Cav1.2在电磁场调控骨形成改善老年性骨质疏松症中的作用及机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51907197
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    27.0万
  • 负责人：
    雷涛
  • 依托单位：
    中国人民解放军第四军医大学
  • 学科分类：
    E0708.生物电磁技术
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The incidence of osteoporosis (OP) has increased year by year with the aging of China's population. Existing drug therapies require long-term medication, and their safety is worrying. Finding safe and effective alternative therapies is an urgent problem to be solved. Numerous studies have shown that electromagnetic fields (EMF) can promote bone formation and improve OP, but its regulation mechanism is unclear. The previous study of the research team found that the activation of L-type voltage-gated Ca2+ channel (VGCC) in osteoblasts is closely related to EMF the promoting of bone formation by EMF. However, there are four types of VGCC. In the end, which VGCC is involved in regulating EMF to promote bone formation remains to be explored. It was further found in the preliminary experiment that EMF with specific frequency can significantly improve the bone formation reduction caused by blocking Cav1.2 which is one type of VGCC. Therefore, the research team proposed a scientific hypothesis that the activation of Cav1.2 L-type VGCC by EMF increases Ca2+ influx, as a result of promoting bone formation and improving OP. This project intends to reveal the role and mechanism of Cav1.2 in promoting bone formation in EMF by comprehensively calculating the electromagnetic characteristics of Cav1.2, Ca2+ fluorescent probe technology, the patch clamp technique and molecular biology technology. In this way, the role and mechanism of Cav1.2 in promoting bone formation in EMF were revealed, which provided a target and theoretical basis for clinical application of EMF to promote bone formation and improve OP.
骨质疏松症（OP）的发病率随着我国人口老龄化的持续加深逐年攀升。现有的药物疗法需长期服药，其安全性令人担忧，寻找安全有效的替代疗法是目前亟待解决的问题。大量研究表明电磁场（EMF）能促进骨形成，改善OP，但其调控机制不清。课题组前期研究发现，成骨细胞L型电压门控Ca2+通道（VGCC）的激活与EMF促骨形成密切相关。但是VGCC包含四种，到底哪种VGCC参与调控EMF促进骨形成，这一问题有待探索。预实验中进一步发现，EMF可显著改善阻断Cav1.2这一类型VGCC造成的骨形成降低。由此，课题组提出EMF激活Cav1.2 L型VGCC增加Ca2+内流是促进骨形成改善OP的重要机制的科学假说。本课题拟综合工学建模计算Cav1.2电磁特性、Ca2+荧光探针技术、膜片钳技术以及分子生物学技术等方法，揭示Cav1.2在EMF促骨形成中的作用和机制，为EMF促骨形成改善OP临床应用提供靶点和理论依据。

