癫痫持续状态后树突内F-actin杆状聚集的成因及细胞骨架-内体-溶酶体途径引发神经元死亡的机制

项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81871014
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0913.神经电活动异常与发作性疾病
  • 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

After status epilepticus, some neurons in the brain are destined for death after a silent period, but the underlying mechanisms are still unknown. Before death, the dendritic spines of impaired neurons are seriously reduced, and the F-actin cytoskeleton within the spines becomes progressively depolymerized. We recently found that F-actin was transiently aggregated into rod-like structures in the dendritic shafts after its disappearance from the dendritic spines. Since F-actin is anchored to the microtubules within the dendritic shafts, we propose that the depolymerization and rod-like aggregation of F-actin may be due to the decontruction of dendritic microtubules. Moreover, the excitotoxic damage due to status epilepticus results in abnormally enhancement of endocytosis, and the rod-like aggregation of F-actin may be partially related to the translocation of endosome-associated F-actin into dendrites. Since the formation and transport of endosomes rely highly on the intact cytoskeletons, the depolymerization of F-actin and microtubules may result in damages to the endosome-lysosome system, and ultimately lead to neuronal death. This project is aimed to investigate the origins of the rod-like accumulation of dendritic F-actin and make clear the mechanisms of neuronal death by the cytoskeleton-endosome-lysosome pathway after status epilepticus, by which we hope to provide a new theoretical basis for epilepsy treatment.
癫痫持续状态后脑内神经元出现迟发性死亡,其机制尚不清楚。神经元死亡之前,树突棘广泛缺失,树突棘内F-actin骨架发生不可逆性解聚。我们发现F-actin从树突棘消失后会短暂聚集在树突干内形成特殊的杆状结构。以此为线索,我们注意到癫痫脑内F-actin损伤、微管解聚和内体-溶酶体异常三种现象共存并相互影响。树突干内微管解聚使F-actin丧失了锚定和调节位点,可能是树突棘塌陷和F-actin杆状聚集的主要原因;另一方面,癫痫放电后突触后膜内吞活动增强,F-actin随着内吞小泡进入树突内也会导致树突干F-actin聚集现象。更重要的是,内吞物质从内体到溶酶体的转运过程高度依赖F-actin和微管,后两者解聚势必会导致内体-溶酶体功能紊乱引发神经元死亡。因此,本项目拟采用体内外实验阐明树突干内F-actin杆状聚集的成因,探讨F-actin和微管解聚通过内体-溶酶体途径引起神经元死亡的机制。

