组织蛋白酶C(二肽肽酶Ⅰ)促进趋化因子产生和小胶质/巨噬细胞M1极化参与多发性硬化神经炎症的分子机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81671180
  • 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:
    H0907.神经系统免疫异常及相关疾病
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Neuroinflammation is the key factor involved in pathogenesis and pathological changes of multiple sclerosis (MS). Microglia (MG)/macrophages as antigen-presenting and immune cells in the central nervous system play an important role in innate immune. In MS, MG/macrophages not only trigger immune activation, but also participate in the neuroinflammatory processes through M1/M2 polarization. Our previous work have found that cathepsin C (Cat C) expression was upregulated in the demyelinated areas in MS animal models, and Cat C could aggravate neuroinflammation through promoting the production of chemokines and M1 polarization in vitro. However, whether Cat C aggravates demyelination and axon loss in MS by the same mechanism is unclear, and the signal transduction mechanisms involved in Cat C promoting MG producing chemokines and M1 polarization have not been acknowledged. Based on our previous study, this project aims to clarify the functional role of Cat C in MS animal models which will be created in conditional Cat C gene overexpression and knockdown mice, and to detect whether Cat C is involved in aggravating demyelination and axon loss by promoting MG producing chemokines and M1 polarization. Furthermore, in order to clarify the signal transduction mechanisms involved in promoting MG producing chemokines and M1 polarization, we will screen differentially expressed genes in primary cultured microglia after Cat C stimulation by using microarray technology, and try to find out possible signal transduction pathways through which Cat C functions. Finally, in order to explore the correlation of Cat C expression and MS clinical course, the peripheral blood and cerebrospinal fluid from MS patients will be collected and used to detect Cat C expression then compared with clinical data, aims to provide new diagnosis and treatment strategy of MS from the point of view of controlling neuroinflammation.
神经炎症是参与多发性硬化(Multiple sclerosis,MS)发病机制和病理改变的关键因素。小胶质(microglia, MG)/巨噬细胞活化不仅参与MS免疫触发,并通过M1/M2极化参与MS神经炎症过程。课题组前期通过体内和体外实验发现,组织蛋白酶C(Cat C)不仅由MG/巨噬细胞在MS模型髓鞘脱失部位高表达,并且具有促MG/巨噬细胞产生趋化因子和M1极化的作用。然而Cat C在MS中是否通过上述作用加重髓鞘脱失和轴突损害还不清楚,特别是Cat C上述作用的信号转导机制及与MS临床病程关系不清。本课题拟接续上述工作,利用条件性Cat C基因敲减和过表达小鼠建立MS动物模型,阐明Cat C在MS动物模型中的功能角色;利用芯片筛选Cat C刺激小胶质细胞后差异表达基因,阐释Cat C上述作用的信号转导机制,并与MS临床样本相结合,从控制和检测神经炎症角度为MS诊治提供新策略。

