PM2.5暴露引发RAS成分表达水平上调和血管内皮功能紊乱的分子调控网络研究

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基本信息

项目摘要

I have long been engaged in the basic research to disclose the signaling mechanism involving in cellular stress responses and adverse health effects induced by the environmental risk factors, such as arsenite, ultraviolet and fine particulate matters (PM2.5). Findings from my recent research have revealed the previous unidentified signaling network involving in mediating pro-inflammatory effects in the respiratory system triggered by PM2.5. After getting these results, I extended my research work to the cardiovascular (CV) system due to the potential adverse PM2.5 impact on the progression of various CV diseases. And our primary studies in this field have disclosed the aberrant up-regulation of AGT, ACE and AT1R, the major components of renin-angiotensin system (RAS), contributed largely to the induction of vascular endothelial dysfunction under PM2.5 exposure. Further investigations demonstrated that activation of IRE1α/XBP1s branch of endoplasmic reticulum stress was essential for augmented vascular RAS component expression in response to PM2.5 exposure, whose effects seemed synergistically exerted by the assembly of XBP1s/HIF1α transcriptional complex. Moreover, HO-1 induction inhibited the increasing of RAS components expression in the vascular endothelial cells under the same PM2.5 exposure conditions. The follow-up research work based on these previous clues is expected to disclose the roles of IRE-1a/XBP1s/HIFa pathway activation and HO-1 induction in regulating RAS components augmentation, which will be helpful to elucidate the complex pathological outcomes in the CV system originated from vascular endothelial dysfunction and to search the intervention strategies for alleviating disturbances associated with PM2.5 exposure.
申请人长期开展“环境应激源诱导应激损伤及健康危害的基因表达调控机制”研究工作,近年来在“PM2.5诱发呼吸系统损伤效应机制”研究中取得了系列创新性研究发现。以此为基础,申请人近期又在“PM2.5致心血管系统损伤效应机制”的体内外研究中获得了重要线索,发现了PM2.5暴露能够诱导血管内皮细胞中肾素-血管紧张素系统(RAS)关键成分ANGII、ACE和AT1R表达水平上调并促发后续的血管内皮功能紊乱效应。另外,IRE-1a/XBP1s介导的内质网应激能够偶联HIF1a协同介导上述RAS成分的诱导表达反应;而应激损伤保护因子HO-1能够拮抗RAS成分的诱导表达。本项目拟定基于上述研究线索继续深入探究IRE-1a/XBP1s/HIFa途径和HO-1分别参与调控RAS成分异常扰动和血管内皮损伤反应的信号转导网络,为PM2.5致心血管系统健康危害效应机制研究及损伤防控策略研究提供崭新内容。

结项摘要

申请人长期开展“PM2.5诱导应激损伤及健康危害的基因表达调控机制”研究工作,近年来在“PM2.5诱发呼吸系统损伤效应机制”研究中取得了重要创新性研究发现(Autophagy,2016)。以此为基础,申请人在本项目研究中重点探究了“PM2.5诱发心血管系统损伤效应机制”及内、外源损伤防控策略。.首先我们发现PM2.5暴露能够诱导血管内皮细胞中肾素-血管紧张素系统(RAS)关键成分ANGII、ACE和AT1R表达水平上调。内质网应激IRE-1a/XBP1s活化能够偶联HIF1ɑ协同介导RAS各成分的诱导表达反应;而另一重要转录因子AP-1可在其上游蛋白激酶ERK/p38K催化作用下实现诱导活化进而上调AT1R表达水平。RAS各成分的诱导表达可进一步激活血管内皮粘附分子、趋化因子、氧化应激反应标志性分子并促发血管内皮功能紊乱效应。而应激损伤保护因子HO-1能够通过拮抗HIF1ɑ的聚集和活化进而抑制RAS成分的诱导表达和血管内皮损伤效应。HO-1/HIF1ɑ损伤保护性途径的诱导活化也能够拮抗支气管上皮细胞中VEGF的诱导表达进而发挥对呼吸系统损伤反应的保护性作用。上述结果共同说明:PM2.5不仅能够引发损伤反应,也能够在不同组织中引发以HO-1表达水平上调为主要特征的内源性损伤保护效应。这为我们提供了通过激发内源性保护途径进而防控PM2.5应激损伤效应的重要策略。.针对RAS这一PM2.5诱导心血管系统损伤效应的关键干预靶位,我们先后证实了AT1R拮抗剂缬沙坦和ACE抑制剂依那普利能够显著拮抗PM2.5诱导的血管内皮功能紊乱效应,并提出了应用上述制剂实现PM2.5损伤效应有效干预的实施途径。.在后续拓展性研究工作中,我们采用姜黄这一广谱抗炎和抗氧化应激多酚类中药成分进行PM2.5损伤防控效果及机制研究。结果发现了姜黄预处理能够通过抑制支气管上皮细胞VEGF诱导表达和血管内皮细胞RAS成分诱导表达进而阻断PM2.5引发的呼吸系统和心血管系统功能紊乱效应。这其中涉及姜黄对多种转录因子、血管内皮粘附分子、趋化因子及氧化应激反应效应因子诱导活化反应的拮抗作用。姜黄作为一种食药同源物质,其对PM2.5致健康危害效应的防控作用具有重要挖掘价值。.本项目圆满完成课题研究任务,研究结果为PM2.5致呼吸系统和心血管系统健康危害效应机制及防控策略研究提供了系列创新性发现。

项目成果

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Selective degradation of IKK alpha by autophagy is essential for arsenite-induced cancer cell apoptosis
自噬选择性降解 IKK α 对于亚砷酸盐诱导的癌细胞凋亡至关重要
  • DOI:
    10.1038/s41419-020-2420-5
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Cell Death & Disease
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Tan Qixing;Zou Shuxian;Jin Rui;Hu Yongliang;Xu Huan;Wang Hongli;Ding Mengnan;Hu Meiru;Wei Changyuan;Song Lun
  • 通讯作者:
    Song Lun
MAPK/AP-1 pathway activation mediates AT1R upregulation and vascular endothelial cells dysfunction under PM2.5 exposure
PM2.5暴露下MAPK/AP-1通路激活介导AT1R上调和血管内皮细胞功能障碍
  • DOI:
    10.1016/j.ecoenv.2018.11.124
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Ecotoxicology and Environmental Safety
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Xu Xiuduan;Xu Huan;Qimuge Aodeng;Liu Shasha;Wang Hongli;Hu Meiru;Song Lun
  • 通讯作者:
    Song Lun
血红素加氧酶及其代谢产物在心血管系统病变这得保护作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    生物技术通讯
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐欢;宋伦
  • 通讯作者:
    宋伦
Transcriptional repression of IKK beta by p53 in arsenite-induced GADD45 alpha accumulation and apoptosis
p53 在亚砷酸盐诱导的 GADD45 α 积累和细胞凋亡中对 IKK β 的转录抑制
  • DOI:
    10.1038/s41388-018-0478-7
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
    Oncogene
  • 影响因子:
    8
  • 作者:
    Hu Y;Jin R;Gao M;Xu H;Zou S;Li X;Xing C;Wang Q;Wang H;Feng J;Hu M;Song L
  • 通讯作者:
    Song L
PM2.5通过活化p38K/Egr-1途径介导人支气管上皮细胞Beas-2B中VEGF表达上调的分子机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    军事医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐欢;张冲冲;邢陈;胡美茹;宋伦
  • 通讯作者:
    宋伦

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其他文献

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    --
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  • 期刊:
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    宋伦
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    买三月;李晓光;郭宁;宋伦
  • 通讯作者:
    宋伦

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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:

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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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