新型椎间盘退变动物模型的构建及其应力生物学的机制研究

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基本信息

  • 批准号:
    81874013
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0608.骨、关节、软组织退行性病变
  • 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

Intervertebral disc degeneration (IDD) is the leading cause of the chronic low back pain, but the precise mechanism still unclear. Overload was thought a important factor of the IDD, however, relative studies were restrained by the lack of an ideal mechanical animal model. Previous study revealed the differences of the IDD between the older and young patients, suggested that overload contributed the progression of the IDD via different mechanisms. In our previous study, we established a novel, non-invasive and effective bipedal murine model of the IDD. Specifically, when a mouse is placed into a limited space with water, the animal will actively assume a bipedal posture for several hours. this novel model integrated the mechanical signaling with the biological signaling of the intervertebral disc cells, eventually contributed to the progression of the IDD. mTORC1 signaling pathway modified series important physiological functions included the mechanical signal transduction, but the underlying mechanism required further investigation. In our previous study, we established the mTORC1-related gene-modified mice. This study intends to further study the mechanism of the overload regulated the IDD by the methods of the novel animal model and gene-modified mice. Clarifying the characteristics and the potential transduction pathways of the IDD contributed by overload, provide new perspective in the awareness and prevention of IDD.
椎间盘退变是导致慢性腰痛的首要原因,但具体机制尚不清楚。过度应力被认为是促进椎间盘退变发展的重要因素,但是缺乏理想的力学动物模型以支持相关研究。既往研究报道了老年患者与年轻患者椎间盘退变的差异性,提示过度应力能通过衰老以外的机制促进椎间盘退变。本课题组的前期研究构建了一种新型、无创、有效的小鼠双足站立模型。小鼠被置于有限的涉水空间内将选择自主站立,使力学信号与椎间盘细胞的生物学信号在体内条件下结合,加快椎间盘退变进程。mTORC1信号通路参与调节众多生理功能,包括力学信号转导,但具体机制不详。本课题组前期研究构建并繁育了该信号通路相关基因修饰小鼠。因此,在前期基础之上,本课题组拟将基因修饰小鼠联合新型力学模型,深入探讨mTORC1信号通路调控力学转导的具体机制,研究并明确过度应力的作用特点和过度应力导致椎间盘组织退变的其他信号转导途径,从更深层面预防IDD和治疗椎间关节退变引起的腰痛。

结项摘要

椎间盘退行性疾病与慢性腰痛和椎间盘突出症密切相关,可造成劳动力丧失甚至残疾,给社会经济造成沉重负担。研究表明,过度应力是椎间盘组织退变(Intervertebral Disc Degeneration,IDD)的主要危险因素,在椎间盘退变中起关键作用。既往研究提示老年患者与年轻患者椎间盘退变存在差异性,提示过度应力可能通过衰老以外的机制促进椎间盘退变。课题组前期研究构建了一种新型、无创、有效的小鼠双足站立模型,为过度应力致IDD的机制研究提供有效工具。..本研究借助前期构建的新型双足站立小鼠模型,对老龄IDD及应力IDD小鼠模型进行机制探究。研究结果显示,老龄小鼠IDD模型的脊柱运动单元退变与细胞衰老密切相关;应力IDD模型的脊柱运动单元退变由关节突关节启动,成功模拟了始发于脊柱后方的椎间盘退变。后续结合小鼠双足站立模型与腰椎失稳模型进行联合造模,联合造模组小鼠出现明显腰痛行为学改变且椎间盘退变程度显著升高。进一步研究显示,联合造模组小鼠除关节突关节出现退变外,还伴随软骨终板退变程度显著增加及疼痛因子表达上调;临床常用止痛药物可改善小鼠运动能力及下调疼痛因子表达。本研究证实,新型腰痛小鼠模型具有显著的行为学改变及组织学变化,可较好模拟腰痛等椎间盘退变相关病理表现,有望为椎间盘退变及腰痛的防治提供新的靶点。

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)
Development and Characterization of a Novel Bipedal Standing Mouse Model of Intervertebral Disc and Facet Joint Degeneration
新型双足站立小鼠椎间盘和小关节退变模型的开发和表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Clin Orthop Relat Res
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiang Ao;Liang Wang;Yan Shao;Xulin Chen;Jie Zhang;Jun Chu;Tao Jiang;Zhongmin Zhang;Minjun Huang
  • 通讯作者:
    Minjun Huang
Characterization of a Novel Model of Lumbar Ligamentum Flavum Hypertrophy in Bipedal Standing Mice
双足站立小鼠腰椎黄韧带肥大新模型的表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Orthop Surg
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Zhenyu Zheng;Peng Li;Xiang Ao;Lei Qian;Yongxing Peng;Jun Chu;Tao Jiang;Zhengnan Lian;Zhongmin Zhang;Liang Wang
  • 通讯作者:
    Liang Wang
miR-10396b-3p inhibits mechanical stress-induced ligamentum flavum hypertrophy by targeting IL-11
miR-10396b-3p 通过靶向 IL-11 抑制机械应力诱导的黄韧带肥大
  • DOI:
    10.1029/2019gl085056
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    FASEB J
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Peng Li;Chunlei Liu;Lei Qian;Zhenyu Zheng;Chenglong Li;Zhengnan Lian;Jie Liu;Zhongmin Zhang;Liang Wang
  • 通讯作者:
    Liang Wang
CRLF1 Is a Key Regulator in the Ligamentum Flavum Hypertrophy
CRLF1 是黄韧带肥大的关键调节因子
  • DOI:
    10.3389/fcell.2020.00858
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Frontiers in Cell and Developmental Biology
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Zheng Z;Ao X;Li P;Lian Z;Jiang T;Zhang Z;Wang L
  • 通讯作者:
    Wang L

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其他文献

齐墩果酸通过抑制mTOR信号抑制骨肉瘤细胞
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    J Orthop Res
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    金大地;白晓春;周荣平;张忠民
  • 通讯作者:
    张忠民
全结肠系膜切除术治疗结肠癌的临床疗效 与安全性评价
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中华普通外科学文献(电子版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王少勇;张忠民;王光辉
  • 通讯作者:
    王光辉
两种肾阳虚证支气管哮喘病证结合动物模型的建立与评价
  • DOI:
    10.13288/j.11-2166/r.2016.23.014
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中医杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    嵇冰;寿旗扬;崔凯恒;张利棕;蔡月琴;张忠民;姚丽娟
  • 通讯作者:
    姚丽娟
活性炭催化过氧化氢去除荧光增白剂
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘海龙;张忠民;赵霞;焦茹媛
  • 通讯作者:
    焦茹媛
TGF-β/Smads信号通路对胃肠道间质瘤增殖和侵袭能力的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    肿瘤
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丁杰;张忠民;徐开盛;董奇;糜睿;刘航;蒋专;杨晓飞;廖国庆
  • 通讯作者:
    廖国庆

其他文献

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Clusterin通过TGF-β1/ALK5轴调控机械应力介导黄韧带肥厚的机制研究
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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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