糖尿病影响自噬体与溶酶体的融合减弱Aβ清除的分子机制

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基本信息

  • 批准号:
    81700736
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0708.糖尿病
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Diabetes mellitus (DM) has been regarded as an important risk factor for Alzheimer’s disease (AD), and diabetic patients and animals have shown cognitive dysfunction. More research has shown that the amyloid-β (Aβ), which is a hallmark of AD, was found deposited in the hippocampus of diabetic rats.Further evidence shows that Aβ generation and failure of Aβ clearance are symptoms of both AD and DM. All evidence suggests that Aβ metabolism is abnormal in DM patients and animal models. Autophagy-lysosome is a cellular pathway involved in protein and organelle degradation. Recent studies have shown that the stimulation of autophagy can reduce Aβ accumulation and alleviate memory deficits in transgenic AD mice. Our previous findings indicate that DM activated autophagy, but lysosome function was impaired. Autophagy-lysosome dysfunction may be involved in the Aβ deposition in diabetic cognitive impairment. But the specific mechanism is not very clear. We conjecture that diabetes could affect the fusion of autophagososme and lysosome, then lysosome degradation dysfunction, to block the autopahgy afflux, then Aβ is accumulated. We plan to use the STZ-induced diabetic rats and the hippocampal neurons with high glucose by primary culture as the research models, to observe the changing of fluorescence of mRFP-GFP-LC3 in the hippocampal neurons to make sure the fusion of autophagososme and lysosome by fluorescence microscopy, to measure the expression of fusion related protein Rab7 by western blooting, immunofluorescence staining and real-time PCR to confirm wheather the fusion of autophagososme and lysosome was normal or not. The further to measure the expression and the activity of lysosome related protein Cath L,Cath D by molecular biological technique, to test the specific activity and lysosome acid phosphatase activity by ELISA, to determine lysosome degradation function during the process of fusion. At last to examine the changing of the above under the intervening by the signaling pathway inhibitor for mTOR, class Ⅲ PI3K/PKB and SIRT1, to confirm the signaling pathways of diabetes regulating autophagy fusion. This project is aming to confirm the partial mechanism of diabetic cognitive dysfunction, to clear the paitical mechanism of Aβ deposion in the diabetic rats' brain, to provide new theoretical evidences for preventing DM round into AD.
糖尿病被视为阿尔茨海默病(AD)的独立危险因素,可促进脑内Aβ的沉积。自噬参与Aβ沉积的过程,自噬体与溶酶体的融合是自噬完成的关键。我们前期研究发现,STZ诱导的糖尿病大鼠成模12周时记忆损害,海马神经元自噬活性改变,自噬流中断,Aβ沉积,但具体机制不清楚。结合文献我们推测糖尿病影响自噬体与溶酶体的融合,致溶酶体降解障碍是自噬流中断、Aβ沉积的可能原因。我们拟以STZ诱导的糖尿病大鼠和高糖干预的原代海马神经元为研究对象,荧光显微镜观察mRFP-GFP-LC3示踪自噬体与溶酶体的融合现象,分子生物学方法检测融合相关蛋白Rab7的表达,证实自噬体与溶酶体的融合存在异常;进而检测溶酶体相关蛋白Cath L/D的表达水平、活性及溶酶体特异酸性磷酸酶的活性,确定融合过程中溶酶体降解障碍;其次在信号通路抑制剂干预下观察上述变化,明确糖尿病调控自噬融合的信号通路,为预防糖尿病进展为AD提供新的理论依据。

