hepcidin调控脑铁水平的分子、细胞机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31471035
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    93.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0901.分子与细胞神经生物学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Brain iron homeostasis is very important for nervous system development and normal function maintenance. The endothelial cells forming the blood-brain barrier have a pivotal role in brain iron transportation. Our previous studies have revealed that the brain could express hepcidin. In vitro, Hepcidin increases the iron content in bENd3.1 cells by regulating the level of FPN1. Our preliminary experiments have also discovered that brain iron level is significantly elevated after knocking out the hepcidin. However, the cellular and molecular mechanisms involved in the regulation of brain iron level by hepcidin in vivo are still not fully elucidated. Based on our preceding discovery that hepcidin is highly expressed in astrocytes, we will utilize different animal models, including hepcidin knockout mice, the mice in which hepcidin is knockdown or over-expressed specifically in astrocytes or conditional knockout FPN1 in endothelial cells, and combine biotechnologies containing double immunofluorescence, cell co-culture, etc, aiming to explore the concrete molecular and cellular mechanisms that hepcidin generated from astrocytes can regulate the expression and distribution of FPN1 in the membrane of the endothelial cells in blood-brain barrier after its release from the footplate of astrocytes, and therefore controlling the circulated iron into the brain. Our research will have momentous meaning in perfecting of brain iron metabolism theories and finding new methods for prevention and treatment of brain iron imbalance-related diseases.
脑铁稳态是神经系统发育和功能正常维持的重要保证。血脑屏障内皮细胞是铁进入脑内的关键部位,我们前期的研究结果证实脑内能够表达hepcidin,hepcidin能够调节体外培养bEnd3.1细胞FPN1的表达而影响细胞的铁含量。预实验结果也发现hepcidin基因敲除明显增加脑铁水平。然而,在体情况下,hepcidin调节脑铁水平的细胞和分子机制仍未被阐明。本研究在发现星形胶质细胞高表达hepcidin的基础上,运用hepcidin基因敲除、星形胶质细胞特异性敲低和过表达hepcidin小鼠、内皮细胞特异敲除FPN1小鼠,免疫双标、细胞共培养等技术,探索星形胶质细胞生成的hepcidin通过其终足释放到血脑屏障微血管内皮细胞,调节其膜上FPN1的表达分布,进而控制循环铁入脑,维持脑铁稳态的分子、细胞机制。对于完善脑铁代谢理论,发现预防和治疗脑铁代谢失衡相关疾病的新方法具有重要意义。

结项摘要

由于有血脑屏障的存在,脑铁代谢的控制具有其独特的规律。进入脑内的铁主要途径是通过血脑屏障,因此调节该途径对脑铁稳态至关重要。人们普遍认为,膜铁转运蛋白1(FPN1)是唯一已知的细胞铁输出蛋白,是铁从脑微血管内皮细胞(BMVEC)进入大脑的关键通道。但是,目前还没有直接的证据来阐明这一过程及其调控机制。之前的研究结果证实脑内能够表达hepcidin,hepcidin可以调节体外培养的BMVEC的FPN1而影响细胞的铁含量,hepcidin基因敲除可以明显增加脑铁水平。但是在体情况下,hepcidin调节脑铁水平的细胞和分子机制仍未被阐明。本研究运用hepcidin基因敲除、星形胶质细胞特异性敲低和过表达hepcidin小鼠、内皮细胞特异敲除FPN1小鼠,免疫双标、细胞共培养等技术,在发现星形胶质细胞高表达hepcidin的基础上,研究结果显示在BMVEC条件性敲除FPN1的小鼠中,FPN1确实是铁跨越血脑屏障从血液输送到脑中的主要途径。我们还发现,星形胶质细胞分泌的铁调素通过星形胶质细胞终足和BMVEC相接触的位置调节BMVEC中FPN1的表达。了解铁进入大脑的途径和如何被调节为开发神经退行性疾病或脑铁水平失衡疾病,如神经炎症,帕金森病和阿尔茨海默病的治疗方法提供了重要的理论基础。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The Construction and Characterization of Mitochondrial Ferritin Overexpressing Mice
线粒体铁蛋白过表达小鼠的构建和表征
  • DOI:
    10.3390/ijms18071518
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    International Journal of Molecular Sciences
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Li Xin;Wang Peina;Wu Qiong;Xie Lide;Cui Yanmei;Li Haiyan;Yu Peng;Chang Yan-Zhong
  • 通讯作者:
    Chang Yan-Zhong
Hypobaric Hypoxia Regulates Brain Iron Homeostasis in Rats
低压缺氧调节大鼠脑铁稳态
  • DOI:
    10.1002/cbic.201300420
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Cellular Biochemistry
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Li Yaru;Yu Peng;Chang Shi-Yang;Wu Qiong;Yu Panpan;Xie Congcong;Wu Wenyue;Zhao Baolu;Gao Guofen;Chang Yan-Zhong
  • 通讯作者:
    Chang Yan-Zhong
Mitochondrial Ferritin Deletion Exacerbates beta-Amyloid-Induced Neurotoxicity in Mice
线粒体铁蛋白缺失加剧了β-淀粉样蛋白诱导的小鼠神经毒性
  • DOI:
    10.1155/2017/1020357
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Oxidative Medicine and Cellular Longevity
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang P;Wu Q;Wu W;Li H;Guo Y;Yu P;Gao G;Shi Z;Zhao B;Chang YZ
  • 通讯作者:
    Chang YZ
Effects of Pregnancy and Lactation on Iron Metabolism in Rats
妊娠期和哺乳期对大鼠铁代谢的影响
  • DOI:
    10.1155/2015/105325
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Biomed Research International
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Gao G;Liu SY;Wang HJ;Zhang TW;Yu P;Duan XL;Zhao SE;Chang YZ
  • 通讯作者:
    Chang YZ
Ceruloplasmin, a Potential Therapeutic Agent for Alzheimer's Disease
铜蓝蛋白,阿尔茨海默病的潜在治疗剂
  • DOI:
    10.1089/ars.2016.6883
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Antioxidants and Redox Signaling
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Zhao Ya-Shuo;Zhang Li-Hong;Yu Pan-Pan;Gou Yu-Jing;Zhao Jing;You Lin-Hao;Wang Zhan-You;Zheng Xin;Yan Liang-Jun;Yu Peng;Chang Yan-Zhong
  • 通讯作者:
    Chang Yan-Zhong

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其他文献

脑铁代谢及调控
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  • 期刊:
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  • 作者:
    尤琳浩;郑鑫;常彦忠
  • 通讯作者:
    常彦忠
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    王倩倩;赵晨阳;常彦忠
  • 通讯作者:
    常彦忠
单核巨噬细胞铁代谢相关蛋白的表达调控
  • DOI:
    10.1098/rsta.2020.0181
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生物物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张彩云;段相林;常彦忠;孔卫娜
  • 通讯作者:
    孔卫娜
人体组织学与解剖学设计性实验的探讨
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    实验室科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张晓;常彦忠;于鹏;樊玉梅;段相林
  • 通讯作者:
    段相林
血红素铁的肠铁吸收及调控机制研究进展
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  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    中国科学:生命科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    耿丽娜;李亚永;于鹏;常彦忠;段相林
  • 通讯作者:
    段相林

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星形胶质细胞铜蓝蛋白对β淀粉样蛋白造成神经元凋亡的影响及机制
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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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