透明质酸活化CD44与HIF-1α信号通路协同促进髓核组织再生的机理

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81772400
  • 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:
    H0608.骨、关节、软组织退行性病变
  • 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 study of biological regeneration therapy for disc degeneration of is a research hotspot. Using hyaluronic acid, we have developed one kind of bionic nucleus pulposus, which was verified the effect on treatment of lumbar disc degeneration on rhesus monkey model. However, its mechanism is unclear. There are stem/progenitor cells in the degenerated nucleus pulposus. Our studies shown that bionic nucleus pulposus promoted the differentiation of mesenchymal stem cells into nucleus pulposus cells under the hypoxia microenvironment. Hyaluronic acid could activate CD44, which could promote HIF-1α expression through MEK / ERK, PI3K / Akt pathway. We also demonstrated that HIF-1α could transcriptionally activate CD44. Based on these evidences, we put forward the scientific hypothesis: hyaluronic acid can activate endogenous stem / progenitor cells to promote degenerative nucleus regeneration via the crosstalk of the activity of the CD44 and HIF-1α signaling pathways. In this study, the degenerative nucleus pulposus cells will be cultured in the bionic nucleus pulposus under hypoxia environment to verify the effects of the proliferation and the secretion of extracellular matrix; the mechanism of regeneration effect on the degenerative disc via the activities of the endogenous stem/progenitor cells by the crosstalk between the CD44 and HIF-1α signaling pathways will be explained well, which will be verified by knock-out mice. Finally, we will put forward the mechanism of the regenerative mechanism of degenerative disc repair by the bionic nucleus pulposus to provide experimental evidences for clinical transformation of bionic nucleus pulposus..degenerative lumbar disc via cross-talk between the CD44 pathways activated by hyaluronic acid and HIF-1α signal pathways irritated by hypoxia. This project aims to research on the regenerative effect of the bionic nucleus on degenerative nucleus pulposus by providing comfortable micro-environment for remnants of cell survival, activating of CD44 pathway to proliferate and secret the extracellular matrix; reveal the mechanism of activation of endogenous MSCs via cross-talk between the CD44 pathways activated by hyaluronic acid and HIF-1α signal pathways irritated by hypoxia; and elucidate the theory of degenerative lumbar intervertebral disc regeneration under the micro-environment of the bionic nucleus pulposus and hypoxia, which provide theoretic basis and experimental data for the clinical transformation of the bionic nucleus pulposus.
腰椎间盘退变的生物再生治疗是研究热点。课题组应用透明质酸等制备了仿生髓核,治疗恒河猴腰椎间盘退变效果良好,但其作用机制不清。退变髓核中含有干/祖细胞;我们研究表明仿生髓核与低氧协同促进间充质干细胞向髓核细胞分化;透明质酸激活CD44,可通过MEK/ERK、PI3K/Akt通路促进HIF-1α表达;同时,我们证实了HIF-1α可转录激活CD44。综上提出科学假设:透明质酸活化的CD44与低氧环境中HIF-1α信号通路交叉串话可激活内源性干/祖细胞、促进退变髓核再生修复。本项目拟从临床获取退变髓核样本,低氧下仿生髓核立体培养,研究其对退变椎间盘髓核残存细胞增殖和分泌细胞外基质的作用;上调或阻断信号通路研究CD44与HIF-1α信号通路交叉串话激活内源性干/祖细胞向髓核细胞分化、促进髓核再生的规律,采用基因敲除鼠验证;阐明透明质酸基仿生髓核修复椎间盘退变的机理,为仿生髓核临床转化提供实验依据。

