糖酵解关键酶HK2在缺血性脑卒中的神经元损伤新角色

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81773711
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H3501.神经精神药物药理
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The cerebral stroke is harming the health of the people seriously, and its not fully illustrated pathological mechanism is one of reasons for the failure in the drug research and development. In our previous study, we found that the inhibition of hexokinase 2 (HK2), a glycolytic key enzyme whose upregulation dependently was required by activation of microglia, efficiently attenuated the brain injury caused by acute ischemic stroke in rat model via an epigenetic regulation for IL-1β, indicating the vital role of specific microglial HK2 in neuroinflammatory damage of brain. Currently it’s not fully demonstrated that if HK2 cause the injury to neurons directly, which is required to answer the question of that if the activated glycolytic key enzymes during the stroke is involved in cerebral damage via a pathway other than their metabolic functions. Basing on our previous study of selective the nuclear redistribution of HK2 in neuron induced by hypoxia, we aim to illustrated the direct damage effects of HK2 in neurons by a specific neuronal HK2 knockout using in vitro and in vivo model of ischemic stroke, and explore the possible mechanism of activating the pro-apoptosis transcript factor of Egr-1 by the nuclear redistribution of HK2 and its interaction with hnRNP K induced by pathological factors including hypoxia. Our study hope to uncover the novel role of HK2 in neuronal injury via a pathway characterized by transcriptional regulation, which providing the experimental data for the research and development of drug targeting HK2 for cerebral stroke.
脑卒中严重危害人民身体健康,药物研发失败的重要原因之一是病理机制未被充分阐明。课题组前期研究显示,抑制糖酵解关键酶己糖激酶2(hexokinase 2, HK2)可有效减轻急性缺血性脑卒中模型的脑损伤,小胶质细胞激活依赖于HK2上调表达,HK2介导了IL-1β表观调节,证明小胶质细胞HK2导致了炎性脑损伤。并不清楚HK2是否对神经元也产生直接损伤作用,这对于回答“被激动的糖酵解关键酶是否通过代谢以外的功能,参与了缺血性脑卒中脑损伤过程”这一问题非常重要。预实验发现缺氧引起HK2选择性神经元核分布,本项目拟选择性在神经元敲除HK2,并应用体内外脑卒中模型,确证HK2对神经元的直接损伤作用,并探讨缺氧等病理因素诱导HK2核分布、和hnRNP K相互作用,激活促神经元凋亡转录因子EGR-1的分子机制。项目有望阐明HK2以转录调节为特征的神经元损伤新效应,为研发靶向HK2的脑卒中治疗药物提供依据。

结项摘要

急性缺血性脑卒中(Acute Ischemic Stroke,AIS)是世界范围致死、致残和致痴呆的重大疾病,具有高发病率、高死亡率、高致残率、高复发率以及高医疗负担的特点,严重危害身体健康。卒中脑损伤由一系列复杂的病理生理事件引起,包括兴奋性毒性、氧化应激和硝化应激、炎症等。但是目前靶向这些损伤事件的脑卒中药物在临床试验未显示出益处,重要原因之一是脑损伤的病理机制未被充分阐明,迫切需要进一步探索卒中损伤中新机制和脑保护药物新的靶点。.脑卒中病理情况下,糖酵解被增强,一些代谢产物如乳酸、NADPH通过酸中毒、氧化应激等机制产生了脑损伤效应。课题组前期发现,糖酵解关键酶己糖激酶2(Hexokinase 2, HK2)是缺血性脑卒中炎症损伤的关键分子,是候选脑卒中药物靶点。我们发现,HK2介导了缺氧缺血刺激下小胶质细胞的激活,通过上调白介素1β(Interleukin-1β, IL-1β)启动子组蛋白乙酰化水平促进IL-1β的表达造成脑损伤。但是缺血脑卒中损伤下HK2对神经元的效应及分子机制有待进一步阐明。.项目首先考察了不同脑卒中病理因素对神经元HK2的影响,发现OGD是引起HK2的神经元核聚集的主要原因,而兴奋性谷氨酸引起HK2表达增加但没有显著核聚集。在这两种不同的卒中病理因素下,项目进一步考察了神经元HK2两种异常对神经元损伤的效应与分子机制。我们发现抑制HK2抑制剂、可抑制HK2表达的神经元保护剂TRIOL以及选择性干扰HK2或敲除HK2可减轻神经元损伤或MCAO急性缺血性脑损伤。机制研究表明胞浆HK2通过与PARKIN相互作用启动神经元线粒体自噬损伤,而核聚集HK2与CDK5相互作用,引起CDK5入核并转录激活其下游凋亡调节蛋白Bim,直接参与神经元损伤。.本项目确证HK2存在糖代谢以外的新功能新效应,揭示了HK2在神经元中的损伤效应与机制。项目为进一步确证HK2是缺血性脑损伤关键损伤因子提供新的证据,并为靶向HK2的神经保护药物研发提供实验依据。由于HK2仅仅在胚胎发育期表达水平较高,而HK2在成年组织在胰岛素敏感组织中少量表达,因此未来靶向HK2的选择性抑制剂至少在脑卒中药物的安全性方面提供了先天性的优势。

