NLRP3炎症小体在大气细颗粒物促发2型糖尿病中的作用机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    81673125
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    65.0万
  • 负责人：
    赵金镯
  • 依托单位：
    复旦大学
  • 学科分类：
    H3001.环境卫生
  • 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 effects of fine particle (PM2.5) on extra-cardiopulmonary diseases such as type 2 diabetes mellitus (T2DM) have been widely concerned in recent years. However, the biological mechanism is unclear yet. The effects of complicated sources and components of ambient PM2.5 on health need to be elucidated. The current study uses panel study to obsever the association between PM2.5 and its consitituents and the development of T2DM, and establish the exposure-response model. Meanwhile, the KKay mice are used to establish the T2DM model. The “Air Pollution Exposure System” is used to give the mice concentrated PM2.5 exposure to observe the effects of PM2.5 on the development of T2DM. Combining the epidemiological study with animal experiment, the project focuses on the immune and inflammatory response to explore the regulatory mechanism of NLRP3-related signaling pathway (NLRP3/ASC/caspase-1/IL-1β, IL-18) in PM2.5-induced T2DM. This project will provide scientific basis for protecting people’s health and finding the preventive and intervention target for PM2.5-induced T2DM.
大气细颗粒物（PM2.5）对除心、肺系统疾病之外的2型糖尿病（Type 2 diabetes mellitus, T2DM）的影响近年来受到广泛的关注，但其生物学机制尚不清楚。同时，大气PM2.5复杂的来源及组成成分特征在城市空气污染及健康危害中的作用也有待进一步阐明。本项目采用固定群组研究观察大气个体PM2.5暴露水平及其组成成分与T2DM发展的关系，建立暴露-效应模型，同时以KKAy小鼠建立T2DM动物模型，采用PM2.5动态吸入暴露装置观察PM2.5长期暴露对T2DM发展的影响。研究结合人群流行病学和动物实验研究，围绕免疫反应和炎症反应，探索NLRP3炎症小体信号通路（NLRP3/ASC/caspase-1/IL-1β，IL-18）调节机制在PM2.5及其组成成分促发T2DM发展中的作用。本研究可能为保护人群健康及探寻与PM2.5相关的T2DM预防和干预靶点提供科学依据。

结项摘要

大气细颗粒物（PM2.5）与2型糖尿病（Type 2 diabetes mellitus, T2DM）密切相关，但其生物学机制尚不清楚。本项目采用固定群组的人群流行病学研究及动物吸入暴露的毒理学研究发现，PM2.5暴露能加重T2DM的发生发展，主要与促发糖耐量异常、胰岛素抵抗、增加脂质代谢异常及炎症反应等风险因素有关。进一步探索其机制发现，PM2.5促发T2DM与NLRP3炎症小体信号通路（NLRP3/ASC/caspase-1/IL-1β，IL-18）激活介导的炎症反应有关，表现为与吸入过滤空气的小鼠相比，吸入浓缩PM2.5的小鼠血液中IL-1β和IL-18明显升高，脾脏巨噬细胞中NLRP3和caspase-1也明显激活，白色脂肪组织中NLRP3炎症小体相关蛋白NLRP3/ASC/caspase-1/IL-1β和IL-18也明显升高。相比于db/db小鼠，PM2.5暴露对野生型C57BL/6小鼠内NLRP3炎症小体的影响较小。进一步在患有T2DM的研究对象中探索其机制发现，PM2.5浓度每升高10 µg/m3, 使血液中TG、LDL-c、空腹血糖、HOMA-IR、HbA1c、IL-1β、IL-18、IL-6、TNF-α、C-肽水平分别增加6%、5%、2%、3%、6%、15%、4%、11%、7%、16%。同时，PM2.5浓度的升高能增加血液中NLRP3蛋白及mRNA表达。研究对象个体PM2.5暴露浓度高于我国空气质量标准时对T2DM的影响较低浓度暴露更为明显。PM2.5暴露对患有高血压、冠心病、吸烟人群的影响更大。采用NLRP3慢病毒干扰使NLRP3基因沉默后，PM2.5对研究对象单核细胞来源的巨噬细胞内IL-1β和IL-18影响降低。本项目结果表明NLRP3炎症小体在PM2.5促发T2DM发生发展中具有重要作用，研究可能为保护人群健康及探寻与PM2.5相关的T2DM预防和干预靶点提供科学依据。

项目成果

期刊论文数量（11）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
运动对PM_(2.5)所致小鼠细胞免疫功能改变的影响
  • DOI：
    10.19428/j.cnki.sjpm.2020.19744
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    上海预防医学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    潘坤;赵金镯
  • 通讯作者：
    赵金镯
Parental PM2.5 Exposure-Promoted Development of Metabolic Syndrome in Offspring Is Associated With the Changes of Immune Microenvironment
亲代PM2.5暴露促进子代代谢综合征的发生与免疫微环境的变化有关
  • DOI：
    10.1093/toxsci/kfz109
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Toxicological Sciences
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Zhang Jia;Zeng Xuejiao;Du Xihao;Pan Kun;Song Liying;Song Weimin;Xie Yuquan;Zhao Jinzhuo
  • 通讯作者：
    Zhao Jinzhuo
AMPK activation ameliorates fine particulate matter-induced hepatic injury
AMPK 激活可改善细颗粒物引起的肝损伤
  • DOI：
    10.1007/s11356-020-08624-4
  • 发表时间：
    2020-04
  • 期刊：
    Environmental Science and Pollution Research
  • 影响因子：
    5.8
  • 作者：
    Song Liying;Jiang Shuo;Pan Kun;Du Xihao;Zeng Xuejiao;Zhang Jia;Zhou Ji;Sun Qinghua;Xie Yuquan;Zhao Jinzhuo
  • 通讯作者：
    Zhao Jinzhuo
The severity of lung injury and metabolic disorders induced by ambient PM2.5 exposure is associated with cumulative dose
环境PM2.5暴露引起的肺损伤和代谢紊乱的严重程度与累积剂量相关
  • DOI：
    10.1080/08958378.2018.1508258
  • 发表时间：
    2018-01-01
  • 期刊：
    INHALATION TOXICOLOGY
  • 影响因子：
    2.1
  • 作者：
    Jiang, Shuo;Zhou, Ji;Zhao, Jinzhuo
  • 通讯作者：
    Zhao, Jinzhuo
Metabolomics analysis of urine from healthy wild type mice exposed to ambient PM2.5
暴露于环境 PM2.5 的健康野生型小鼠尿液的代谢组学分析
  • DOI：
    10.1016/j.scitotenv.2020.136790
  • 发表时间：
    2020-04-20
  • 期刊：
    SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT
  • 影响因子：
    9.8
  • 作者：
    Du, Xihao;Zeng, Xuejiao;Kan, Haidong
  • 通讯作者：
    Kan, Haidong

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    --
  • 作者：
    李丽;蒋蓉芳;宋伟民;赵金镯
  • 通讯作者：
    赵金镯

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NLRP3/ASC/Caspase-1信号通路在大气细颗粒物促发动脉粥样硬化中的作用机制
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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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