结项摘要

神经炎症是参与多发性硬化(Multiple sclerosis,MS)发病机制和病理改变的关键因素。小胶质(microglia, MG)/巨噬细胞活化不仅参与MS免疫触发,并通过M1和M2两种功能状态影响MS神经炎症过程。组织蛋白酶C(Cathepsin C, CatC)是属于溶酶体内番木瓜蛋白酶超家族中的组织蛋白酶,是一种分泌性的、具有独特二肽肽酶活性的外切蛋白酶,参加蛋白质降解、蛋白质加工、抗原呈递过程、细胞凋亡以及肿瘤浸润和炎症反应等。我们前期研究发现,CatC由MG /巨噬细胞在cuprizone和EAE(experimental autoimmune encephalomyelitis)模型髓鞘脱失部位高表达,然而Cat C在上述模型髓鞘脱失与再生中的作用及其机制不清。为此,本项目利用Cat C基因敲减和条件性过表达小鼠建立cuprizone、LPC(lysophosphatidyl choline)和EAE三种髓鞘脱失动物模型,采用行为学分析、髓鞘染色、免疫组织化学、原位杂交、透射电镜、免疫流式细胞术、蛋白印迹、Q-PCR 和基因芯片等技术和方法,结合体内和体外实验,证明了1. CatC具有加重髓鞘脱失、影响髓鞘再生和加重神经功能损伤的作用;2. 证明了CatC通过作用于MG/巨噬细胞细胞膜NADM受体亚基NR2B/FAK,加重Ca2+内流,通过Ca2+依赖的PKC/p38 MAPK/NF-κB和FAK触发的p38 MAPK/NF-κB通路,促进MG和巨噬细胞向M1极化,影响固有免疫;3. 证明了CatC增加MG表达促Th17和Tfh分化的调控分子,即IL-6、IL-23a、IL-12b和PD-L1,促进Th17和Tfh细胞分化,增加致病细胞因子IL-17A和IL-21的表达和MOG特异性IgG抗体的产生,通过对适应性免疫的影响,加重EAE神经损伤;4. CatC通过促进MG和神经元产生CCL2、CCL5和CXCL2趋化因子,加重神经炎症。此外,我们将对CatC的研究延展到抑郁的炎性机制,发现CatC通过促进神经炎症,加重急、慢性应激诱导的抑郁小鼠抑郁行为和神经化学紊乱。上述结果提示,CatC通过影响固有、适应性免疫以及趋化作用,参与多种疾病的神经炎症机制。这不仅对中枢神经系统慢性和持续性炎症发生机制提供了理论基础,同时对MS和其他疾病治疗提供了新思路。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Behavioral, inflammatory and neurochemical disturbances in LPS and UCMS-induced mouse models of depression
LPS 和 UCMS 诱导的抑郁小鼠模型的行为、炎症和神经化学紊乱
  • DOI:
    10.1016/j.bbr.2017.05.064
  • 发表时间:
    2017-05
  • 期刊:
    Behav Brain Res
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xinnan Zhao;Fengrui Cao;Qing Liu;Xinsheng Li;Guoyang Xu;Gang Liu;Yanli Zhang;Xiaohan Yang;Shansong Yi;Fenghua Xu;Kai Fan;Jianmei Ma
  • 通讯作者:
    Jianmei Ma
Cathepsin C promotes microglia M1 polarization and aggravates neuroinflammation via activation of Ca 2+ -dependent PKC/p38MAPK/NF-κB pathway
组织蛋白酶 C 通过激活 Ca 2 依赖性 PKC/p38MAPK/NF-κB 通路促进小胶质细胞 M1 极化并加重神经炎症
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Neuroinflammation
  • 影响因子:
    9.3
  • 作者:
    Qing Liu;Yanli Zhang;Shuang Liu;Yanna Liu;Xiaohan Yang;Gang Liu;Takahiro Shimizu;Kazuhiro Ikenaka;Kai Fan;Jianmei Ma
  • 通讯作者:
    Jianmei Ma
The Spatial and Temporal Characters of Demyelination and Remyelination in the Cuprizone Animal Model
Cuprizone动物模型中脱髓鞘和髓鞘再生的时空特征
  • DOI:
    10.1002/ar.24216
  • 发表时间:
    2019-11
  • 期刊:
    Anat Rec (Hoboken) .
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yanli Zhang;Lin Cai;Kai Fan;Bin Fan;Ning Li;Wenting Gao;Xiaohan Yang;Jianmei Ma
  • 通讯作者:
    Jianmei Ma
Up-regulated cathepsin C induces macrophage M1 polarization through FAK-triggered p38 MAPK/NF-κB pathway. 2019 Jun 21((IF 3.329)
上调的组织蛋白酶 C 通过 FAK 触发的 p38 MAPK/NF-κB 途径诱导巨噬细胞 M1 极化。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Exp Cell Res.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Alam Shahid;Liu Qing;Liu Shuang;Liu Yanna;Zhang Yanli;Yang Xiaohan;Liu Gang;Fan Kai;Ma Jianmei
  • 通讯作者:
    Ma Jianmei
Disinhibition of Cathepsin C Caused by Cystatin F Deficiency Aggravates the Demyelination in a Cuprizone Model.
胱抑素 F 缺乏引起的组织蛋白酶 C 去抑制加剧了铜宗模型中的脱髓鞘
  • DOI:
    10.3389/fnmol.2016.00152
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Frontiers in molecular neuroscience
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Liang J;Li N;Zhang Y;Hou C;Yang X;Shimizu T;Wang X;Ikenaka K;Fan K;Ma J
  • 通讯作者:
    Ma J

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其他文献

Cystatin F在中枢神经系统脱髓鞘动物模型中的表达
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    神经解剖学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    范凯;宋大为;张艳丽;马坚妹;李菲菲
  • 通讯作者:
    李菲菲
MOG抗原诱导的自身免疫性脑脊髓炎模型的建立及组织蛋白酶抑制剂cystatin F的表达
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    大连医科大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李宁;马坚妹;高文婷;范凯
  • 通讯作者:
    范凯

其他文献

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马坚妹的其他基金

Septin7下调导致髓鞘病变的分子机制及MK5干预评价
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    面上项目
二肽肽酶I通过激活丝氨酸蛋白酶参与多发性硬化神经炎症的分子机制及功能角色
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    81271322
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    2012
  • 资助金额:
    16.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
细胞内、外源性cystatin F在中枢神经系统炎症中不同作用机制的研究
  • 批准号:
    31050007
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    10.0 万元
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    专项基金项目
cystatin F基因在小胶质细胞内表达参与中枢神经系统髓鞘再生的相关机制
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    30771055
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    32.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

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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