结项摘要

本项目围绕“特定频点电磁场（EMF）激活Cav1.2 L 型电压门控钙离子通道（VGCC）增加Ca2+内流是促进骨形成改善骨质疏松（OP）的重要机制”这一科学假说，综合工学建模计算及分子生物学实验手段，旨在揭示Cav1.2在EMF促进骨形成的作用和机制。.研究结果发现：（1）Cav1.2三维结构模型的构建和对Cav1.2固有电磁特性量化计算的结果显示能够引起该通道蛋白上精氨酸和赖氨酸转动的电磁场频段在GHz频段，因而从经典物理学角度无法解释大量文献报道的低频电磁场（≤300Hz）能够促进成骨细胞增殖和分化这一现象。本研究根据量子共振理论，认为频率为38.7Hz的电磁场可引发大量Ca2+协同化的同向运动，激活了电压敏感性钙离子通道，导致细胞内Ca2+增多进而产生系列生物学效应。因而，提出的“特定频段EMF可能激活Cav1.2 L 型VGCC是EMF促进骨形成，是改善OP的可能机制”这一科学假说可能是潜在的电磁促进骨形成的可能机理。（2）分子生物学实验结果显示，频率为38.7Hz，强度为1.4mT（有效值）的正弦电磁场，能够促进MC3T3-E1成骨细胞的增殖、分化，能够促进成骨细胞内Ca2+内流，导致Ca2+相关信号通路介导了成骨细胞的增殖和分化，起到促成骨的生物效应。（3）分子生物学实验结果尽管显示EMF干预会导致成骨细胞内Ca2+增多，但是对于Cav1.2这一电压敏感的钙离子膜通道蛋，不论是从基因还是蛋白的角度对其量的表达均没有影响，可能的原因在于EMF仅对其功能起调控作用。（4）为此，我们提出了一种科学假说：Cav1.2离子通道可以看作“生命系统中的三极管”，Cav1.2位于成骨细胞膜外侧的亚基可以看成三极管的基极，Cav1.2与细胞膜相接触的亚基可以看成三极管的源极，Cav1.2位于成骨细胞膜内侧的亚基可以看成三极管的集电极。这样，细胞膜外侧低频电磁场引起的少量Ca2+的共振，可以引起成骨细胞膜里大量Ca2+内流，进而可以引起促成骨的生物效应。.本项目探究了Cav1.2在电磁场影响成骨细胞增殖与分化中的作用及机制，为揭示EMF对骨的非热生物效应作用机理提供了新的思路与实验依据，为EMF促进骨形成改善OP临床应用提供靶点和理论依据。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
RIP2 knockdown inhibits cartilage degradation and oxidative stress in IL-1β-treated chondrocytes via regulating TRAF3 and inhibiting p38 MAPK pathway
RIP2 敲低通过调节 TRAF3 和抑制 p38 MAPK 途径抑制 IL-1β 处理的软骨细胞中的软骨退化和氧化应激。
  • DOI：
    10.1016/j.clim.2021.108868
  • 发表时间：
    2021-09-30
  • 期刊：
    CLINICAL IMMUNOLOGY
  • 影响因子：
    8.6
  • 作者：
    Pan, DongSheng;Lyu, Yanhong;Liang, Zhuowen
  • 通讯作者：
    Liang, Zhuowen
Epothilone B inactivation of Sirtuin1 promotes mitochondrial reactive oxygen species to induce dysfunction and ferroptosis of Schwann cells
埃坡霉素 B 使 Sirtuin1 失活促进线粒体活性氧诱导雪旺细胞功能障碍和铁死亡
  • DOI：
    10.1016/j.ejps.2022.106350
  • 发表时间：
    2023-01-12
  • 期刊：
    EUROPEAN JOURNAL OF PHARMACEUTICAL SCIENCES
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Liang，Zhuowen;Zhang，Na;Lei，Tao
  • 通讯作者：
    Lei，Tao
电刺激对背根神经节和雪旺细胞髓鞘化的影响
  • DOI：
    10.3969/j.issn.1005-202x.2021.10.018
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    中国医学物理学杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    雷涛;刘玉红;张煜;梁卓文
  • 通讯作者：
    梁卓文
Clinical safety study of photobiomodulation in acute spinal cord injury by scattering fiber
散射纤维光生物调节治疗急性脊髓损伤的临床安全性研究
  • DOI：
    10.1007/s10103-022-03601-4
  • 发表时间：
    2022-07
  • 期刊：
    Lasers in Medical Science
  • 影响因子：
    2.1
  • 作者：
    Zhuowen Liang;Tao Lei;Shuang Wang;Pan Li;Beiyu Chen;Dongsheng Pan;Yongfeng Zhang;Xiaoshuang Zuo;Xuankang Wang;Zhuojing Luo;Xueyu Hu;Tan Ding;Zhe Wang
  • 通讯作者：
    Zhe Wang

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ patent.updateTime }}

其他文献

自适应梯度重建分水岭分割算法
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    中国图象图形学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张志禹;孟令辉;雷涛
  • 通讯作者：
    雷涛
基于采矿环境再造的开采顺序时变优化研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    岩土力学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    胡建华;雷涛;周科平;陈庆发
  • 通讯作者：
    陈庆发
培哚普利联合醛固醇受体拮抗剂对心房纤颤犬心房结构重构的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    心肺血管病杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    陈东;刘小慧;谷孝艳;雷涛;王海云;罗太阳;王伟;李晖
  • 通讯作者：
    李晖
蓄水坑灌条件下土壤贮水量预测模型对比研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    人民黄河
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    雷涛;郭向红;孙西欢;马娟娟;赵运革
  • 通讯作者：
    赵运革
蓄水坑灌苹果园冬季土壤温度分布动态预测模型
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    节水灌溉
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王晓磊;郭向红;孙西欢;马娟娟;雷涛;曹鹭
  • 通讯作者：
    曹鹭

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败，请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题，我已根据课题信息分析并撰写以下内容，帮您拓宽课题思路：

AI项目思路

AI技术路线图

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者：{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

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]
关闭
close
客服二维码