VTA-NAc多巴胺能通路组蛋白修饰在老年小鼠全麻后苏醒延迟中作用的研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81860204
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    35.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0902.意识障碍与认知功能障碍
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Delayed recovery from general anesthesia tends to occur in aged patient. Except lower metabolism, aging-associated alteration in the brain is also one of the leading reasons. However, the underlying mechanisms are not well understood. Our preliminary data indicated that dopamine signaling in the ventral tegmental area (VTA)-nucleus accumbens (NAc) pathway plays a crucial role in modulating the process of arousal from general anesthesia. Moreover, aging-related alteration of histone modification can induce the changes of protein expression and function in the dopaminergic system in the brain. Therefore, we propose that the alteration of histone modification in the VTA-NAc dopamine pathway is a novel molecular mechanism underlying delayed recovery from general anesthesia in aged patient. To test this hypothesis, we will conduct a serial experiments in the animal model. ①We will observe the changes in dopamine-associated genes and proteins expression, and the modulation to propofol and isoflurane anesthesia in the VTA-NAc dopamine pathway in aged mice. ②Using in vivo CRISPR/Cas9 approaches, we will analyze the role of aging-related alterations of VTA-NAc dopaminergic system in the delayed recovery from general anesthesia. ③Using CRISPR/Cas9 to knock out the genes of histone-modifying enzymes, further study will be implemented to determine whether aging-related alterations in histone modification are the upstream molecular mechanism of the aforementioned alteration in the VTA-NAc dopaminergic system. Together, this work will stepwise probe the neural and molecular mechanisms underlying delayed recovery from general anesthesia in age mice, thereby providing important information for development of novel general anesthesia and safer strategies applicable to aged patients.
老年患者全身麻醉后常发生苏醒延迟,除代谢减慢外,大脑的老年化改变也是主要原因之一,但其中具体机制不明。我们的前期研究发现中脑腹侧被盖区(VTA)-伏隔核(NAc)多巴胺能通路对全麻觉醒发挥着重要的调控作用。而组蛋白修饰的老年化改变可导致多巴胺能系统蛋白表达及功能的变化,提示VTA-NAc多巴胺通路组蛋白修饰的改变可能是老年人全麻后苏醒延迟的重要分子机制。为验证这一假设,本研究拟:①观察老年小鼠VTA-NAc通路多巴胺能系统基因与蛋白表达、以及对丙泊酚和异氟醚全麻觉醒调控作用的变化;②通过在体CRISPR/dCas9分析通路中多巴胺能系统改变在老年小鼠全麻后苏醒延迟中的作用;③通过敲除组蛋白修饰酶基因,进一步明确组蛋白修饰的改变是否为上述多巴胺系统变化的上游分子机制。由此逐级探讨老年小鼠全麻后苏醒延迟的神经及分子机制,为开发适合老年人的全麻药以及寻求更加安全的老年全麻方案提供理论支持。

结项摘要

老年患者全身麻醉后常发生苏醒延迟,除代谢减慢外,大脑的老年化改变也是主要原因之一,但其中具体机制不明。中脑腹侧被盖区(VTA)-伏隔核(NAc)多巴胺能通路在睡眠-觉醒过程中发挥着重要的调控作用;同时,组蛋白修饰的老年化改变可导致多巴胺能系统蛋白表达及功能的变化,提示VTA-NAc多巴胺通路组蛋白修饰的老年化改变可能是老年人全麻后苏醒延迟的重要分子机制。为验证这一假设,本研究.1.首先通过光遗传学及化学遗传学技术,结合行为学和脑电记录,明确了VTA多巴胺能神经元、VTA-NAc多巴胺能通路以及该通路在NAc中释放的DA递质在全身麻醉中均发挥着重要的调控作用;.2.通过光纤钙信号、微注射、膜片钳技术,发现NAc中多巴胺D1受体的激活是VTA-NAc通路产生促进全身麻醉觉醒作用的重要下游途径;.3.结合微注射、行为学和脑电记录、Western blot等方法,发现老年小鼠NAc D1受体促全身麻醉觉醒的功能较青年小鼠显著降低,主要可能与老年小鼠D1受体表达下调有关;.4.由于老年化原因导致的D1受体表达水平下调可能与组蛋白乙酰化修饰相关,后续我们发现老年小鼠NAc内HDAC1和HDAC2较青年小鼠均显著升高,这可能是D1受体表达下调的重要表观遗传学机制;.5.为明确这一机制,我们在青年小鼠NAc中分别上调HDAC1和HDAC2表达,均发现小鼠诱导时间显著缩短,觉醒时间延长,在麻醉过程中发生了老年化趋势,但同时上调D1受体可消除该影响;在老年小鼠敲低NAc内HDAC1后觉醒时间明显缩短,说明了NAc中HDAC1水平在老年动物麻醉后苏醒延迟中发挥着重要作用。.本研究证明了脑内组蛋白乙酰化转移酶的老年化改变可导致NAc多巴胺D1受体水平下调,促全身麻醉觉醒功能减弱,可能是老年动物全麻后苏醒延迟的重要神经机制之一。该发现可为开发适合老年人的全麻药以及寻求更加安全的老年全麻方案提供理论支持。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
伏隔核在睡眠觉醒及全身麻醉意识调控中的作用综述
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    解放军医学院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张洁;刘程曦;桂欢;张益
  • 通讯作者:
    张益
老年患者全身麻醉后苏醒延迟机制研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    胡浪;张益
  • 通讯作者:
    张益
The role of intracerebral dopamine D1 and D2 receptors in sleep‐wake cycles and general anesthesia
脑内多巴胺 D1 和 D2 受体在睡眠-觉醒周期和全身麻醉中的作用
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Ibrain
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang, Jie;Li, Jia;Liu, Cheng-Xi;Gui, Huan;Yuan, Cheng-Dong;Zhang, Yi
  • 通讯作者:
    Zhang, Yi
Dopamine D1 receptor in the NAc shell is involved in delayed emergence from isoflurane anesthesia in aged mice.
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2021-01
  • 期刊:
    Brain Behav
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Zhang Y;Gui H;Hu L;Li C;Zhang J;Liang X
  • 通讯作者:
    Liang X
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Neurochemical Research
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Zhang Y;Gui H;Duan Z;Yu T;Zhang J;Liang X;Liu C
  • 通讯作者:
    Liu C

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  • 通讯作者:
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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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