FBP1通过调控神经元糖代谢和兴奋性在颞叶癫痫发病中的作用和机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81801740
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H2704.核医学诊断与治疗
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Epilepsy is defined as a chronic central nervous system disease due to abnormal excessive and synchronous neuronal activity in the brain. At present, treatment efficacy based on antiepileptic is still unsatisfying, possibly for the unclear pathogenesis. Interictal FDG PET showed decreased glucose metabolism of nervous in epileptic foci. However, the cause and relationship between the electrophysiological disorder and glucose hypometabolism of neuron have still not been clarified. We found the increased expression of fructose-1,6-bisphosphatase 1 (FBP1), accompanied by the decreased glucose transport and phosphorylation in epileptic focus. Another study demonstrated that the substrate of FBP1 could down-regulate expression of γ-aminobutyric acid A receptor (GABAAR), which subsequently enhanced the intrinsic excitability and seizure susceptibility of neurons. Therefore, we speculate that FBP1 might be involved in reducing glucose metabolism, simultaneously increasing neural excitability in epileptic foci, eventually promoting the occurrence of epilepsy. This study intends to investigate the role and mechanism of FBP1 in regulating the decrease of glucose metabolism and the increase of nerve excitability by using the epileptic mouse model, and to clarify the relationship of FBP1, key enzymes of glucose metabolism pathway and GABAAR. Finally, the model of infecting organotypic hippocampus slice, changing of FBP1 expression and microPET will be utilized to verify. The purpose of this study are to conduct inquiries into the role and mechanism of FBP1 in epilepsy from the point of view of glucose metabolism and neuroelectrophysiology, and to provide a new theoretical basis and target for the treatment of epilepsy.
癫痫是临床常见的以脑内神经元(NC)反复异常同步放电引起的中枢神经功能障碍,其发病机制仍未完全明确,抗癫痫治疗效果不理想。癫痫灶发作间期FDG PET表现为糖代谢减低,但究其原因及与NC电生理紊乱之间相互关系尚未阐明。前期我们研究发现癫痫灶NC内果糖-1,6-二磷酸酶1(FBP1)表达增高,葡萄糖转运和磷酸化过程减弱。另有研究发现FBP1的底物可下调γ-氨基丁酸A型受体(GABAAR)的表达,使NC兴奋性增加。据此我们推测FBP1可能同时参与对NC糖代谢和兴奋性的双向调控,促进癫痫发生发展。本研究拟通过癫痫鼠模型首次探讨FBP1调控NC糖代谢减低和兴奋性增加的作用及机制,明确FBP1与糖代谢路径关键酶及GABAAR之间的关系。随后,将借助海马脑片模型、FBP1的干预和PET显像进行验证。该研究旨在从糖代谢和电生理角度探讨FBP1在癫痫中的作用及机制,为癫痫治疗提供全新的靶点和理论依据。

