心力衰竭时线粒体稳态失衡的新机制:BDNF-TrkB-STAT3-AMPK

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81870191
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0202.心肌损伤、修复、重构和再生
  • 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

The imbalance of mitochondrial homeostasis is an important cause of myocardial damage and dysfunction during heart failure, but its exact mechanism is unclear and new targets for intervention are still lacking. Studies have confirmed that brain-derived neurotrophic factor (BDNF)/tyrosine kinase receptor B (TrkB) axis plays an important role in the nervous system. Recently, it has been uncovered that BDNF/TrkB pathway could directly regulate the physiological function of normal heart, but its role in heart failure remains to be elucidated. We previously found the protective effect of BDNF against myocardial apoptosis. Furthermore, preliminary studies suggested that protein expression of BDNF and TrkB phosphorylation decreased in heart failure, and activation of TrkB receptor by its specific agonist 7,8-DHF significantly enhanced mitochondrial respiratory function, inhibited mitochondrial fission, and regulated signal transducers and activators of transcription (STAT3) and AMP-activated protein kinase (AMPK) phosphorylation level. Therefore, we hypothesize that BDNF/TrkB pathway protects the failing myocardium by regulating STAT3/AMPK signaling and thereby mitochondrial homeostasis. The aims of this project include: (1) Clarifying the critical role of BDNF/TrkB in cardiomyocyte injury and mitochondrial dysfunction in heart failure; (2) Uncovering whether the regulatory role of TrkB in mitochondrial function after endocytosis is dependent on STAT3 phosphorylation; (3) Exploring mechanism underlying AMPK feedback regulates the mitochondrial homeostasis and BDNF expression. In this study, novel mechanism of mitochondria homeostasis imbalance in heart failure was revealed based on in vivo and in vitro studies as well as knockout and overexpression technologies, to provide new targets for the prevention and control of heart failure.
线粒体稳态失衡是心衰时心肌细胞损伤和功能障碍的重要原因,但其确切机制不清,仍缺乏新的干预靶点。研究证实BDNF/TrkB在神经系统中具有重要作用,近年来研究发现其可直接调节正常心脏生理功能,但在心衰中的作用有待揭示。我们首次发现BDNF具有抗心肌细胞凋亡作用。预实验发现心衰时心肌BDNF及TrkB受体磷酸化水平降低,激动TrkB受体可改善线粒体呼吸功能障碍,抑制线粒体过度分裂;并能调控STAT3及AMPK磷酸化水平。因此,我们假设BDNF/TrkB通过STAT3/AMPK信号调节线粒体稳态保护衰竭心肌。本项目拟研究:①BDNF/TrkB在心衰时心肌损伤及线粒体功能异常中的作用;②TrkB受体内吞后介导STAT3磷酸化对线粒体功能的调节机制;③AMPK反馈调节线粒体稳态及BDNF表达的分子机制。本研究通过体内、外实验结合敲除及过表达技术揭示心衰时线粒体稳态失衡的新机制,为心衰防治提供新靶点。