结项摘要

癫痫持续状态和全脑缺血均会在敏感脑区引起神经元迟发性死亡,本项目提出假说,认为迟发性神经元死亡内F-actin损伤、微管解聚和内体-溶酶体系统异常共存并互相影响。该项目通过两种动物模型及一种体外神经元死亡模型,借助共聚焦显微镜、电子显微镜、共定位分析、蛋白质分离、以及脂类分析等技术,对上述假说进行了验证,并探讨稳定细胞骨架防治神经元死亡的可能性。结果发现1)迟发性神经元死亡过程中F-actin短暂性聚集形成的杆状结构发生在树突干内,树突棘F-actin损伤与树突干内微管解聚密切相关;2)神经元发生迟发性死亡过程中树突棘内F-actin降解,导致对应的突触前成分发生代偿性增大。因此尽管突触前成分数目相对下降,但是突触前成分的面积分数变化并不显著;3)神经元死亡与细胞骨架损伤密切相关,增强细胞骨架稳定性在一定程度上可以阻止或延缓神经元死亡,但是过度稳定细胞骨架会干扰神经元正常功能,加重神经元损伤;4)神经元内膜性细胞器官的分布和定位与细胞骨架的完整密切相关,神经元迟发性死亡过程中细胞骨架降解伴随着内体-自噬体-溶酶体系统发生紊乱,神经元的细胞体和近端树突内膜性成分相应增多;5)由于内体-自噬体-溶酶体系统功能异常,神经元的内膜系统结构的结构发生破坏,磷脂分解,释放出大量游离脂肪酸。这导致濒死或死亡神经元对质膜探针的亲和性显著增加。上述结果显示迟发性神经元死亡过程中细胞骨架损伤、内体-溶酶体系统功能紊乱以及质膜系统异常之间关系密切,为治疗和检测癫痫或脑缺血诱导的神经元损伤提供新的线索。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
癫痫持续状态后小鼠海马组织神经元中微管蛋白和内体-溶酶体系统表达的变化及其意义
  • DOI:
    10.13481/j.1671-587x.20200307
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    吉林大学学报. 医学版
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈玲萌;孟祥玥;张艳;桂玥;吴霜;李艳超;谭百宏
  • 通讯作者:
    谭百宏
The temporal and spatial changes of actin cytoskeleton in the hippocampal CA1 neurons following transient global ischemia
短暂性全脑缺血后海马CA1神经元肌动蛋白细胞骨架的时空变化
  • DOI:
    10.1016/j.brainres.2019.06.016
  • 发表时间:
    2019-10-01
  • 期刊:
    BRAIN RESEARCH
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Guo, Chun-Yan;Xiong, Tian-Qing;Li, Yan-Chao
  • 通讯作者:
    Li, Yan-Chao
Neurological involvement in the respiratory manifestations of COVID-19 patients.
COVID-19 患者呼吸道表现的神经系统受累。
  • DOI:
    10.18632/aging.202665
  • 发表时间:
    2021-02-14
  • 期刊:
    Aging
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Tan BH;Liu JM;Gui Y;Wu S;Suo JL;Li YC
  • 通讯作者:
    Li YC
The temporal and spatial changes of microtubule cytoskeleton in the CA1 stratum radiatum following global transient ischemia
全脑短暂性缺血后CA1放射层微管细胞骨架的时空变化
  • DOI:
    10.1016/j.jchemneu.2019.101682
  • 发表时间:
    2019-11
  • 期刊:
    Journal of Chemical Neuroanatomy
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Xiong Tian Qing;Guo Chun Yan;Tan Bai hong;Gui Yue;Li Yan Chao(通讯作者)
  • 通讯作者:
    Li Yan Chao(通讯作者)
The possible impairment of respiratory-related neural loops may be associated with the silent pneumonia induced by SARS-CoV-2
呼吸相关神经环路的可能损伤可能与 SARS-CoV-2 引起的无症状肺炎有关
  • DOI:
    10.1002/jmv.26158
  • 发表时间:
    2020-06-29
  • 期刊:
    JOURNAL OF MEDICAL VIROLOGY
  • 影响因子:
    12.7
  • 作者:
    Tan, Bai-Hong;Zhang, Yan;Li, Yan-Chao
  • 通讯作者:
    Li, Yan-Chao
共 10 条
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前往

其他文献

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    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
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    陈泽锋;邹艳红;李艳超;张以涛
  • 通讯作者:
    张以涛
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
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    爆炸与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李艳超;毕明树;高伟
  • 通讯作者:
    高伟
PTZ点燃C57BL/6小鼠苔藓纤维突触中F-actin的重构
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Epilepsy Research
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    李永男;谭百宏;刘群;李艳超
  • 通讯作者:
    李艳超
氨气预混旋流燃烧火焰稳定性及燃烧极限研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    工程热物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周永浩;李艳超;姜海鹏;张术琳;甘波;高伟
  • 通讯作者:
    高伟
Pilocarpine-induced epilepsy is associated with actin cytoskeleton reorganization in the mossy fiber-CA3 synapses
毛果芸香碱诱发的癫痫与苔藓纤维-CA3突触中肌动蛋白细胞骨架重组有关
  • DOI:
    10.1016/j.eplepsyres.2014.01.016
  • 发表时间:
    2014-03
  • 期刊:
    Epilepsy Research
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    宋艳;李树蕾;杨立彬;李艳超
  • 通讯作者:
    李艳超
共 16 条
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癫痫脑内突触连接异常的肌动蛋白骨架重构机制
  • 批准号:
    81171219
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    57.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目