ccf-mtDNA诱导小胶质细胞炎症反应及其影响衰老和肥胖的研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81670712
  • 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:
    H0701.内分泌系统免疫相关疾病
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Hypothalamic microglial IKK-β/NF-κB plays an important role in regulating energy homeostasis; however, the causes and characteristics remain unclear. Here, using microrglial cells in vitro, we found that the increase in the levels of circulating cell-free mtDNA (ccf-mtDNA) may serve as a trigger of colony-stimulating factors (CSFs) expression through NF-κB activation in microglial cells. Further, we found that the production of hypothalamic CSFs and ccf-mtDNA content in cerebrospinal fluid is excessive under conditions of aging or obesity, which are both associated with the dysregulation of energy homeostasis. Central administration of CSFs or mtDNA to adult mice caused metabolic dysfunction, including glucose intolerance and significant changes in food intake, body weight. In summary, these results led us to predict that ccf-mtDNA -induced CSFs excess via activation of hypothalamic microglial IKK-β/NF-κB in aging or obesity and CSFs seem to be involved in IKK-β/NF-κB-mediated microglia–neuron crosstalk that controls systemic ageing and obesity. Some mouse model with IKK-β knockout or constitutively active in the microglia of mediobasal hypothalamus, or with CSF receptors knockdown of pro-opiomelanocortin (POMC) or agouti related protein (AgRP) neuron will develop to reveal a microglia–neuron crosstalk via microglial IKK-β/NF-κB and the bi-directional effects of hypothalamic microglial IKK-β/NF-κB, which will have broad implications for the causes and characteristics of hypothalamic microglial IKK-β/NF-κB inflammatory program in obesity and aging. It may represent potential strategies for combating ageing- or obesity-related health problems.
下丘脑小胶质细胞的NF-κB通路在衰老或肥胖的发生发展中尤为重要,但是它的激活机制以及对代谢的影响仍然知之甚少。我们通过mtDNA等刺激多种神经细胞,发现mtDNA可以灵敏快速地激活NF-κB来促使集落刺激因子表达增高;在衰老和肥胖小鼠中发现其脑脊液ccf-mtDNA和下丘脑集落刺激因子水平升高;第三脑室注射mtDNA或集落刺激因子可以引起代谢紊乱。我们推测小胶质细胞外游离的mtDNA增多可以通过激活NF-κB通路促使集落刺激因子分泌进而调控下丘脑代谢相关神经元。我们将利用多种关于下丘脑的小鼠模型(小胶质细胞IKK-β敲除和激活、POMC等神经元表面集落刺激因子受体敲低),来明确小胶质细胞NF-κB通路、ccf-mtDNA、集落刺激因子和下丘脑代谢相关神经元之间的关系,并系统性地阐明下丘脑小胶质细胞NF-κB通路在衰老或肥胖发生发展中的机制和作用,为延缓衰老或改善肥胖提供新的理论研究基础。

