气道平滑肌生物力学行为异常与哮喘病理机制关系的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11532003
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    320.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A1002.多尺度力学生物学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Asthma is a major chronic repiraotry disease, yet its etheiology is still unclear. Considering that the airway smooth muscle (ASM) is the end-effector of bronchial airway narrowing that ultimately obstructs pulmonary airflow in ashtmatic patient, we thus propose to take a multi-method and multi-level approach to study alterations of biomechanical behaviors in either normal or asthmatic state, and their implications to astham pathobiology. The specific aims include: 1) To explore the relationship between air pollutants such as PM2.5 and the abnormalities of ASM biomechanical behaviors. 2) To reveal the abnormalities of biomechanical behaviors of ASM cells, expecially those in response to extracellular microenvironment factors (substrate stiffness, stretch and inflammatory factors) and the associated regulatory mechanicams. 3) To elucidate those abnormalities and their roles in airway excessive narrowing with the view point of soft matter rheology such as fluid-solid state transition. 4) To establish a multi-layered mechanical model of the airway wall that is embeded with biomechanical features of ASM, and real-patient based three dimensional models of pulmonary airways for simulation of the airway narrowing process. This proposal is raised to overcome the limitations of studying ASM mechanics at separate and singular level in normal state, thus may enable a more comprehensive and accurate understanding how ASM biomechanical behaviors at different levels participate and mediate the regulation of the multi-layered airway narrowing, as well as their roles in the excessive narrowing of asthmatic airways, and provide insights in seeking new approaches for diagnosis and therapy of asthma based on targeting ASM.
哮喘是一种重大慢性呼吸道疾病,但其病理机制尚无定论。鉴于气道平滑肌是哮喘气道过度缩窄导致呼吸障碍的主要效应器,本项目拟从细胞到器官多层次研究正常和病理状态下气道平滑肌生物力学行为的变化及其与哮喘病理机制的关系,包括:1)探究PM2.5等大气污染物与气道平滑肌生物力学行为异常的关系;2)揭示气道平滑肌细胞生物力学行为异常,特别是其对胞外微环境因素(基质硬度、拉伸刺激和炎症因子)响应的异常及调控机制;3)运用流-固转化等软物质流变学观点解释细胞力学行为异常及其在气道过度缩窄中的作用;4)建立嵌入气道平滑肌的多层气管力学模型和真实气道三维数值模型并数值模拟气道的收缩过程。本项目旨在克服单一层次研究的局限性,系统深入地研究气道平滑肌在不同层次的生物力学行为并揭示其如何参与和介导多层结构气道的收缩功能,为全面解释哮喘气道过度缩窄的病理机制和探索以气道平滑肌为靶点的诊治手段提供科学依据和新的思路。

结项摘要

哮喘是一种重大慢性呼吸道疾病,全球患者超3亿人,但其病理机制并不清楚,至今尚无治愈疗法。气道平滑肌细胞(ASMCs)参与哮喘所有病理过程并且是气道狭窄的终极力学因素。因此,ASMCs的生物力学特性与哮喘病理因素的相互关系是哮喘病理机制中的一个关键科学问题。本项目围绕这一问题,从分子与细胞机制、药物开发与研究方法等方面系统性地开展了以下研究。.1. 在分子与细胞机制方面.1)阐明了哮喘易感基因(ADAM8、ADAM33)作为哮喘治疗新靶点的作用机制;.2)揭示了ASMCs通过胞外基质传递的牵张力建立远程信号交流的机制,为深入认识生理病理条件下气道组织重构现象和机制提供了新的角度;.3)建立了模拟气道凹/凸曲面微环境的新方法,发现了ASMCs在不同曲率凹/凸曲面上表现出不同生物力学行为的现象及其调控机制;.4)阐明了臭氧等环境污染物通过外泌体等调节ASMCs生物力学行为,进而参与哮喘病理机制的途径;.5)建立了嵌入气道平滑肌层的气道组织力学数值模型,获得了气道组织中应力分布不均及其与肌层厚度和刚度的关系。.2..在药物发现/器械开发方面.1)揭示了传统哮喘治疗中药通过活化苦味受体从而舒张ASMCs的机制和基于中药苦味物质的气道舒张剂筛选和发现策略;.2)发现了跨膜蛋白16A在炎症因子作用下引起ASMCs的膜去极化及气道高反应性的作用;.3)揭示了传统针刺疗法刺激产生金属硫蛋白2与ASMCs表面肌动蛋白结合蛋白2结合以舒张ASMCs的作用机制;.4)构建了具有不同层间距的多层结构胶原基底材料和结构稳定且具备抗菌与自愈合功能的表面涂层材料,为气道组织工程材料研发提供了新思路。.3..在方法学方面.1)建立了FRET探针和影像实验技术体系,并发现血小板生长因子活化ASMCs胞内Fyn的现象;.2)构建了一套细胞富集分选芯片系统,并在低丰度循环肿瘤细胞分型检测中得到验证。.本项目的完成对深入认识哮喘病理过程中ASMCs的作用与机制,进而彻底揭示哮喘的发病机制具有重要参考价值,并为探索哮喘等呼吸疾病预防和诊治的新疗法和新技术提供了新的思路和有价值的参考方案。

