ATPIF1/ATP合酶在异氟烷致秀丽线虫全身损伤中的机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81600921
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 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:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Currently, the study of inhalational anesthetic-induced neurotoxicity and subsequent cognitive impairment is of great research interest in anesthesiology. The inhalational anesthetic isoflurane has been reported to induce caspase activation and apoptosis, potentially leading to postoperative cognitive dysfunction and promotion of Alzheimer’s disease neuropathogenesis. However, the underlying mechanisms by which isoflurane induce apoptosis remains largely unknown. Our preliminary data has shown that: firstly, isoflurane can activate mitochondrial apoptotic pathway, leading systemic injury in Caenorhabditis elegans; secondly, isoflurane can induce ATPase inhibitory factor 1(ATPIF1) increasing in neuron, the inhibitor of ATP synthase can improve isoflurane-induced neuronal apoptosis, which doesn’t affect the increasing of ATPIF1.It is newly reported that the increasing expression of ATPIF1 can inhibit the activity of ATP synthase in hydrolysis of ATP and induce the decrease of mitochondrial membrane potential. Based on the results of our preliminary studies and the aforementioned findings, we hypothesize that isoflurane induces systemic injury in Caenorhabditis elegans by increasing expression of ATPIF1, which could inhibit the activity of ATP synthase in hydrolysis of ATP, lead to declining mitochondrial membrane potential and activate mitochondrial apoptotic pathway, which could be prevented by administration of the inhibitor of ATP synthase. . Both apoptotic neurons model and systemic injury Caenorhabditis elegans model induced by isoflurane are used to test the hypothesis that isoflurane induces systemic injury in Caenorhabditis elegans by increasing expression of ATPIF1, which could inhibit the activity of ATP synthase in hydrolysis of ATP, lead to declining mitochondrial membrane potential and activate mitochondrial apoptotic pathway, the potential protective role of the inhibitor of ATP synthase on this process. To test this hypothesis, we will apply gene overexpression, small interfering RNA, RNA interfering, co-Immunoprecipitation, western blot, immunofluorescence confocal microscopy, electron microscopy, and behavioral tests to study the novel mechanism underlying isoflurane-induced cellular apoptosis at multiple aspects of molecular signaling, mitochondrial morphology, mitochondrial function, cell function, and animal behavior. The results will reveal the molecular mechanism of isoflurane-induced neuronal apoptosis and systemic injury, provide a theoretical basis for the prevention of inhalational anesthetic neurotoxicity.
吸入麻醉药异氟烷导致术后认知功能障碍(POCD),与神经元线粒体凋亡密切相关,但其上游机制未明。申请者前期研究证实:①异氟烷可激活线粒体凋亡,造成秀丽线虫损伤;②异氟烷诱导神经细胞ATP酶抑制因子1(ATPIF1)表达上调,ATP合酶抑制剂可改善异氟烷的神经细胞凋亡,且不影响ATPIF1表达。最新研究报道:ATPIF1可抑制ATP合酶水解ATP的活性,加重线粒体膜电位降低。我们推断:异氟烷通过诱导ATPIF1表达上调,降低ATP合酶水解ATP的活性,导致线粒体膜电位持续下降,激活线粒体凋亡通路,最终造成秀丽线虫损伤。本研究采用异氟烷诱导秀丽线虫全身损伤创新模型和神经细胞凋亡模型,通过调控ATPIF1表达或应用ATP合酶抑制剂干预,研究ATPIF1与ATP合酶结合能力、线粒体形态和功能、细胞凋亡以及线虫行为学的变化,从而揭示异氟烷导致POCD和线虫损伤的机制,为防治吸入麻醉药毒性提供新靶点。