结项摘要

腰椎间盘退变的生物再生治疗是研究热点。课题组应用透明质酸等制备了仿生髓核,治疗恒河猴腰椎间盘退变效果良好,但其作用机制不清。.本项目首先从临床及幼猴获取退变椎间盘组织,分离和培养髓核细胞并连续扩增传代;建立了动态力学培养下椎间盘退变器官培养模型。上述研究为椎间盘退变的进一步研究建立了基础。.本项目研究了椎间盘的低氧微环境下,透明质酸(HA)对促进退变髓核的再生修复的作用及机制。研究发现,在缺氧条件下,在HA存在下,髓核细胞(NPC)中细胞外基质基因和蛋白质的表达增强。此外,与单独存在HA和缺氧相比,CD44的表达增加。通过用氯化钴或二甲基乙二酰甘氨酸处理,CD44表达显着增加。NPC中HIF-1α的过表达显着上调CD44的表达。研究表明缺氧条件正向增强在HA存在下NPC基质合成的能力,这与HIF-1α转录激活导致CD44表达增加有关。.我们利用一击加载椎间盘退变器官培养模型来探索椎间盘(IVD)对机械应力的反应。IVD经受40%椎间盘高度的应变一秒钟,然后在生理负荷下培养。将甲磺酸米托醌(MitoQ)或其他抑制剂注入IVD。仅进行生理负荷培养的IVD用作对照。机械应力后线粒体膜电位立即显着降低(P<0.01)。ROS阳性细胞的百分比在机械应力后的前12小时内显着增加,然后在48小时内下降到低水平。MitoQ或鱼藤酮预处理显着降低了ROS阳性细胞的比例(P<0.01)。机械应力后12小时,髓核(NP)细胞活力急剧下降,并在48小时后达到稳定状态。MitoQ预处理增加了NP细胞活力,并在机械应力后12小时缓解了标志物变化。上述研究结果表明,线粒体ROS在机械应力后的早期时间点在IVD中作为程序性NP细胞死亡和ECM变性的重要调节剂。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
TRANSCRIPTIONAL ACTIVATION OF ENPP1 BY OSTERIX IN OSTEOBLASTS AND OSTEOCYTES
Osterix 在成骨细胞和骨细胞中转录激活 ENPP1
  • DOI:
    10.22203/ecm.v036a01
  • 发表时间:
    2018-07-01
  • 期刊:
    EUROPEAN CELLS & MATERIALS
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Gao, M. M.;Su, Q. N.;Zou, X. N.
  • 通讯作者:
    Zou, X. N.
Transcriptional profiling of intervertebral disc in a post-traumatic early degeneration organ culture model.
创伤后早期退变器官培养模型中椎间盘的转录谱
  • DOI:
    10.1002/jsp2.1146
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
    JOR spine
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Cui S;Zhou Z;Chen X;Wei F;Richards RG;Alini M;Grad S;Li Z
  • 通讯作者:
    Li Z
Programmed NP Cell Death Induced by Mitochondrial ROS in a One-Strike Loading Disc Degeneration Organ Culture Model.
一次性加载椎间盘退变器官培养模型中线粒体 ROS 诱导的程序性 NP 细胞死亡
  • DOI:
    10.1155/2021/5608133
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Oxidative medicine and cellular longevity
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li BL;Liu X;Gao M;Zhang F;Chen X;He Z;Wang J;Tian W;Chen D;Zhou Z;Liu S
  • 通讯作者:
    Liu S
One strike loading organ culture model to investigate the post-traumatic disc degenerative condition.
一击加载器官培养模型研究创伤后椎间盘退变状况
  • DOI:
    10.1016/j.jot.2020.08.003
  • 发表时间:
    2021-01
  • 期刊:
    Journal of orthopaedic translation
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Zhou Z;Cui S;Du J;Richards RG;Alini M;Grad S;Li Z
  • 通讯作者:
    Li Z
The effect of hyaluronic acid on nucleus pulposus extracellular matrix production through hypoxia-inducible factor-1α transcriptional activation of CD44 under hypoxia
透明质酸通过缺氧诱导因子-1α转录激活CD44对髓核细胞外基质产生的影响
  • DOI:
    10.22203/ecm.v041a10
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    European Cells and Materials
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    F Zhang;X Liu;B Li;Z Li;S Grad;D Chen;M Gao;S Liu
  • 通讯作者:
    S Liu

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其他文献

原位交联透明质酸水凝胶的制备及体外生物相容性研究
  • DOI:
    10.7507/1002-1892.20160156
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁嘉碧;李俊;汪婷;梁雨虹;邹学农;周光前;周治宇
  • 通讯作者:
    周治宇
低氧诱导因子1及2在人BMSCs成软骨分化中的表达规律
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国修复重建外科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    龚铭;黄胜;罗嘉全;黄保丁;周治宇;代学俊;高蔓蔓;李亮平;邹学农
  • 通讯作者:
    邹学农
脂多糖诱导THP-1细胞固有免疫相关miRNAs表达的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    今日药学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    余婷;邹学农;罗嘉全;黄胜;李亮平;高蔓蔓;龚铭;周治宇;陈孝
  • 通讯作者:
    陈孝
C3H10T1/2成软骨分化过程中miR-19a与CCND1的表达及调控
  • DOI:
    10.13471/j.cnki.j.sun.yat-sen.univ(med.sci).2015.0011
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中山大学学报(医学科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    龚铭;周治宇;代学俊;高蔓蔓;罗嘉全;黄胜;李亮平;邹学农
  • 通讯作者:
    邹学农
3-RSR型并联车载天线机构动力学优化与仿真
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国机械工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨彦东;周治宇;邓云蛟;段艳宾;窦玉超;曾达幸;侯雨雷
  • 通讯作者:
    侯雨雷

其他文献

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周治宇的其他基金

动态力学条件下PIEZO1/2介导调节类器官骨修复材料炎性微环境的作用及机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    61 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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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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