结项摘要

现今,衰老和肥胖无疑已经成为日益严重的全球公共健康问题。两者存在很多共性,特别是引起首要原因都是能量代谢失衡。其中,下丘脑小胶质细胞的NF-κB通路在衰老或肥胖的发生发展中尤为重要,但是它的激活机制以及对代谢的影响仍然知之甚少。本研究共五部分:首先建立了脑脊液和细胞培养上清液中循环游离线粒体DNA(ccf-mtDNA)拷贝数分析的绝对定量方法;通过同位素标记相对和绝对定量技术对初衰和肥胖小鼠大脑进行蛋白组学分析,初步筛选出大脑衰老初期和全身性肥胖进程中与线粒体和集落刺激因子相关的共同差异表达基因共14个;通过体外实验发现小胶质细胞外游离的mtDNA增多可以灵敏地激活NF-κB通路从而引起小胶质细胞炎症反应并促使小胶质细胞集落刺激因子表达增高,而小胶质细胞外M-CSF增多又可进一步促进小胶质细胞外游离的mtDNA增多,G-CSF和GM-CSF增多反而促进小胶质细胞外游离的mtDNA减少;通过比较28~30月龄小鼠和3月龄小鼠以及不同时间段的高脂饮食小鼠和常规饮食小鼠,发现衰老和12周HFD引起的肥胖会导致脑脊液中cf-mtDNA水平和下丘脑中集落刺激因子表达升高。通过第三脑室注射,发现M-CSF会引起小鼠摄食量增加、体重增加和葡萄糖耐量受损,G-CSF、GM-CSF和mtDNA可以引起小鼠摄食量减少、体重减少和葡萄糖耐量受损;最后通过慢病毒转染技术和Cre-lox或Cre-STOP-lox系统建立下丘脑小胶质细胞IKK-β敲除和激活小鼠模型,进一步阐明下丘脑小胶质细胞NF-κB通路对衰老和肥胖的影响。本研究揭示了小胶质细胞NF-κB 通路介导的cf-mtDNA/集落刺激因子相互作用机制,并首次详细阐述了衰老和肥胖时下丘脑小胶质细胞NF-κB通路对能量代谢的双向调节作用,有望为进一步揭示小胶质细胞激活的原因和作用提供更广阔的研究方向,为延缓衰老或改善肥胖提供新的理论研究基础。

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)
UPLC-Q-TOFMS联用技术在妊娠期糖尿病血清标记物筛选中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    现代实用医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李君;戴利亚;吴文鹤
  • 通讯作者:
    吴文鹤
A highly sensitive and colorimetric biosensor based on magnetic nano-DNAzyme for detection of lead (II) ion in real water samples
基于磁性纳米 DNAzyme 的高灵敏度比色生物传感器,用于检测实际水样中的铅 (II) 离子
  • DOI:
    10.1002/jctb.5684
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Chemical Technology and Biotechnology
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Mingge Rong;Jun Li;Jiahui Hu;Aolong Chen;Wenhe Wu;Jianxin Lyu
  • 通讯作者:
    Jianxin Lyu
Comparison of paired cerebrospinal fluid and serum cell‐free mitochondrial and nuclear DNA with copy number and fragment length
配对脑脊液和血清中游离线粒体和核 DNA 的拷贝数和片段长度的比较
  • DOI:
    10.1002/jcla.23238
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Clinical Laboratory Analysis
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Aolong Chen;Jun Li;Lei Wang;Qin Huang;Jiajin Zhu;Shumeng Wen;Jianxin Lyu;Wenhe Wu
  • 通讯作者:
    Wenhe Wu
适用于线粒体基因组测序的高纯度线粒体DNA 提取和鉴定方法优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国现代医生
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李君;朱嘉晋;邓雨萍;吴文鹤
  • 通讯作者:
    吴文鹤
一个复合杂合变异致遗传性凝血因子Ⅺ缺陷症家系分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中华医学遗传学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邓雨萍;龚钰翔;朱嘉晋;周星星;王明山;吴文鹤
  • 通讯作者:
    吴文鹤

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其他文献

水中汞离子(Ⅱ)检测的纳米生物传感器法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴文鹤;洪小兰;项序武;姚小艳;泮婷婷;熊隽;吕建新
  • 通讯作者:
    吕建新
一种基于MSO/GO的水中痕量汞离子(Ⅱ)检测方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中华劳动卫生职业病杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙涛;何珏;项序武;洪小兰;姚小艳;张林志;王艺芸;谢晏讷;吴文鹤;吕建新
  • 通讯作者:
    吕建新
聚丁二炔纳米囊泡生物传感器比色检测空肠弯曲菌的初步研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    科技通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董建涛;欧阳后先;徐柯;吴文鹤;吕建新
  • 通讯作者:
    吕建新

其他文献

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吴文鹤的其他基金

基于Nano/ALISA技术的肠道病原菌快速检测研究
  • 批准号:
    81101148
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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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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