结项摘要

线粒体稳态失衡是心衰时心肌能量代谢异常及功能障碍的重要原因,但其确切调节机制及新的干预靶点有待深入探讨,是本领域的重要科学问题。本项目围绕脑源性神经营养因子(BDNF)及其特异性酪氨酸激酶受体B(TrkB)对不同心衰模型中线粒体稳态的调节作用及分子机制开展了系列研究。分别建立压力负荷、慢性心肌缺血、抗肿瘤药物多柔比星三种心衰动物及细胞模型,发现激动BDNF/TrkB通路可显著改善心脏功能,抑制线粒体功能损伤,具体表现为促进线粒体生物合成,增强氧化磷酸化水平,抑制分裂融合失衡,最终改善心肌能量代谢,延缓心衰进程。同时,我们发现BDNF/TrkB通路调节心肌线粒体功能主要通过调控腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)和信号转导因子和转录激活因子3(STAT3)等关键信号分子发挥作用。本项目首次明确了BDNF/TrkB通路心肌线粒体保护作用,并揭示其维持心衰时线粒体稳态的分子机制,阐明了BDNF-TrkB-AMPK-STAT3通路可能是心衰防治的新靶点,评价了TrkB受体小分子激动剂7,8-DHF改善心衰的潜在作用。综上,本研究通过体内、外实验揭示了心衰时线粒体稳态失衡的新机制,为心衰防治提供新靶点。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Inhibition of miR-23a attenuates doxorubicin-induced mitochondria-dependent cardiomyocyte apoptosis by targeting the PGC-1α/Drp1 pathway
抑制 miR-23a 通过靶向 PGC-1α/Drp1 途径减弱阿霉素诱导的线粒体依赖性心肌细胞凋亡
  • DOI:
    10.1016/j.taap.2019.02.016
  • 发表时间:
    2019-04-15
  • 期刊:
    TOXICOLOGY AND APPLIED PHARMACOLOGY
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Du, Jingjing;Hang, Pengzhou;Du, Zhimin
  • 通讯作者:
    Du, Zhimin
Small-molecule 7,8-dihydroxyflavone counteracts compensated and decompensated cardiac hypertrophy via AMPK activation
小分子 7,8-二羟基黄酮通过 AMPK 激活抵消代偿性和失代偿性心脏肥大
  • DOI:
    10.11909/j.issn.1671-5411.2022.11.002
  • 发表时间:
    2022-01-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF GERIATRIC CARDIOLOGY
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Hang, Peng-Zhou;Li, Pei-Feng;Zhao, Jing
  • 通讯作者:
    Zhao, Jing
Brain-derived neurotrophic factor mimetic, 7,8-dihydroxylavone, protects against myocardial ischemia by rebalancing optic atrophy 1 processing
脑源性神经营养因子模拟物 7,8-二羟基黄酮通过重新平衡视神经萎缩 1 处理来防止心肌缺血
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Free Radical Biology and Medicine
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Zhen Wang;Shi-Peng Wang;Qun Shao;Pei-Feng Li;Yue Sun;Lan-Zi Luo;Xiu-Qing Yan;Zi-Yi Fan;Juan Hu;Jing Zhao;Peng-Zhou Hang;Zhi-Min Du
  • 通讯作者:
    Zhi-Min Du
7,8-Dihydroxyflavone alleviates cardiac fibrosis by restoring circadian signals via downregulating Bmal1/Akt pathway
7,8-二羟基黄酮通过下调 Bmal1/Akt 通路恢复昼夜节律信号来减轻心脏纤维化
  • DOI:
    10.1016/j.ejphar.2022.175420
  • 发表时间:
    2022-11-26
  • 期刊:
    EUROPEAN JOURNAL OF PHARMACOLOGY
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Hang, Peng-Zhou;Liu, Jie;Zhao, Jing
  • 通讯作者:
    Zhao, Jing
The regulatory role of BDNF/TrkB pathway in organ and tissue fibrosis
BDNF/TrkB通路在器官组织纤维化中的调控作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Histology and Histopathology
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Peng-Zhou Hang;Feng-Qin Ge;Pei-Feng Li;Jie Liu;Hua Zhu;Jing Zhao
  • 通讯作者:
    Jing Zhao

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其他文献

MicroRNAs作为心脏疾病潜在药物靶点
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Current Drug Targets
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    杭鹏洲;郭静;孙川;杜智敏
  • 通讯作者:
    杜智敏
胆碱抑制蛋白激酶C-δ介导的TRPC6通道抗心肌细胞肥大
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    International Journal of Cardiology
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    査传芹;张勇;杭鹏洲;杜智敏
  • 通讯作者:
    杜智敏
Novel insights into the pervasive role of M(3) muscarinic receptor in cardiac diseases.
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  • DOI:
    10.2174/1389450111314030009
  • 发表时间:
    2013-02
  • 期刊:
    Current Drug Targets
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    杭鹏洲;赵静;齐建翠;王岩;吴建伟;杜智敏
  • 通讯作者:
    杜智敏
Whole Genome Network Analysis of Ion Channels and Connexins in Myocardial Infarction.
心肌梗塞离子通道和连接蛋白的全基因组网络分析。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Cell Physiol Biochem
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杜智敏;周睿;杭鹏洲
  • 通讯作者:
    杭鹏洲
Choline prevents cardiac hypertrophy by inhibiting protein kinase C-δ dependent transient receptor potential canonical 6 channel.
胆碱通过抑制蛋白激酶 C-δ 依赖性瞬时受体电位规范 6 通道来防止心脏肥大。
  • DOI:
    10.1016/j.ijcard.2014.01.072
  • 发表时间:
    2014-04
  • 期刊:
    International Journal of Cardiology
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    齐建翠;田姗姗;张志华;査传芹;张勇;杭鹏洲;杜智敏
  • 通讯作者:
    杜智敏

其他文献

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杭鹏洲的其他基金

M3受体调控TRPC6通道抑制心肌缺血再灌注后细胞自噬的机制研究
  • 批准号:
    81300080
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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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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