同型半胱氨酸/胱硫醚beta合成酶/硫化氢代谢途径功能障碍在内毒素诱导肺纤维化过程中的作用及其机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31371164
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    83.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1103.呼吸与消化生理
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Cystathionine beta-synthase (CBS) is the ?rst, and rate-limiting enzyme in the transsulfuration metabolic pathway of homocysteine (Hcy), meanwhile it is one of the endogenous hydrogen sulfide (H2S)-generating enzymes. In our preliminary study, we found that CBS expression was significantly suppressed in lung tissues obtained from a mouse model of endotoxin-induced epithelial mesenchymal transition (EMT) and pulmonary fibrosis, accompanying by decreased endogenous H2S production and increased Hcy accumulation in lung tissues. In addition, the slow-releasing H2S donor, GYY4137, significantly attenuated endotoxin-induced EMT and pulmonary fibrosis. On the basis of these results, the present proposal will firstly verify that the local dysfunction of Hcy/CBS/H2S metabolic pathway does contribute to endotoxin-induced EMT and pulmonary fibrosis, while intervention therapies aim at restoring the metabolic homeostasis of Hcy/CBS/H2S pathway can attenuate endotoxin-induced EMT and pulmonary fibrosis. It has been found that oxidative stress and activation of TGFbeta signal transduction pathway play critical roles in the development of EMT and organ fibrosis. Thus, the present project will investigate whether endotoxin-induced EMT and pulmonary fibrosis is partly due to Hcy/H2S imbalance-induced oxidative stress and TGFbeta pathway activation. Finally, we will examine whether the endotoxin receptor TLR4 and its downstream signal molecules are involved in the endotoxin-induced down-regulation of CBS. The present study will provide reliable evidence to elucidate the impact of Hcy/H2S imbalance on the pathogenesis of endotoxin-induced pulmonary fibrosis. Restoring the metabolic homeostasis of Hcy/CBS/H2S pathway may become one of the future treatment options of endotoxin-induced pulmonary fibrosis.
CBS既是同型半胱氨酸(Hcy)的代谢酶,又是硫化氢(H2S)的合成酶。我们发现在内毒素诱导肺上皮间质转化(EMT)及间质纤维化过程中,肺组织CBS表达显著降低,由此导致内源性H2S减少和Hcy蓄积;而缓释型H2S供体则可抑制内毒素诱导的肺纤维化。在此基础上,本项目首先将证实肺组织Hcy/CBS/H2S代谢途径功能障碍是内毒素诱导肺纤维化的重要原因,而多种能够恢复这一代谢途径功能的干预措施则能够减轻肺纤维化症状。鉴于氧化应激和TGFbeta信号通路激活已被证实在EMT及器官纤维化发生过程中起重要作用,本项目将进一步明确Hcy/CBS/H2S代谢途径失调是否也可通过上述机制诱导肺纤维化。最后我们还将研究内毒素受体TLR4及其下游信号分子在内毒素抑制肺组织CBS表达中的作用。本项目研究将有助于阐明内毒素诱导肺纤维化的发生机制,并从改善Hcy/CBS/H2S代谢途径的角度为临床治疗提供新的思路。