项目成果

期刊论文数量(68)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(6)
专利数量(3)
Fe2O3纳米颗粒对模拟哮喘气道黏液的流变学性能影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    生物医学工程学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王佳丽;罗明志;刘志伟;金阳;梁帅;刘磊;姜兴茂;邓林红
  • 通讯作者:
    邓林红
Electrochemical enantioselective recognition in a highly ordered self-assembly framework
高度有序自组装框架中的电化学对映选择性识别
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.6b04377
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Analytical Chemistry
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Tao Yongxin;Gu Xiaogang;Yang Baozhu;Deng Linhong;Bao Liping;Kong Yong;Chu Fuqiang;Qin Yong
  • 通讯作者:
    Qin Yong
pH-Controlled drug delivery with hybrid aerogel of chitosan, carboxymethyl cellulose and graphene oxide as the carrier
以壳聚糖、羧甲基纤维素和氧化石墨烯混合气凝胶为载体的pH控制药物递送
  • DOI:
    10.1016/j.ijbiomac.2017.05.064
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    International Journal of Biological Macromolecules
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Wang Ren;Shou Dan;Lv Ouyang;Kong Yong;Deng Linhong;Shen Jian
  • 通讯作者:
    Shen Jian
A study on the tubular composite with tunable compression mechanical behavior inspired by wood cell
受木细胞启发的具有可调压缩力学行为的管状复合材料的研究
  • DOI:
    10.1016/j.jmbbm.2018.09.030
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Zhao Che;Ren Luquan;Song Zhengyi;Deng Linhong;Liu Qingping
  • 通讯作者:
    Liu Qingping
小鼠呼气末CO2分压快速检测方法及其在气道阻力评估中的应用研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    生物医学工程研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙泽;罗明志;陆云;张素娟;邓林红
  • 通讯作者:
    邓林红

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其他文献

胞外基质蛋白与血小板生长因子对气道平滑肌细胞的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    医用生物力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蒋雪梅;徐纪民;龙皎月;邓林红
  • 通讯作者:
    邓林红
基于弯道离心效应的微通道血浆分离芯片的构建
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    医用生物力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邓林红;王雅姝
  • 通讯作者:
    王雅姝
生物医用硅橡胶在不同交联条件下的凝胶时间研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    生物医学工程研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张翼飞;周超;张治国;邓林红
  • 通讯作者:
    邓林红
一种用于膝关节生物力学研究的屈曲运动加载系统
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    生物医学工程学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋爱晶;廖庆丰;李晓芳;邓林红
  • 通讯作者:
    邓林红
人体气道支架的发展与最新研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    常州大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张治国;孙亿民;江晨;李振潇;张翼飞;邓林红
  • 通讯作者:
    邓林红

其他文献

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邓林红的其他基金

机械通气和辅助排痰物理因素对气道黏液流变行为的影响及其对临床气道黏液清除的意义研究
  • 批准号:
    12272063
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目
哮喘气道黏液流变行为变化及其影响因素和临床意义的研究
  • 批准号:
    31670950
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    62.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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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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