脑中新发现的Matrilin-3抗缺血性脑中风作用及其依赖自噬的调节反应性星形胶质细胞的机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81874311
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H3502.心脑血管药物药理
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Targeting ischemic stroke induced-reactive astrocytes and the formation of glial scar is becoming an important therapeutic strategy in stroke research field. matrilin-3 is an extracellular matrix, as an adaptor protein. Matrilin-3 is an essential component during cartilage development and potential osteoarthritis pathomechanisms. The role of matrilin-3 in brain is totally unknown. We firstly found that matrilin-3 was extensively expressed in neurons, astrocytes and different brain area. In a rat model of transient middle cerebral artery occlusion (tMCAO), we found that the protein levels of matrilin-3 were down-regulated in the ischemic core of cortex or striatum from 3 day of reperfusion, respectively, while in the peri-infarct area of glia scar formation, matrilin-3 was significantly up-regulated in astrocytes. Matrilin-3 is required for astrocytic survival, but not for neurons. Overexpression of matrilin-3 decreased the LDH release in OGD or OGD/reoxygenation (OGD/R)-induced glia scar formation in vitro. Overexpression of matrilin-3 also reduced tMCAO-induced brain injury both in the acute stage and the chronic stage associated with the inhibition of reactive astrocytes and the formation of glial scar in the peri-infarct area. Overexpression of matrilin-3 inhibited the BMP2-Smad1, 5, 9 signaling and induced the expression of IL-1Ra (IL-1 receptor antagonist) in reactive astrocytes and the formation of glial scar in vivo and in vitro. Autophagy regulated the protein levels of matrilin-3 and its secretion in the astrocytes. The serum and cerebrospinal fluid concentration of matrilin-3 were decreased at 4 weeks in rats after tMCAO, respectively. Based on these data, using in vivo transient middle cerebral artery occlusion (tMCAO) model and in vitro oxygen and glucose deprivation (OGD) or oxygen glucose deprivation and reoxygenation (OGD/R) model, we will investigate the antagonistic effects of matrilin-3 on ischemic stroke and its mechanisms of inhibition of BMP2 and IL-1β signaling and the linkage via the programmed necrosis key kinase RIP1K (serine/threonine kinase receptor interacting protein 1,RIP1, RIP1K)in the regulation of reactive astrocytes and glial scar formation in an autophagic-dependent manner; The ER to Golgi secretory pathway of matrilin-3 and the degradation mechanisms of matrilin-3 regulated through the autophagic mechanisms; The therapeutic window of recombinant human matrilin-3 protein; The measurement of the protein levels of MATN-3 in serum and Cerebro-Spinal Fluid (CSF) in rats with ischemic stroke. This project will provide a novel endogenous target of matrilin-3 for regulation of the reactive astrocytes and glial scar formation induced by ischemic stroke and the biomarker for evaluating the prognosis for ischemic stroke.
matrilin-3是非胶原性细胞外基质,发挥衔接蛋白作用,主要参与软骨发育和骨关节炎病理机制。预实验意外发现脑组织存在matrilin-3,并具有抑制局灶性脑中风诱导的反应性星形胶质细胞及胶质瘢痕形成作用,减轻急、慢性期脑损伤,与其调节BMP2及IL-1β信号有关;自噬调节星形胶质细胞matrilin-3水平及分泌。本课题在体内、外脑缺血诱导的胶质瘢痕模型上研究:matrilin-3抗缺血性脑中风作用及其依赖自噬的抑制反应性星形胶质细胞BMP2及IL-1β信号机制及其通过程序性坏死激酶RIP1K链接此两条信号通路的作用;自噬调节matrilin-3的内质网-高尔基体合成、分泌机制及其降解机制;重组matrilin-3的治疗窗;缺血性脑中风大鼠血清及脑脊液matrilin-3的动态变化。以发现调控反应性星形胶质细胞的内源性新靶点matrilin-3及评估脑中风预后的生物学指标。