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(0)
Neuroprotectants attenuate hypobaric hypoxia-induced brain injuries in cynomolgus monkeys
神经保护剂可减轻食蟹猴低压缺氧引起的脑损伤。
  • DOI:
    10.24272/j.issn.2095-8137.2020.012
  • 发表时间:
    2020-01-18
  • 期刊:
    ZOOLOGICAL RESEARCH
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Zhang, Pei;Chen, Jie-Si;Yan, Guang-Mei
  • 通讯作者:
    Yan, Guang-Mei
Marine-Steroid Derivative 5alpha-Androst-3beta, 5alpha, 6beta-triol Protects Retinal Ganglion Cells from Ischemia(-)Reperfusion Injury by Activating Nrf2 Pathway.
海洋类固醇衍生物 5alpha-Androst-3beta、5alpha、6beta-triol 通过激活 Nrf2 通路保护视网膜神经节细胞免受缺血 (-) 再灌注损伤。
  • DOI:
    10.3390/md17050267
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Marine Drugs
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Sheng Longxiang;Lu Bingzheng;Chen Hui;Du Yun;Chen Chen;Cai Wei;Yang Yang;Tian Xuyan;Huang Zhaofeng;Chi Wei;Lin Suizhen;Yan Guangmei;Yin Wei
  • 通讯作者:
    Yin Wei
A Novel Synthetic Steroid of 2,3,5-Trihydroxy-androst-6-one Alleviates the Loss of Rat Retinal Ganglion Cells Caused by Acute Intraocular Hypertension via Inhibiting the Inflammatory Activation of Microglia
新型合成类固醇2,3,5-三羟基-雄激素-6-酮通过抑制小胶质细胞炎症激活减轻急性高眼压引起的大鼠视网膜神经节细胞损失
  • DOI:
    10.3390/molecules24020252
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Molecules
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Sun Hong Jia Qi;Xue Dong Dong;Lu Bing Zheng;Li Yuan;Sheng Long Xiang;Zhu Zhu;Zhou Yu Wei;Zhang Jing Xia;Lin Gan Jian;Lin Sui Zhen;Yan Guang Mei;Chen Yu Pin;Yin Wei
  • 通讯作者:
    Yin Wei
SMARCB1 Promotes Ubiquitination and Degradation of NR4A3 via Direct Interaction Driven by ROS in Vascular Endothelial Cell Injury.
SMARCB1 在血管内皮细胞损伤中通过 ROS 驱动的直接相互作用促进 NR4A3 泛素化和降解。
  • DOI:
    10.1155/2020/2048210
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Oxidative medicine and cellular longevity
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Lu B;Zhu Z;Sheng L;Li Y;Yang Y;Chen Y;Xue D;Zhou Y;Cai W;Chen C;Wei C;Xu D;Yan M;Lin S;Yan G;Yin W
  • 通讯作者:
    Yin W
Hexokinase 2-dependent hyperglycolysis driving microglial activation contributes to ischemic brain injury
己糖激酶 2 依赖性高糖酵解驱动的小胶质细胞活化导致缺血性脑损伤。
  • DOI:
    10.1111/jnc.14267
  • 发表时间:
    2018-01-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF NEUROCHEMISTRY
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Li, Yuan;Lu, Bingzheng;Yin, Wei
  • 通讯作者:
    Yin, Wei

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银巍的其他基金

己糖激酶2通过蛋白激酶活性调节星形胶质细胞外泌体生成参与急性缺血性脑损伤
  • 批准号:
    82071321
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
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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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