脑缺血早期MMP-2快速分泌阻断内皮细胞与星型胶质细胞“互作”促进血脑屏障损伤的机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81873747
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0906.脑血管结构、功能异常及相关疾病
  • 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

We have shown that the rapid secretion of MMP-2 contributes to early blood-brain barrier (BBB) damage in acute ischemic stroke. However, the mechanism has not been elucidated. It is known that the endothelial cells (ECs) interact with astrocytes through the shared Shh pathway to maintain the integrity of the BBB via promoting the expression of junctional proteins and maintaining the anti-inflammatory properties of BBB endothelial cells. However, it remains unknown whether and how the above cross-talk between astrocytes and endothelial cells is affected during ischemic BBB injury in the early stage of ischemic stroke. Our recent co-culture experiments showed that the supernatants of OGD-treated (or ischemic) ECs could significantly down-regulate the expression of Scube2 in astrocytes and weaken the activation of Shh pathway in the ECs by the astrocytes that were pre-incubated with the conditioned media of ischemic ECs. Based on the fact that Scube2 is a key protein involved in the release of Shh and can be degraded by MMP-2, we hypothesize that the rapid secretion of MMP-2 induced by cerebral ischemia may inhibit the release of Shh from astrocytes by degrading Scube2, thus cutting off the cross-talk between astrocytes and ECs to promote the occurrence of BBB damage. To test our central hypothesis, we will apply in vivo and in vitro ischemic stroke models, co-culture model, co-immunostaining and siRNA silence to demonstrate 1) whether and how MMP-2 interacts with Scube2/Shh to affect the cross-talk between ECs and astrocytes in vivo and in vitro and 2) whether the above changes contribute to early ischemic BBB damage via downregulating the expression of junctional proteins and inhibiting the expression of chemotactic factors and cell adhesion molecules to reduce the infiltration of inflammatory lymphocytes to ischemic brain tissue. The completion of this study will not only expand our understanding the mechanisms underlying early ischemic BBB damage but will also provide new therapeutic targets for BBB protection in the early stage of stroke.
我们已经证明了MMP-2的快速分泌参与了卒中早期血脑屏障(BBB)的损伤,但机制尚未阐明。已知内皮细胞(EC)与星形胶质细胞通过共享Shh通路发生“互作”,促进连接蛋白表达和维持内皮的抗炎特性,共同维护BBB完整。那么,在卒中早期BBB的损伤中,上述互作是否被破坏,机制是什么?我们近期体外共培养实验发现,缺血EC的培养上清可显著下调星形胶质细胞Scube2的表达,同时削弱后者对ECShh通路的激活。因Scube2参与Shh的释放,又可被MMP-2降解,据此我们推测,缺血早期MMP-2的快速分泌可通过降解Scube2抑制Shh释放,进而切断星形胶质细胞与EC的互作,促进BBB损伤的发生。本项目拟采用体内外卒中模型,细胞共培养、免疫荧光双标和siRNA等方法,阐明MMP-2调控Scube2/Shh在脑缺血早期BBB损伤中的关键作用及分子机制,为寻找卒中早期BBB保护治疗靶点提供科学依据。