结项摘要

癫痫是临床常见的以脑内神经元反复异常同步放电引起的中枢神经功能障碍,经临床合理、规范的抗癫痫药物治疗后,但仍有三分之一的患者会发展为药物难治性癫痫,针对其发病机制仍未完全明确,抗癫痫治疗效果不理想临床科学问题,根据前期研究结果推测癫痫灶内果糖-1,6-二磷酸酶1(FBP1)表达增高同时参与了神经元糖代谢降低和兴奋性增高的双向联合调控,促进癫痫发生发展。本项目原拟通过癫痫患者术后癫痫灶组织、颞叶癫痫鼠模型探讨FBP1调控海马区神经元糖代谢减低和兴奋性增加的作用及机制,首先明确FBP1与糖代谢路径关键酶(GLUT-3/HK)、低氧诱导因子(HIF-1A)及γ-氨基丁酸A型受体(GABAAR)之间的关系。随后,拟借助海马脑片模型病毒转染、癫痫鼠模型海马区脑立体定性注射病毒两种方式对FBP1表达进行干预,通过多靶点PET显像和组织学检测进行验证,旨在从糖代谢和电生理角度探讨FBP1在难治性癫痫发生发展中的作用及机制,为癫痫的防治提供新的思路。本项目首先利用动态18F-FDG PET分析明确了难治性癫痫患者致痫灶主要存在葡萄糖磷酸化过程减低,然后成功构建癫痫大鼠模型进行18F-FDG/18F-SynVesT-1 microPET显像及海马区上述指标的组织检测,基本明确了FBP1在癫痫组大鼠中的表达量高于同时期正常组大鼠,GABAAR和GLUT-3在癫痫组大鼠中的表达量低于同时期正常组大鼠,说明FBP1同时参与调控神经元糖代谢与兴奋性机制和内在联系,为未来癫痫治疗提供新的线索。研究者随后开展了基于颞叶癫痫患者18F-FDG PET脑显像SPM分析、手术目标脑区多模态影像的深度学习、突触密度18F‑SynVesT‑1 PET显像对癫痫灶病因和定位诊断、颞叶癫痫脑网络分析及其机制探讨,为临床在癫痫病因和致痫灶定位诊断、难治性癫痫术前评估和预后评价提供了重要的技术手段和数据支撑,具有良好的临床应用前景;同时为FBP1癫痫灶糖代谢-电生理紊乱机制在癫痫发生发展中的作用及其机制提供实验室依据,为癫痫防治提供全新的靶点和理论依据。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(9)
专利数量(0)
FDG-PET Profiles of Extratemporal Metabolism as a Predictor of Surgical Failure in Temporal Lobe Epilepsy.
颞叶外代谢的 FDG-PET 图谱作为颞叶癫痫手术失败的预测因子。
  • DOI:
    10.3389/fmed.2020.605002
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Frontiers in medicine
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Tang Y;Liao G;Li J;Long T;Li Y;Feng L;Chen D;Tang B;Hu S
  • 通讯作者:
    Hu S
The Evaluation of Dynamic FDG-PET for Detecting Epileptic Foci and Analyzing Reduced Glucose Phosphorylation in Refractory Epilepsy
动态 FDG-PET 对难治性癫痫病灶检测和葡萄糖磷酸化还原分析的评价
  • DOI:
    10.3389/fnins.2018.00993
  • 发表时间:
    2019-01-09
  • 期刊:
    FRONTIERS IN NEUROSCIENCE
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Tang,Yongxiang;Liow,Jeih-San;Hu,Shuo
  • 通讯作者:
    Hu,Shuo
Cortical abnormalities of synaptic vesicle protein 2A in focal cortical dysplasia type II identified in vivo with (18)F-SynVesT-1 positron emission tomography imaging.
使用 (18)F-SynVesT-1 正电子发射断层扫描成像体内鉴定 II 型局灶性皮质发育不良中突触小泡蛋白 2A 的皮质异常
  • DOI:
    10.1007/s00259-021-05665-w
  • 发表时间:
    2022-08
  • 期刊:
    EUROPEAN JOURNAL OF NUCLEAR MEDICINE AND MOLECULAR IMAGING
  • 影响因子:
    9.1
  • 作者:
    Tang, Yongxiang;Yu, Jie;Zhou, Ming;Li, Jian;Long, Tingting;Li, Yulai;Feng, Li;Chen, Dengming;Yang, Zhiquan;Huang, Yiyun;Hu, Shuo
  • 通讯作者:
    Hu, Shuo
Machine Learning-Derived Multimodal Neuroimaging of Presurgical Target Area to Predict Individual's Seizure Outcomes After Epilepsy Surgery.
机器学习衍生的术前目标区域多模态神经成像可预测癫痫手术后个体的癫痫发作结果。
  • DOI:
    10.3389/fcell.2021.669795
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Frontiers in cell and developmental biology
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Tang Y;Li W;Tao L;Li J;Long T;Li Y;Chen D;Hu S
  • 通讯作者:
    Hu S

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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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