结项摘要

CBS既是同型半胱氨酸(Hcy)的代谢酶,又是硫化氢(H2S)的合成酶。我们发现在内毒素诱导肺上皮间质转化(EMT)及间质纤维化过程中,肺组织CBS表达显著降低,由此导致内源性H2S减少和Hcy蓄积;而缓释型H2S供体则可抑制内毒素诱导的EMT和肺纤维化。上述结果表明Hcy/CBS/H2S代谢途径功能障碍在内毒素诱导 EMT和肺间质纤维化中起着关键作用。进一步研究表明,内毒素诱导急性肺损伤和肺纤维化过程中均存在肺组织氧化应激水平增加的表现,同时肺组织中TGFβ1表达显著增加、Smad通路激活。而给予H2S供体NaHS、GYY4137或抗氧化药物白藜芦醇和氢水在抑制内毒素(LPS)诱导的肺组织氧化应激同时,还可显著减轻内毒素诱导的急性肺损伤、EMT和肺间质纤维化。上述结果说明内源性H2S代谢途径功能障碍可以通过促进肺组织氧化应激从而激活TGFβ/Smad信号转导,最终诱导EMT和肺纤维化的病理发生。以往研究表明CBS启动子上的Sp1结合位点在CBS转录调节中起关键作用。我们发现突变小鼠CBS启动子Sp1位点可使CBS启动子荧光素酶报告基因转录活性显著降低;LPS可以显著抑制Sp1表达;LPS可以激活PKC和MAPK家族的ERK和p38通路,其中PKC阻断剂可以逆转LPS抑制Sp1和CBS表达的作用。上述结果提示LPS可以通过激活PKC通路而抑制Sp1表达,由此抑制CBS启动子转录活性,最终导致CBS表达下调。此外,近年来研究表明内皮损伤所导致的内皮间质转化(EndMT)在器官纤维化病理发生发展过程中同样发挥重要作用。因此课题组还与上海交通大学附属新华医院江来教授课题组合作研究了氧化应激-NLRP3炎性小体激活-EndMT通路在机械通气诱导肺纤维化过程中的作用及其分子机制。另一方面,鉴于H2S可以通过修饰靶蛋白半胱氨酸上的巯基形成S-硫巯基化而调节其功能。因此,我们进一步采用马来酰亚胺标签结合高通量蛋白质组技术筛选了H2S作用后,肺组织中可能发生巯基硫巯基化的靶蛋白。由此希望找到能被H2S硫巯基化修饰的EMT/EndMT关键分子进一步研究H2S抗肺纤维化的分子机制。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Resveratrol alleviates endotoxemia-associated adrenal insufficiency by suppressing oxidative/nitrative stress
白藜芦醇通过抑制氧化/硝化应激来缓解内毒素血症相关的肾上腺功能不全。
  • DOI:
    10.1507/endocrj.ej15-0610
  • 发表时间:
    2016-06-20
  • 期刊:
    ENDOCRINE JOURNAL
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Duan, Guo-Li;Wang, Chang-Nan;Zhu, Xiao-Yan
  • 通讯作者:
    Zhu, Xiao-Yan
Protective Effects of Hydrogen-Rich Saline Against Lipopolysaccharide-Induced Alveolar Epithelial-to-Mesenchymal Transition and Pulmonary Fibrosis.
富氢盐水对脂多糖诱导的肺泡上皮间质转化和肺纤维化的保护作用
  • DOI:
    10.12659/msm.900452
  • 发表时间:
    2017-05-19
  • 期刊:
    Medical science monitor : international medical journal of experimental and clinical research
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Dong WW;Zhang YQ;Zhu XY;Mao YF;Sun XJ;Liu YJ;Jiang L
  • 通讯作者:
    Jiang L
Protective effects of resveratrol on mitochondrial function in the hippocampus improves inflammation-induced depressive-like behavior
白藜芦醇对海马线粒体功能的保护作用可改善炎症引起的抑郁样行为
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Physiology & Behavior
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Wen-Jin Chen;Jian-Kui Du;Xing Hu;Qing Yu;Dong-Xia Li;Chang-Nan Wang;Xiao-Yan Zhu;Yu-Jian Liu
  • 通讯作者:
    Yu-Jian Liu
NLRP3 Inflammasome Activation Contributes to Mechanical Stretch-Induced Endothelial-Mesenchymal Transition and Pulmonary Fibrosis
NLRP3 炎症小体激活有助于机械拉伸诱导的内皮-间质转化和肺纤维化
  • DOI:
    10.1097/ccm.0000000000002799
  • 发表时间:
    2018-01-01
  • 期刊:
    CRITICAL CARE MEDICINE
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Lv, Zhou;Wang, Yan;Zhu, Xiao-Yan
  • 通讯作者:
    Zhu, Xiao-Yan
Hydrogen sulfide prevents diaphragm weakness in cecal ligation puncture-induced sepsis by preservation of mitochondrial function
硫化氢通过保护线粒体功能来防止盲肠结扎穿刺引起的脓毒症中的膈肌无力
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    American Journal of Translational Research
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Zhang Hai Xia;Du Jun Ming;Ding Zhong Nuo;Zhu Xiao Yan;Jiang Lai;Liu Yu Jian
  • 通讯作者:
    Liu Yu Jian

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  • 通讯作者:
    刘宇健

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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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