结项摘要

术后认知功能障碍是麻醉领域的研究热点。吸入麻醉药物具有神经毒性作用,会导致学习记忆等认知功能减退,但确切机制未明。本研究的主要目的是明确ATPIF1是否介导吸入麻醉药异氟烷引起的神经细胞毒性,进而导致动物认知功能损伤。(1)首先建立异氟烷引起H4-APP细胞凋亡细胞模型,检测细胞内活性氧簇(ROS)试剂盒、线粒体膜电位(MMP)、ATP等线粒体功能指标;通过线粒体肿胀实验检测线粒体通透性转化孔(mPTP)的开放状态;通过western blotting实验和RT-PCR检测ATPIF1、线粒体凋亡效应蛋白Caspase-3蛋白及mRNA基因表达;研究ATP合酶抑制剂—二环己基碳二亚胺(DCCD)预处理,对异氟烷引起H4-APP细胞凋亡的保护作用。(2)通过构建低表达或过表达ATPIF1 H4-APP细胞,研究异氟烷对上述神经细胞的影响。(3)在体动物研究,验证ATP合酶抑制剂在异氟烷引起小鼠认知功能损伤中的保护作用。本研究结果表明:(1)异氟烷会使H4-APP细胞ATPIF1表达升高,mPTP持续过度开放,引起ROS蓄积、MMP降低、ATP生成减少; Caspase-3 mRNA基因表达增加和蛋白激活。DCCD可以阻断上述变化。(2)异氟烷不会引起低表达ATPIF1 H4-APP细胞mPTP持续过度开放,不会引起细胞内ROS、MMP和ATP的变化以及 Caspase-3 mRNA基因表达和蛋白活化。异氟烷会使过表达ATPIF1 H4-APP细胞mPTP大量过度开放,引起细胞内ROS蓄积、MMP降低、ATP生成减少;导致 Caspase-3 mRNA表达增加和蛋白活化。DCCD可以阻断异氟烷引起的过表达ATPIF1 H4-APP细胞变化。(3)ATP合酶抑制剂DCCD预处理,可以明显改善异氟烷引起的小鼠海马依赖性和非海马依赖性学习记忆功能损伤。本研究证实,异氟烷可以使ATPIF1表达升高,与ATP合酶结合,导致ATP生成减少,引起细胞内活性氧簇蓄积、线粒体损伤和神经细胞凋亡,进而损伤动物的认知功能。ATP合酶抑制剂可以阻断ATPIF1与ATP合酶的结合,对异氟烷的神经毒性产生保护作用。说明,ATPIF1是异氟烷引起神经细胞凋亡和动物认知功能损伤的作用靶点。本研究为术后认知功能障碍的防治提供可能的靶点和理论支持。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
腰骶丛神经阻滞与髂筋膜间隙阻滞在全髋关节置换术中镇痛效果比较
  • DOI:
    10.16118/j.1008-0392.2018.03.019
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    同济大学学报(医学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡超力;李成;王芬;陈明慧;傅舒昆;张晓庆
  • 通讯作者:
    张晓庆
End-tidal carbon dioxide monitoring improves patient safety during propofol-based sedation for breast lumpectomy A randomised controlled trial
潮气末二氧化碳监测可提高乳房肿瘤切除术中丙泊酚镇静期间患者的安全性
  • DOI:
    10.1097/eja.0000000000000859
  • 发表时间:
    2018-11-01
  • 期刊:
    EUROPEAN JOURNAL OF ANAESTHESIOLOGY
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Li, Mengzhu;Liu, Zhiqiang;Li, Cheng
  • 通讯作者:
    Li, Cheng
Hydrogen-rich saline attenuates isoflurane-induced caspase-3 activation and cognitive impairment via inhibition of isoflurane-induced oxidative stress, mitochondrial dysfunction, and reduction in ATP levels
富氢盐水通过抑制异氟烷诱导的氧化应激、线粒体功能障碍和 ATP 水平降低,减轻异氟烷诱导的 caspase-3 激活和认知障碍
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    American Journal of Translational Research
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Li Cheng;Hou Lengchen;Chen Dan;Lin Fuqing;Chang Tao;Li Mengzhu;Zhang Lingling;Niu Xiaoyin;Wang Huiying;Fu Shukun;Zheng Junhua
  • 通讯作者:
    Zheng Junhua

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

基于ECPL模型的平纹机织复合材料低速冲击多尺度模拟
  • DOI:
    10.13465/j.cnki.jvs.2020.20.038
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王涛;侯玉亮;铁瑛;李成
  • 通讯作者:
    李成
自主水下航行器辅助的水下地理机会路由协议
  • DOI:
    10.3778/j.issn.1673-9418.1910057
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    计算机科学与探索
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丁钰莹;郝琨;李成
  • 通讯作者:
    李成
江苏省PM_(2.5)和PM_(10)时空变化特征及其与气象因子的关系
  • DOI:
    10.19672/j.cnki.1003-6504.2020.07.008
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    环境科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高振翔;叶剑;周红根;王晓彬;殷华;王纪;李成
  • 通讯作者:
    李成
地膜覆盖对河套灌区春玉米耗水结构及水分利用的影响
  • DOI:
    10.13522/j.cnki.ggps.2020735
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    灌溉排水学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王青松;冯浩;董勤各;李成;权浩;陈浩
  • 通讯作者:
    陈浩
结构参数对并联型双轴直圆柔性铰链刚度的影响
  • DOI:
    10.16578/j.issn.1004.2539.2020.03.006
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    机械传动
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李成;何涛;陈国瑜;王传礼;蒋浩;季晨光
  • 通讯作者:
    季晨光

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

李成的其他基金

小胶质细胞MD2调控突触稳定性介导术后认知功能障碍的机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

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]
      
关闭
close
客服二维码