自噬在气泡损伤血管内皮细胞中的双向作用及机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81801866
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H2401.特殊环境机体适应性改变与损伤机制
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Decompression sickness (DCS) is a pivotal concern for people who take part in diving and hyperbaric practice, and genesis of inert gas bubbles is the primary etiology.The prevention of DCS is the first issue that should be treated due to its severe consequences. Increased tolerance to DCS has been reported in regular divers, of which the mechanism remains unclear.Previously, we have proved that vascular endothelial cells (VEC) damage that triggered by bubbles played a key role in the development of DCS. Meanwhile, further studies revealed that autophagy played a biphasic role in bubble-induced endothelial injury, which may be related to bubble stimulus intensities.Therefore,we hypothesize that bubbles may regulate autophagy activities by changing intracellular calcium concentration. Mild bubble contaction may result in activating of calcium channels and subsequent moderate autophagy activation that could alleviate the VEC injury. Severe bubble irritation would result in intracellular calcium overload, which would cause overactivation of autophagy and finally promote VEC damage. This may be related to the mechanism of regular diving prevents DCS. Our study aims to investigate the above hypothesis in multiple levels, including cells, vessel segments and animals, reveal the effects and mechanisms of bubble contaction on autophagy activities and demonstrate biphasic role of autophagy in bubble-induced endothelial injury, which could provide theorical evidence for exploring new preventive measures.
减压病(DCS)是妨害潜水和高气压作业的关键医学问题,其致病原因是快速减压形成气泡。由于引起的后果常比较严重,因此预防是关键。潜水实践表明,经常潜水者不易罹患DCS,但机制未明。我们证实,血管内气泡可损伤血管内皮细胞(VEC)并在DCS进程中发挥重要作用。进一步研究发现,自噬参与气泡损伤VEC进程,并在其中发挥保护或促进的双向作用,气泡刺激强度不同可能是基本原因。我们推测,气泡刺激通过胞内钙离子调节自噬活性。少量气泡激活钙通道,适度激活自噬,可增强VEC对抗损伤的能力,可能与常潜水不易罹患DCS有关;大量气泡则可引起钙超载,过度激活自噬,加剧VEC损伤。本项目拟在细胞、器官和动物水平研究上述假说,通过控制气泡刺激强度,系统研究气泡触碰对VEC自噬活性的影响及机制,在不同水平证实自噬在气泡导致VEC损伤中的双向作用,为阐明DCS机制、探索有效防治措施积累理论依据。

结项摘要

背景:随着海洋开发的持续推进,潜水医学保障日益重要。减压病(DCS)是潜水安全的核心威胁,预防是关键,但措施匮乏。潜水实践表明,经常潜水者不易罹患DCS,明确其机制可能有助于探索DCS预防措施。气泡是DCS致病因素,其引起的血管内皮细胞(VEC)损伤是DCS发生的重要环节。我们前期研究发现,自噬参与VEC损伤进程,但具体机制尚未完全明了。.主要研究内容:(1)在细胞水平发现微气泡触碰诱导大鼠肺动脉内皮细胞自噬,其程度同气泡刺激强度及VEC损伤程度密切相关。(2)在细胞、血管段和动物水平发现强度较重的气泡刺激直接损伤VEC,自噬抑制剂3-MA可有效抑制这一损伤效应;强度较轻的微气泡刺激预处理可减轻后续较重微气泡刺激所导致的VEC损伤,这一保护作用同样可被3-MA有效抑制。在此基础上,在动物水平证实连续轻度高气压暴露预处理,即只产生微量气泡的高气压暴露预处理可有效降低大鼠DCS发病率,3-MA可抑制这一预防效应。(3)在细胞水平明确微气泡触碰对不同位置VEC胞内Ca2+的影响,发现轻度气泡触碰通过升高胞内Ca2+浓度激活CaMKK-β/AMPK/ERK/mTOR通路诱导自噬;较重气泡触碰进一步升高胞内Ca2+水平,除激活上述通路外,还通过诱导ROS生成进一步提高ERK活性并抑制mTOR和AKT活性,增强自噬。同时观察到气泡触碰同步诱导VEC焦亡,也同胞内Ca2+浓度升高有关。.结论:本研究发现气泡触碰可激活VEC自噬并在其损伤进程中发挥双向作用,可能同自噬激活程度相关。明确了自噬对VEC的保护效应是连续潜水预防DCS的重要机制,进一步阐明了气泡通过Ca2+诱导VEC自噬的具体机制,为后续探索DCS防治措施提供了理论依据。同时,本研究首次观察到气泡刺激同时诱导VEC焦亡,可能与DCS炎性损伤有关,值得深入探索。

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(1)
专利数量(1)
减压病气泡形成之气核理论研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国职业医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵旭鹏;张坤;张尉;徐伟刚
  • 通讯作者:
    徐伟刚
细胞钙离子荧光探针研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    生命的化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄致远;赵旭鹏;徐伟刚;张坤
  • 通讯作者:
    张坤

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其他文献

汽车座椅骨架构件布局设计方法
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  • 发表时间:
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  • 通讯作者:
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气泡诱导血管内皮细胞经典焦亡在减压病进程中的作用及机制研究
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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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