蝎毒多肽martentoxin靶向大电导钙激活钾通道(BK)的抗癫痫机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81603410
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    17.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H3301.中西医结合基础理论
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Epilepsy is a brain dysfunction syndrome caused by abnormal discharge of neurons. So far available drugs and surgical treatments for epilepsy suppress the symptoms temporarily with harmful side-effects. The abnormal gene expression and hyperfunction of BK channels are currently considered as the key factors causing the neuronal hyperexcitability as well as seizures. Therefore, it could be regarded as a strategy for alleviating seizures to discover the inhibitors of BK channels from natural products. Scorpion is the classic drug of traditional Chinese medicine for epilepsy treatments, of which scorpion venom is the active ingredient. It was found that the scorpion venom and extracted polypeptide martentoxin could effectively inhibit the activity of BK channels. Based on the results above, it is speculated that martentoxin inhibited neuronal hyperexcitability as well as seizures by targeting neuronal BK channels in vivo. The project aims to investigate the following subjects by electroencephalogram (EEG), patch clamp recording and computer simulation: (1) Dose-dependent effects of martentoxin on relieving kindling epilepsy model as well as temporal lobe epilepsy model; (2) Inhibition of martentoxin on the action potentials and binding kinetics of martentoxin with BK channel; (3) Key sites of martentoxin for recognizing BK channels. The project will not only in-depth analyze the anticonvulsant mechanism of martentoxin, but also provide novel molecular template and theoretical basis for the design of anti-epileptic drugs.
癫痫是一种神经元异常放电引起的脑功能失调综合征,现有药物的疗效有限。研究表明BK通道基因表达异常和功能亢进是引起神经元超兴奋和癫痫发作的关键因素,因此开发BK通道的特异性抑制剂不失为缓解癫痫发作的策略。全蝎是中医用于治疗癫痫的经典药物,蝎毒是其活性成分。申请人前期实验发现蝎毒及其多肽单体martentoxin可有效抑制BK通道的活性。基于上述提示,推测martentoxin在体内可能通过靶向抑制神经元BK通道,降低海马神经元兴奋性,缓解癫痫症状。本申项拟采用脑电记录、膜片钳和计算机模拟等手段检测:(1)martentoxin缓解点燃癫痫和颞叶癫痫模型惊厥发作的剂量效应;(2)martentoxin对神经元动作电位发放的抑制效应、与BK通道的结合动力学;(3)martentoxin识别BK通道的关键位点,深入解析martentoxin抗惊厥的机制,为抗癫痫药物设计提供新的分子模板与理论依据。