结项摘要

糖尿病被视为阿尔茨海默病(AD)的独立危险因素,可促进脑内Aβ的沉积。自噬参与Aβ沉积的过程,自噬体与溶酶体的融合是自噬完成的关键。我们前期研究发现,STZ诱导的糖尿病大鼠成模12周时记忆损害,海马神经元自噬活性改变,自噬流中断,Aβ沉积,但具体机制不清楚。我们在本项目中,通过在体和离体实验的研究,明确了糖尿病对大鼠记忆能力的影响,对大鼠海马神经元及高糖对体外培养的海马神经细胞超微结构以及自噬形态的影响;明确了糖尿病对自噬体-溶酶体融合的影响以及对Aβ 清除的影响;明确了糖尿病对溶酶体降解功能的影响和糖尿病调节自噬-溶酶体途径的信号通路。结果显示:1.STZ诱导的糖尿病大鼠在成模第12周表现出空间记忆障碍,逃避潜伏期延长,穿越中心区域的次数明显减少(P<0.05);2.糖尿病大鼠海马部位Aβ表达明显升高(P<0.05),CTSD, CTSL表达下降(P<0.05); 3.高糖组SH-SY5Y细胞的自噬小体较正常组增加,提示自噬激活;转染自噬双标腺病毒mRFP-GFP-LC3的结果显示:高糖组SH-SY5Y细胞自噬流增强; 4.流式检测结果发现高糖组SH-SY5Y细胞的凋亡率增加,Rap和Nico的干预组降低了高糖培养的SH-SY5Y细胞的凋亡率(P<0.05); 5. 高糖组的SH-SY5Y细胞溶酶体较正常组增加,自噬-溶酶体的融合减少,当加入自噬激活剂3MA后,溶酶体的红色荧光明显减少;加入Rap和Nico后,自噬-溶酶体的融合明显减少,溶酶体增加,提示高糖影响了自噬小体与溶酶体的融合; 6.高糖组ACP2活性较正常对照组下降(P<0.01),HG+Rap组和HG+Nico组的ACP2活性较高糖组明显升高(P<0.01). 以上研究表明:糖尿病大鼠脑内存在自噬-溶酶体融合障碍,高糖状态下影响溶酶体酸性磷酸酶的活性,导致自噬体与溶酶体融合障碍;溶酶体功能异常,溶酶体降解障碍,从而影响Aβ的清除,沉积增加,神经元损伤,细胞凋亡增加,影响认知功能。这一结果表明自噬-溶酶体融合障碍参与了糖尿病大鼠脑内Aβ的沉积过程,造成了认知损害。通过本研究说明自噬-溶酶体融合障碍参与了Aβ清除的过程,进一步丰富了糖尿病促进AD进展的理论机制,为临床预防AD的发生提供依据。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
糖尿病大鼠前额叶部位淀粉样蛋白水平与自噬水平变化的关系研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    成都医学院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马楼艳;李洺;翟佳佳;吕雅丽;成蕊宁
  • 通讯作者:
    成蕊宁
Chronic Ghrelin Administration Suppresses IKK/NF-κB/BACE1 Mediated Aβ Production in Primary Neurons and Improves Cognitive Function via Upregulation of PP1 in STZ-diabetic Rats
慢性 Ghrelin 管理抑制 IKK/NF-κB/BACE1 介导的原代神经元 Aβ 产生,并通过上调 STZ 糖尿病大鼠的 PP1 改善认知功能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Neurobiology of Learning and Memory
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    马楼艳
  • 通讯作者:
    马楼艳

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其他文献

脑源性神经营养因子与脑功能
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
    国际老年医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马楼艳;柴李殷;肖谦
  • 通讯作者:
    肖谦
自噬与炎症的关系及其在眼科疾病中的相关研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    临床眼科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杜军辉;李蓉;马楼艳;侯鹏飞
  • 通讯作者:
    侯鹏飞
Coptisine Ameliorates Renal Injury in Diabetic Rats Through the Activation of Nrf2 Signaling Pathway
黄连碱通过激活 Nrf2 信号通路改善糖尿病大鼠肾损伤
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Naunyn-Schmiedeberg's Archives of pharmacology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    翟佳佳;李晓苗;李泽平;马楼艳
  • 通讯作者:
    马楼艳
自噬与血管生成的研究进展
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    转化医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杜军辉;马楼艳;李蓉
  • 通讯作者:
    李蓉

其他文献

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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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