通过Mitophagy维持mtDNA稳定性在肥胖/T2DM加速脑老化中的作用及机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81370448
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H1902.衰老相关疾病
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Evidence has been indicated mutation or deletion of mitochondrial DNA (mtDNA) occurred at early, which prior to the phenotype of aging, suggestting mtDNA mutation/deletion initiated the aging. Clinical studies have shown the risk of brain aging increased in population suffered from the obesity/type 2 diabetes mellitus (T2DM). Based on the the type 1 and type 2 diabetic animal models, our previous studies have been proven that the diabetic encephalopathy is characterized by the acceleration of the brain aging, dysfunction of mitochondria and deficit of autophagy. Recently, works from different research teams indicated mitophagy plays important roles in maintaining the mitochondial homostasis through targeted sorting and cleaning the damaged mitochondria. Presumptively, abnormal mitophagy is involved in abberant metabolism in the brain following obesity/T2DM. Damaged mitochondria could not be sorted and cleaned promptly. And then, the mtDNA mutation/delation is aggravated and the brain aging is accelerated. Our present proposal aim to study the frequence and locus of the mtDNA mutation/deletion in the brain through the random mutation capture (RMC) with aging in obesity/T2DM rats. Accordingly, Different proteins were screened by mitochondrial proteomics, and the changes of mitophagy as well as its regulation were studied in this process. Additionally, the effects of caloric restriction or rapamycin-feeding to obesity/T2DM rats were observed. In vitro, nerve cells were treated with D-galactose. The mitophagy was up- or downregulated by target molecules. The changes of mtDNA mutation/deletion were measured. Performace of our present proposal is beneficial to explore the underlying mechanisms of obesity/T2DM accelerated brain aging.
研究表明线粒体DNA突变早于老化表型的出现,推测可能是老化的始作俑者。临床资料表明肥胖/糖尿病人群脑部衰退的风险大大增加,我们此前的研究也发现糖尿病脑损伤呈现脑老化加速的特征,伴随线粒体功能障碍、自噬异常。近年不同研究小组的工作均发现线粒体自噬具有严格的靶向性,是完成线粒体分选、清除、维持线粒体稳态的关键途径。我们推测肥胖/糖尿病由于代谢异常导致脑内线粒体自噬障碍,异常的线粒体不能被识别、清除,加剧了线粒体DNA突变,加速了脑老化。本项目在高脂饮食诱导的肥胖/糖尿病大鼠模型上,通过随机突变捕获技术分析神经细胞线粒体DNA突变频率及位置,利用线粒体蛋白组学方法筛选此过程差异性蛋白的表达,进而研究脑内线粒体自噬调节分子的变化,并观察限制饮食对此的影响。在D半乳糖诱导的神经细胞老化模型上,通过特异性上调或抑制线粒体自噬的靶向诱导分子,观察线粒体DNA的变化,揭示肥胖/糖尿病加速脑老化的分子机制。

结项摘要

肥胖、糖尿病等代谢性疾病常波及多个器官,包括心脏、肾脏、血管及脑,其中糖尿病导致的脑损伤也称之为糖尿病脑病。来自流行病学研究发现2型糖尿病人群罹患AD的风险是非糖尿病人群的2-3倍。年龄是神经退行性疾病和糖尿病的共同危险因素,因此探讨代谢异常状态下神经细胞老化以及老化的机制,尤其线粒体功能异常在其中的关键作用,有助于理解糖尿病脑病的发生发展机制。本项目基于多个动物模型(单纯高脂诱导的小鼠肥胖模型、高脂饮食联合STZ诱导的2型糖尿病小鼠模型、STZ诱导的1型糖尿病大鼠模型、脑小血管病大鼠模型、hIAPP转基因鼠2型糖尿病小鼠模型)研究了糖脂代谢异常与脑老化的关系及关键特征。重点研究了线粒体结构和功能变化在糖脂代谢异常所致脑老化中的关键作用及机制。在此基础上给予自噬诱导剂Spermidine观察了自噬信号、尤其线粒体相关自噬在其中的作用。细胞模型上,通过游离脂肪酸诱导的细胞损伤模型,D-Gal诱导的神经细胞老化模型,重点研究了神经细胞老化过程中线粒体稳态和自噬信号之间的关系。研究发现糖尿病导致脑老化加速,呈现AD样病理改变,脑内神经干细胞的增值及分化能力下降,与此对应的认知功能也明显下降。高脂饮食联合STZ注射,4个月后可见下丘脑出现神经细胞退变,自噬溶酶体降解途径障碍,自噬体聚集,其中部分自噬体内可见异常形态的线粒体。体外实验发现神经细胞老化伴随线粒体形态及功能异常,给予自噬诱导剂能够延缓老化表型,同时改善线粒体功能。这些研究结果表明糖脂代谢异常导致脑老化,早期表现为线粒体形态及功能的异常,尤其是线粒体DNA及mRNA稳定性的下降,自噬异常,给予自噬诱导剂Spermidine对糖脂代谢异常导致的神经细胞损伤有改善效应,有助于维持线粒体形态和结构的稳定性。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
高脂饮食对小鼠神经细胞线粒体DNA/mRNA稳定性的影响
  • DOI:
    10.3760/cma.j.issn.1671-8925.2015.03.007
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中华神经医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张朗;阿地力江·;伊明;尹洁;高丽萍;景玉宏
  • 通讯作者:
    景玉宏
Brain aging and AD-like pathology in streptozotocin-induced diabetic rats.
链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠的脑老化和 AD 样病理学
  • DOI:
    10.1155/2014/796840
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Journal of diabetes research
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Wang JQ;Yin J;Song YF;Zhang L;Ren YX;Wang DG;Gao LP;Jing YH
  • 通讯作者:
    Jing YH
Retardation of fetal dendritic development induced by gestational hyperglycemia is associated with brain insulin/IGF-I signals
妊娠高血糖引起的胎儿树突发育迟缓与脑胰岛素/IGF-I信号相关
  • DOI:
    10.1016/j.ijdevneu.2014.06.004
  • 发表时间:
    2014-10-01
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF DEVELOPMENTAL NEUROSCIENCE
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Jing, Yu-Hong;Song, Yan-Feng;Gao, Li-Ping
  • 通讯作者:
    Gao, Li-Ping
Autophagy plays beneficial effect on diabetic encephalopathy in type 2 diabetes: studies in vivo and in vitro
自噬对 2 型糖尿病脑病发挥有益作用:体内和体外研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    NEUROENDOCRINOLOGY LETTERS
  • 影响因子:
    0.7
  • 作者:
    Jing Yu-Hong;Zhang Lang;Gao Li-Ping;Qi Chu-Chu;Lv Dan-Dan;Song Yan-Feng;Yin Jie;Wang De-Gui
  • 通讯作者:
    Wang De-Gui
Adult neural stem cell dysfunction in the subventricular zone of the lateral ventricle leads to diabetic olfactory defects.
侧脑室室下区的成体神经干细胞功能障碍导致糖尿病嗅觉缺陷
  • DOI:
    10.4103/1673-5374.211190
  • 发表时间:
    2017-07
  • 期刊:
    Neural regeneration research
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Jing YH;Qi CC;Yuan L;Liu XW;Gao LP;Yin J
  • 通讯作者:
    Yin J

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人源α-synuclein跨细胞转运特性及对神经细胞突起的影响
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  • 通讯作者:
    景玉宏
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  • 发表时间:
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    2019
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    景兴科;马小兰;尹洁;景玉宏
  • 通讯作者:
    景玉宏

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Oxytocin在社交响应及免疫调节中的协同作用及机制研究
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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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