基于MAPK和β-catenin/BMP信号通路探讨天然药物对感染性骨疾病骨生长重建的调控机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81672190
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0606.骨、关节、软组织感染
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Our previous studies have found that LPS and IL-1 induced the inhibition of osteoblast differentiation and the apoptosis in MC3T3-E1 osteoblasts; at the same time, LPS also promoted preosteoclast differentiation into mature osteoclasts, and enhance bone resorption of the differentiated osteoclast. We also found that quercetin, a flavonoid, significantly triggered the apoptosis and inhibited osteoclastic formation and bone resorption in LPS-induced osteoclasts through the activation of JNK pathway; meanwhile quercetin reversed the inhibition of osteogenesis gene expression induced by LPS/IL-1 through inhibition of JNK and enhancement of Wnt/beta-catenin signaling pathway in osteoblasts. But with the increase of dose, the risk of inhibiting osteoblast proliferation aroused. Icariin, a herbal drug, also reversed the apoptosis and the inhibition of osteogenesis related genes of osteoblasts induced by LPS in our studies. .In future project when exposed to LPS/IL-1 for an indicated periods, either osteoclasts or osteoblasts were treated with natural plant medicines including icariin, astragaloside IV, oleanic acid or diosgenin, and cell functions were observed. The expression of osteoclastogenesis or osteogenesis related genes, the phosphorylation and signaling proteins of Wnt/β-catenin、Smad/BMPs、MAPK and NF-κB were measured using real-time QPCR and western blot analysis. Co-culture with osteoclasts and osteoblasts, cells were treated with LPS/IL-1 and natural plant medicines. Effects of natural plant medicines on cells interactions between osteoclasts and osteoblasts were assessed. Administration of natural medicines treated into rats subjected to osteomyelitis; we evaluated the formation of osteoclasts or osteoblasts of staining skull, the inflammatory factors and signaling proteins in rats. Our project will explore potential natural medicine system to improve inflammatory bone regeneration and bone remodeling, and provide new way for the treatment of inflammatory bone disease.
前期研究发现LPS和IL-1抑制成骨细胞分化和促成骨细胞凋亡;同时LPS促进破骨前体细胞分化,并增强已分化的破骨细胞骨吸收。发现槲皮素通过激活JNK通路抑制LPS诱导源性破骨细胞的活性并致破骨细胞凋亡;槲皮素又通过抑制JNK、激活Wnt/β-catenin通路逆转LPS/IL-1对成骨细胞相关基因表达的抑制。随着剂量增加,槲皮素有抑制成骨细胞增殖的风险。还发现淫羊藿甙逆转LPS促成骨细胞凋亡及对成骨相关基因的抑制。项目以天然植物性药物处理LPS/IL-1介导破骨/成骨细胞,观察破骨/成骨细胞的活性、相关因子表达及Wnt/β-catenin、Smad/BMPs、MAPK及NF-κB活性水平。对LPS/IL-1 介导细胞共培养和大鼠骨髓炎模型,采用天然植物性药物处理,观察破骨/成骨细胞形成、炎症因子及相关信号蛋白表达。探讨改善炎症性骨生长重建的天然药物系统,必将为感染性骨疾病的治疗提供新思路。

结项摘要

骨髓炎易造成炎症性骨溶解、骨不愈合。前期发现槲皮素通过激活JNK通路抑制LPS诱导源性破骨细胞的活性并致破骨细胞凋亡;槲皮素又通过抑制JNK、激活Wnt/β-catenin通路逆转LPS/IL-1对成骨细胞相关基因表达的抑制。随着剂量增加,槲皮素有抑制成骨细胞增殖的风险。项目在LPS/ IL-1介导破骨/成骨细胞分化过程中,并采用槲皮素、黄芪甲甙等治疗,探讨LPS/IL-1导致骨形成失平衡确切机制及天然药物改善炎症介质引起骨丢失的作用和它们对Wnt/β-catenin、Smad/BMPs、MAPK及NF-κB的活性水平影响。主要的研究发现:①黄芪甲甙 (Astragaloside IV) 在体外具有恢复LPS抑制下成骨细胞分化和成骨活性的作用机制;同时黄芪甲甙具有抑制LPS对破骨细胞分化和骨吸收的作用机制。②槲皮素(Quercetin)、黄芪甲甙在体外具有抑制IL-1 α促破骨细胞分化和骨吸收的作用。③淫羊藿甙(Icariin)治疗具有逆转LPS促成骨细胞凋亡及对成骨相关基因的抑制的作用机制。④槲皮素和黄芪甲甙治疗LPS炎症模型小鼠:发现体内小剂量天然药物不能减轻炎症性骨溶解。相关高剂量天然药物治疗LPS/IL-1炎症小鼠的研究继续开展中。研究为槲皮素和黄芪甲甙治疗炎症性骨疾病能够改善骨重建和代谢提供依据。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Protective Effects of Pretreatment with Quercetin Against Lipopolysaccharide-Induced Apoptosis and the Inhibition of Osteoblast Differentiation via the MAPK and Wnt/β-Catenin Pathways in MC3T3-E1 Cells (Retracted article. See vol. 57, pg. 51, 2023)
槲皮素预处理对脂多糖诱导的细胞凋亡的保护作用以及通过 MAPK 和 Wnt/β-连环蛋白途径抑制 MC3T3-E1 细胞中成骨细胞分化的作用
  • DOI:
    10.1159/000481978
  • 发表时间:
    2017-01-01
  • 期刊:
    CELLULAR PHYSIOLOGY AND BIOCHEMISTRY
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Guo, Chun;Yang, Rui-Juan;Liu, Yu-zhen
  • 通讯作者:
    Liu, Yu-zhen
白细胞介素-1β、肿瘤坏死因子α及基质金属蛋白酶13在骨性关节炎中的表达及相关性
  • DOI:
    10.13820/j.cnki.gdyx.20170802.006
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    广东医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄媛霞;徐海斌;郭春
  • 通讯作者:
    郭春
IL-1β和MMP-13在兔骨关节炎模型软骨和滑液中的表达
  • DOI:
    10.7652/jdyxb201704008
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    西安交通大学学报(医学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄媛霞;徐海斌;郭春
  • 通讯作者:
    郭春

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其他文献

人TIPE2基因启动子的鉴定及其表达调控区域的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    山东大学学报(医学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈洁;宋永红;王淑荣;韩振龙;姜学兵;李国盛;郭春;张利宁;石永玉
  • 通讯作者:
    石永玉
Synthesis of glucuronic acid derivatives via the efficient and selective removal of aC6 methyl group
高效选择性脱除αC6甲基合成葡萄糖醛酸衍生物
  • DOI:
    10.1016/j.tetlet.2016.12.055
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Tetrahedron Letters
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    侯状;郭春
  • 通讯作者:
    郭春
Control and Behavior Prediction of Personnel Evacuation in Underground Ventilation Equipment Room on Fire
地下通风机房火灾人员疏散控制与行为预测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭春
  • 通讯作者:
    郭春
混合逆狄利克雷分布的变分学习及应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    电子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赖裕平;周亚建;丁洪伟;郭玉翠;郭春;杨义先
  • 通讯作者:
    杨义先
成贵铁路白杨林高瓦斯隧道施工通风效果分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    现代隧道技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张云龙;郭春;徐建峰;郭雄;杨家松;辜文凯;张光荣
  • 通讯作者:
    张光荣

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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