结项摘要

本项目围绕缺血早期BBB损伤及缺血再灌注神经损伤的分子机制展开,主要探讨了脑缺血早期MMP-2的快速分泌在阻断星形胶质细胞与内皮细胞“互作”促进BBB损伤中的重要作用,阐明MMP-2分泌通过靶向干预Scube2/Shh通路破坏星形胶质细胞与内皮细胞“互作”而造成BBB功能失调。 此外,本研究围绕脑缺血早期BBB损伤机制进行了研究内容的拓展,通过以上研究取得如下发现:1)缺血早期BBB三种主要细胞均会分泌MMP-2,其中星型胶质细胞分泌量最高,Scube2与MMP-2存在直接相互作用,且缺血早期导致小鼠MCAO脑缺血侧的Scube2明显降低,体内敲除星形胶质细胞中的Scube2会加剧其下游Shh通路蛋白表达的下降,同时也加剧了BBB的损伤和炎症水平的上调,体外过表达星形胶质细胞Scube2可抑制OGD/R导致的星形胶质细胞及血管内皮细胞Shh通路的下调,逆转内皮细胞屏障和抗炎功能的下降,体外抑制MMP-2的分泌可抑制OGD/R处理后星形胶质细胞及内皮细胞Scube2的表达及Shh通路的下调,逆转内皮细胞TJ蛋白的下调。2)研究发现闭锁蛋白的降解会加速脑微血管内皮细胞对于缺血应激性损伤的敏感性;3)探讨了PAQR3基因在急性脑缺血诱导的神经元凋亡过程中的作用机制,表明PAQR3基因敲除通过激活PI3K/AKT通路能够减轻OGD/R诱导的细胞凋亡;4)研究团队发现体外缺血促进了脑微血管内皮细胞中外泌体的释放以及外泌体miRNA和表面蛋白的特异性变化,这些胞外miRNAs和表面蛋白之间有明显的相关性;5)项目组新合成一种来源于野菊花的天然产物蒙花苷衍生物BLR,发现BLR对脑缺血后神经损伤具有显著保护作用,且这种作用依赖于CSPG4依赖的信号通路的激活,KDELR介导的翻译后修饰和CSPG4从ERGIC到细胞膜的泡状转运是BLR诱导的神经保护的一个重要途径;6)研究发现小胶质细胞Swell1 通道开放可激活SGK1介导的 FOXO3a/CREB 以及 WNK1 介导的 SPAK/OSR1-CCCs 信号通路,促进缺血损伤后小胶质细胞的存活和M2型极化,从而减轻炎症反应和缺血性脑损伤。本项目增加了我们对卒中早期BBB和脑缺血损伤的分子调节机制的理解,为BBB功能改善和脑缺血损伤的临床治疗提供了新思路、新靶点和新方法。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Combined Analysis of Surface Protein Profile and microRNA Expression Profile of Exosomes Derived from Brain Microvascular Endothelial Cells in Early Cerebral Ischemia.
早期脑缺血时脑微血管内皮细胞来源的外泌体表面蛋白谱和 microRNA 表达谱的联合分析
  • DOI:
    10.1021/acsomega.1c03248
  • 发表时间:
    2021-08-31
  • 期刊:
    ACS omega
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Yang D;Li Z;Gao G;Li X;Liao Z;Wang Y;Li W;Zhang Y;Liu W
  • 通讯作者:
    Liu W
A Linarin Derivative Protects against Ischemia-Induced Neuronal Injury in Mice by Promoting Cerebral Blood Flow Recovery via KDELR-Dependent CSPG4 Activation.
linarin 衍生物通过 KDELR 依赖性 CSPG4 激活促进脑血流恢复,从而防止小鼠缺血引起的神经元损伤。
  • DOI:
    10.1155/2022/6434086
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    OXIDATIVE MEDICINE AND CELLULAR LONGEVITY
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xie, Cong;Yue, Shiqin;Li, Xiangzhu;Li, Zongyang;Li, Weiping;Huang, Guodong;Ma, Guoxu;Liu, Wenlan;Wang, Yachao;Zhang, Yuan
  • 通讯作者:
    Zhang, Yuan
Occludin degradation makes brain microvascular endothelial cells more vulnerable to reperfusion injury in vitro
Occludin降解使脑微血管内皮细胞更容易受到体外再灌注损伤
  • DOI:
    10.1111/jnc.15102
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    Journal of Neurochemistry
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Zhang Y;Li X;Qiao S;Yang D;Li Z;Xu J;Li W;Su L;Liu W
  • 通讯作者:
    Liu W
Silencing PAQR3 protects against oxygen-glucose deprivation/reperfusion-induced neuronal apoptosis via activation of PI3K/AKT signaling in PC12 cells
沉默 PAQR3 通过激活 PC12 细胞中的 PI3K/AKT 信号传导来防止氧糖剥夺/再灌注诱导的神经元凋亡
  • DOI:
    10.1016/j.lfs.2020.118806
  • 发表时间:
    2021-01-15
  • 期刊:
    LIFE SCIENCES
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Qiao, Shanshan;Yang, Dexin;Liu, Wenlan
  • 通讯作者:
    Liu, Wenlan
Activation of Swell1 in microglia suppresses neuroinflammation and reduces brain damage in ischemic stroke
小胶质细胞中 Swell1 的激活可抑制神经炎症并减少缺血性中风的脑损伤
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2023-01
  • 期刊:
    Neurobiology of Disease
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Chen B;Xie C;Shi T;Yue S;Li W;Huang G;Zhang Y;Liu W
  • 通讯作者:
    Liu W

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其他文献

土层深度对甘草根系呼吸代谢及甘草酸积累的影响
  • DOI:
    10.13863/j.issn1001-4454.2019.08.007
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    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    祝天添;卢迪;曾宇馨;刘文兰;吴繁琦;高荣孚;孙志蓉
  • 通讯作者:
    孙志蓉
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    朱绍丹;陈丽;焦健;李朝周;刘文兰;赵阳
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一种新型可展组合单元的自由度与运动学分析
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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中药复方一贯煎HPLC指纹图谱研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2018
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  • 作者:
    赵青舟;刘文兰;曹丽
  • 通讯作者:
    曹丽

其他文献

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刘文兰的其他基金

脑缺血早期occludin降解促血脑屏障内皮细胞凋亡的分子机制
  • 批准号:
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    57.0 万元
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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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