高海拔地区当地人的局部脑血流:一项动脉自旋标记的 MRI 研究。
  • DOI:
    10.1002/jmri.25996
  • 发表时间:
    2018-09
  • 期刊:
    J Magn Reson Imaging
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiaochuan Wang;Wenping Wei;Fengjuan Yan;Shanhua Li;Jianzhong Lin;Jiaxing Zhang
  • 通讯作者:
    Jiaxing Zhang

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    --
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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AI项目解读示例

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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