基于mtDNA甲基化/羟甲基化修饰探讨热量限制介导的线粒体稳态对术后谵妄的作用及机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81771142
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0902.意识障碍与认知功能障碍
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Postoperative delirium (POD) significantly increases the postoperative mortality. Aging is the important risk factor for POD, but the mechanisms are still unknown. Our preliminary study and the existing literatures suggested that mitochondrial dysfunction is the main feature of natural aging and pathological changes in neurons, and mitochondrial DNA (mtDNA) methylation / hydroxylmethylation plays a central role in the regulation of mitochondrial structure and function. Aging causes mtDNA ‘methylation drift’, and decreases mitochondrial reserve function. Anesthesia and / or surgery further cause the abnormality of mtDNA methylation / hydroxylmethylation, disrupt the replication of mtDNA and the expression of mitochondrial components, and disrupt the mitochondrial homeostasis, result in the occurrence of POD. Via up-regulating the expression of SIRT1, calorie restriction improves the mtDNA ‘methylation drift’ caused by aging, and the abnormal levels of mtDNA 5mC and 5hmC caused by anesthesia and surgery, mediates mitochondrial homeostasis, thereby alleviates postoperative delirium in adult and aged mice. This study intends to focus on mice hippocampus, prefrontal cortex, anterior cingulate cortex as well as primary cultured neurons, detect the specific changes of mtDNA methylation / hydroxylmethylation under different treatments in different ages, and the effects of mtDNA methylation / hydroxylmethylation on mitochondrial structure and function, and investigate the role and mechanisms of calorie restriction in POD. This study will provide a new theoretical and practical basis for the prevention and treatment of POD.
术后谵妄(POD)显著增加术后死亡率,年龄是其重要危险因素。我们的前期研究和现有文献提示,线粒体功能障碍是神经元衰老或病变的主要特征,线粒体DNA(mtDNA)甲基化/羟甲基化修饰是调节线粒体结构与功能的中心环节。衰老导致mtDNA发生甲基化漂移,降低线粒体储备功能,麻醉和/或手术进一步引起mtDNA甲基化/羟甲基化异常,影响mtDNA复制及线粒体组分表达,破坏线粒体稳态,导致POD的发生。热量限制通过上调SIRT1的表达,改善衰老引起的mtDNA甲基化漂移,以及麻醉手术引起的mtDNA 5mC与5hmC水平异常,介导线粒体稳态,从而缓解成年与老年小鼠术后谵妄。本项目拟以小鼠海马、前额叶皮层、前扣带皮层和原代培养的神经元为研究对象,检测不同年龄及处理下mtDNA甲基化/羟甲基化的改变,及其对线粒体结构与功能的调节,探讨热量限制对POD的作用及机制,为临床防治POD提供新的理论和实践基础。

结项摘要

术后谵妄(POD)显著增加术后死亡率,年龄是其重要危险因素。我们的前期研究和现有文献提示,线粒体功能障碍是神经元衰老或病变的主要特征,线粒体DNA(mtDNA)甲基化/羟甲基化修饰是调节线粒体结构与功能的中心环节。衰老导致mtDNA发生甲基化漂移,降低线粒体储备功能,麻醉和/或手术进一步引起mtDNA甲基化/羟甲基化异常,影响mtDNA复制及线粒体组分表达,破坏线粒体稳态,导致POD的发生。热量限制通过上调SIRT1的表达,改善衰老引起的mtDNA甲基化漂移,以及麻醉手术引起的mtDNA 5mC与5hmC水平异常,介导线粒体稳态,从而缓解成年与老年小鼠术后谵妄。本项目应用术后谵妄小鼠模型,检测不同年龄及处理下海马、前额叶皮层、前扣带皮层、杏仁核mtDNA甲基化/羟甲基化的改变,及其对线粒体结构与功能的调节,探讨热量限制对POD的作用及机制,为临床防治POD提供新的理论和实践基础。研究结果显示:小胶质细胞过度活化介导的神经炎症反应,引起神经元线粒体DNA甲基化水平异常,线粒体碎片化和功能障碍,导致神经元能量代谢障碍和功能损伤,并进一步加重神经炎症反应,共同导致术后谵妄与术后认知功能障碍的发生和进展;通过给予SIRT1激动剂模拟热量限制,或对上述信号通路中的关键分子进行干预,可以显著缓解术后谵妄和术后认知功能障碍。本项目揭示了mtDNA甲基化异常介导线粒体功能障碍在术后谵妄中的作用机制,为临床防治术后谵妄提供了新的策略与理论依据。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Neuroinflammation-mediated mitochondrial dysregulation involved in postoperative cognitive dysfunction
神经炎症介导的线粒体失调参与术后认知功能障碍
  • DOI:
    10.1016/j.freeradbiomed.2021.12.004
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Free Radical Biology and Medicine
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Yan Yang;Yue Liu;Jixiang Zhu;Shiyu Song;Yulin Huang;Wei Zhang;Yu'e Sun;Jing Hao;Xuli Yang;Qian Gao;Zhengliang Ma;Juan Zhang;Xiaoping Gu
  • 通讯作者:
    Xiaoping Gu
Anti-nociceptive effects of caloric restriction on neuropathic pain in rats involves silent information regulator 1
热量限制对大鼠神经性疼痛的抗伤害作用涉及沉默信息调节器 1
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    BRITISH JOURNAL OF ANAESTHESIA
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Liu, Y.;Ni, Y.;Gu, X. P.
  • 通讯作者:
    Gu, X. P.
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国临床研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋芬;闻宝杰;刘玥
  • 通讯作者:
    刘玥
Preoperative anxiety-induced glucocorticoid signaling reduces GABAergic markers in spinal cord and promotes postoperative hyperalgesia by affecting neuronal PAS domain protein 4
术前焦虑诱导的糖皮质激素信号传导可减少脊髓中的 GABA 能标记物,并通过影响神经元 PAS 结构域蛋白 4 促进术后痛觉过敏
  • DOI:
    10.1177/1744806919850383
  • 发表时间:
    2019-05
  • 期刊:
    Molecular Pain
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Wu Hao;Huang Yulin;Tian Xinyu;Zhang Zuoxia;Zhang Ying;Mao Yanting;Wang Chenchen;Yang Shuai;Liu Yue;Zhang Wei;Ma Zhengliang
  • 通讯作者:
    Ma Zhengliang
Imbalanced spinal infiltration of Th17/Treg cells contributes to bone cancer pain via promoting microglial activation
Th17/Treg 细胞的脊髓浸润不平衡通过促进小胶质细胞激活导致骨癌疼痛
  • DOI:
    10.1016/j.bbi.2019.01.024
  • 发表时间:
    2019-07-01
  • 期刊:
    BRAIN BEHAVIOR AND IMMUNITY
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Huo, Wenwen;Liu, Yue;Gu, Xiaoping
  • 通讯作者:
    Gu, Xiaoping

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  • 作者:
    叶国生;吕颖;陈露露;王青宁;何秀兰;刘玥;徐丽萍;龙大宏
  • 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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