结项摘要

祖国医学治疗顽固性癫痫具有明显优势,已使用千年。全蝎是中医治疗癫痫的经典药物,项目负责人在青年基金的研究中,发现了martentoxin等多个全蝎抗癫痫活性提取物,并运用戊四唑癫痫大鼠模型、BK通道敲除小鼠,结合动物行为学、电生理学及结构生物学等技术,揭示:1)martentoxin可有效延长大鼠癫痫发作的潜伏期,减少发作的总时程,抑制癫痫大发作的次数、降低癫痫的死亡率;2)通过多电极脑电记录,观察到martentoxin可显著抑制癫痫大鼠海马脑区各频率场电位的功率谱密度,尤其是低频场电位;3)免疫组化显示,martentoxin减少了海马区兴奋性标志物cfos在神经元的表达;经尼氏染色发现,martentoxin治疗组的大鼠海马区神经元死亡情况显著低于对照组。提示martentoxin在癫痫发生过程中,有神经元保护作用;4)膜片钳检测发现,martentoxin可有效减少海马锥体神经元动作电位发放的次数,增大动作电位的宽度、间隔长度,后超级化电位的幅值和激活时间;5)在分子水平,martentoxin可以显著地抑制癫痫相关BK通道(α+β4)的活性。采用NMR解析了martentoxin与β4亚基复合体的结构和相互作用信息。经药理学实验验证,β4亚基的E104,E128,E122位点是识别martentoxin的关键氨基酸残基,martentoxin的K20,S24,S12,Q26是结合β4亚基的关键位点;6)延续性实验发现了一种抗癫痫发生的组分BmP02,BmP02干预可有效缓解小鼠癫痫自发的持续时间和发作级数,并抑制小胶质细胞的迁移能力和炎症因子IL-1β的表达。本项目初步解析了全蝎“熄风止痉”治疗癫痫发作的物质基础,为抗癫痫药物设计贡献了可能的分子模板,也为后续抗癫痫发生的课题提供了新的研究方向。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(2)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
The Yin and Yang of BK Channels in Epilepsy
BK经在癫痫中的阴阳
  • DOI:
    10.2174/1871527317666180213142403
  • 发表时间:
    2018-01-01
  • 期刊:
    CNS & NEUROLOGICAL DISORDERS-DRUG TARGETS
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Zhu, Yudan;Zhang, Shuzhang;Tao, Jie
  • 通讯作者:
    Tao, Jie
SCN9A Epileptic Encephalopathy Mutations Display a Gain-of-function Phenotype and Distinct Sensitivity to Oxcarbazepine
SCN9A 癫痫性脑病突变表现出功能获得表型和对奥卡西平的独特敏感性。
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Neuroscience Bulletin
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Zhang Shuzhang;Zhang Zhiping;Shen Yuan;Zhu Yudan;Du Kun;Guo Jingkang;Ji Yonghua;Tao Jie
  • 通讯作者:
    Tao Jie
Anticonvulsant Effects of Dingxian Pill in Pentylenetetrazol-Kindled Rats
定仙丸对戊四氮点燃大鼠的抗惊厥作用
  • DOI:
    10.1155/2019/4534167
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhu Yudan;Zhang Shuzhang;Shen Mei;Zhang Zhiping;Xu Kan;Cheng Jiwei;Ge Yiqin;Tao Jie
  • 通讯作者:
    Tao Jie
Neuroprotective effects of lithium on a chronic MPTP mouse model of Parkinson's disease via regulation of alphasynuclein methylation
锂通过调节 α 突触核蛋白甲基化对帕金森病慢性 MPTP 小鼠模型的神经保护作用
  • DOI:
    10.3892/mmr.2019.10152
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Molecular Medicine Reports
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Zhao Qing;Liu Hui;Cheng Jiwei;Zhu Yudan;Xiao Qian;Bai Yu;Tao Jie
  • 通讯作者:
    Tao Jie
BK ablation attenuates osteoblast bone formation via integrin pathway
BK 消融通过整合素途径减弱成骨细胞骨形成
  • DOI:
    10.1038/s41419-019-1972-8
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
    Cell Death and Disease
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Yinhang Wang;Qiang Guo;Hongya Hei;Jie Tao;Yi Zhou;Jibin Dong;Hong Xin;Hui Cai;Jianjun Gao;Ker Yu;Svetlana Reilly;Peihao Yin;Xuemei Zhang
  • 通讯作者:
    Xuemei Zhang

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其他文献

p38 MAPK介导E1A激活基因阻遏子蛋白调控人血管内皮细胞凋亡
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
    2013
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    --
  • 作者:
    陶杰;顾永跟;吴小红
  • 通讯作者:
    吴小红
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  • 作者:
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    刘森云
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  • 作者:
    王占胜;韩雅玲;康建;张效林;陶杰;田孝祥;闫承慧;WANG Zhan-sheng2,HAN Ya-ling1,KANG Jian1,ZHANG Xia;2Dalian Medical University,Dalian 116044,China.)
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  • 发表时间:
    2019
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陶杰;洪超逸
  • 通讯作者:
    洪超逸

其他文献

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全蝎多肽MarTX通过抑制机械敏感通道Piezo1干预颞叶癫痫发生的分子机制研究
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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

        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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