结项摘要

Matrilin-3(MATN-3)是一种细胞外基质蛋白,主要在软骨组织表达,matn3缺陷小鼠表现出软骨细胞肥大和早期骨关节炎。但脑中是否有MATN-3蛋白表达尚无定论。本课题意外地发现脑组织表达MATN-3,首次系统性研究MATN-3在缺血性脑卒中的作用及其分子机制和临床意义。.利用matn3 -/-小鼠及慢病毒转染技术敲低或过表达脑中matn3基因,给予人重组MATN-3(rhMATN-3)等,在大、小鼠短暂性大脑中动脉阻塞模型(tMCAO)和氧糖剥夺再给氧(OGD/Re)诱导的原代星形胶质细胞或神经元细胞或人星形胶质细胞损伤模型上,发现:.(1)在大、小鼠和人类不同脑区、神经元和星形胶质细胞中均富含MATN-3,在动物和健康受试者脑脊液中亦存在MATN-3。.(2)脑缺血/再灌注诱导MATN-3在缺血脑组织和边缘区反应性星形胶质细胞中降低,在OGD/Re损伤的星形胶质细胞中亦降低,但MATN-3水平在缺血性神经元细胞中未见明显变化。.(3)在正常和缺氧缺糖条件下,MATN-3是星形胶质细胞生长、生存所必须的,但其可能不是神经元所必需的;MATN-3通过保护缺血性星形胶质细胞间接保护缺血性神经元细胞损伤。.(4)内源性和外源性MATN-3均具有保护脑缺血/再灌注损伤的作用,抑制反应性星形胶质细胞介导的神经炎症和其反应性增生及胶质瘢痕形成。.(5)MATN-3抑制反应性星形胶质细胞神经炎症的分子机制包括:.①细胞核机制:MATN-3在反应性星形胶质细胞质中与NF-κB p65结合成复合物进入细胞核,在细胞核阻断NF-κB p65的转录活性,抑制NF-κB p65调控的神经炎症靶基因IL-1β、IL-6和TNF-α转录。.②细胞外机制:MATN-3与细胞外BMP-2结合,抑制BMP-2与BMP-2膜受体结合,从而抑制BMP-2/Smads通路。.③抑制RIP1K:MATN-3通过降低脑缺血/再灌注诱导的反应性星形胶质细胞RIP1K水平升高,抑制RIP1K介导的BMP2/Smad通路激活和神经炎症因子水平升高。.(6)激活或抑制自噬分别增加或减少反应性星形胶质细胞中MATN-3的水平,并抑制或加重胶质瘢痕形成。.(7)缺血性脑卒中患者急性期血清MATN-3水平较健康志愿者显著下降,MATN-3可能成为早期诊断和判断预后的血清生物学指标物。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(2)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Inhibition of GSK3β and RIP1K Attenuates Glial Scar Formation Induced by Ischemic Strokevia Reduction of Inflammatory Cytokine Production
抑制 GSK3 β 和 RIP1K 可减轻缺血性中风引起的神经胶质疤痕形成,减少炎症细胞因子的产生
  • DOI:
    10.3389/fphar.2020.00812
  • 发表时间:
    2020-06-12
  • 期刊:
    FRONTIERS IN PHARMACOLOGY
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Liu, Jin;Zhu, Yong-Ming;Zhang, Hui-Ling
  • 通讯作者:
    Zhang, Hui-Ling
The Key Regulator of Necroptosis, RIP1 Kinase, Contributes to the Formation of Astrogliosis and Glial Scar in Ischemic Stroke.
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2021-12
  • 期刊:
    Translational stroke research
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Zhu YM;Lin L;Wei C;Guo Y;Qin Y;Li ZS;Kent TA;McCoy CE;Wang ZX;Ni Y;Zhou XY;Zhang HL
  • 通讯作者:
    Zhang HL

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  • 通讯作者:
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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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