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老化肠上皮细胞ERS/UPR导致KIT蛋白减少和肠黏膜屏障受损的分子机制研究

批准号:
32071180
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
周德山
依托单位:
学科分类:
整合生理学与整合生物学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
周德山

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
肠黏膜屏障的退行性改变是老年人群易发肠道菌群失调和炎性肠病的主要原因。我们发现SCF/KIT信号通路在维持肠黏膜屏障结构与功能上起着关键作用,而老年人群和小鼠(24月龄)的肠上皮细胞表达KIT蛋白明显减少,但发生机制尚不清楚。肠黏膜老化常见明显的ROS堆积和ERS/UPR,被认为是导致KIT蛋白减少的直接因素。因此,本项目拟用2月、16月和24月龄小鼠,以模拟20岁、50岁和70岁的人类老化过程,利用高脂饮食和H2O2分别构建小鼠和细胞的氧化应激模型以及KIT功能丢失突变(wadsm/m)小鼠、ERS/UPR下游基因敲除小鼠,结合褪黑素/白藜芦醇等抗氧化剂干预方法,深入研究肠上皮老化ROS堆积-错误折叠/未成熟蛋白聚积-ERS/UPR所致KIT蛋白减少与黏膜屏障结构和功能受损的分子机制,为明确老年人群易罹患肠道菌群失调与炎性肠病的发生机制、探索有效延缓老化进程方法等提供新的思路和实验依据。
英文摘要
The degeneration of intestinal mucosa are the main risk factors for aging-associated bacterial dysbiosis and inflammatory bowel disease. Our previous study indicated that the SCF/KIT signaling plays a pivotal role in maintaining structure and function of intestinal mucosal barrier, and KIT protein expressed in intestinal epithelial cells displayed a decline in aged humans and mice. However, the underlying mechanism is still not fully clarified. Reactive oxygen species (ROS) accumulation and endoplasmic reticulum stress and unfolded protein response (ERS/UPR) , which are common in the aging intestinal mucosa, are considered the main cause of reduction in KIT. Therefore, in the present project, mice are divided into three groups according to age: 2-, 16-, and 24-month-old, to simulate life phases at about 20, 50, and 70 years of age in human. Furthermore, the cellular and animal models of high-fat diet/hydrogen peroxide-induced oxidative stress as well as the loss of function of c-kit mice (Wadsm/m), combined with antioxidant intervention including melatonin and resveratrol, and inhibition of downstream of ERS/UPR signaling, are applied for clarifying the mechanism of low expression of KIT and impairment of intestinal mucus barrier during aging, which caused by aging-induced oxidative stress and ERS/UPR, hoping this project will provide a new research perspective and theoretical basis for further study on bacterial dysbiosis and inflammatory bowel disease in the geriatric population.
人口老龄化已成为世界性的社会和公共卫生问题,老年人群的患病风险和病死率明显增加,不仅给本人带来极大的精神压力,巨额医疗费用也成为家庭和政府沉重的经济负担。为此,上世纪90年代,WHO和我国政府均提出“健康老龄化”的新理念,旨在积极推进组织器官老化与退行性改变的基础研究,为延缓衰老进程、降低老年人群的患病风险,制定构建“健康老龄化”社会前瞻性策略等提供重要理论和实验依据。.衰老是一种不可避免的自然现象,伴随年龄增加,机体组织器官的结构和功能呈现不同程度的退行性改变,其中,肠黏膜屏障的变化尤为明显;前期研究表明:肠黏膜屏障的退行性改变与多种老年人群常见慢病密切相关,提示维持肠黏膜屏障结构和功能的完整性可能是践行“健康老龄化”的重要保障。.本项目为肠黏膜老化的基础研究,主要关注上皮细胞的内质网应激(endoplasmic reticulum stress, ERS)损伤肠黏膜屏障的分子机制,在此基础上,探讨了青蒿琥酯和褪黑素对老年小鼠肠道ERS的抑制作用,为寻找延缓肠道衰老的有效方法提供了新思路。.主要研究结果如下:.1、随年龄增加,肠黏膜屏障功能明显下降,上皮细胞的KIT-JNK-c-Jun信号轴活性减弱,下游靶分子紧密连接蛋白Claudin-3的表达显著降低,可能是老年小鼠肠黏膜通透性显著增高的直接因素。.2、肠黏膜ERS相关基因,特别是下游RE1α通路活性明显增强,通过泛素-蛋白酶体途径加速KIT蛋白的降解,抑制上皮细胞的增殖,同时通过抑制Claudin-3 mRNA的转录减少Claudin-3的表达;抑制IRE1α通路可部分恢复KIT和Claudin-3的表达。.3、分别给予ERS模型小鼠和老年小鼠青蒿琥酯或褪黑素干预,小鼠肠黏膜ERS/IRE1α活性明显受到抑制,KIT和Claudin-3的蛋白表达水平得以有效恢复;肠上皮细胞的增殖和更新能力显著增强,肠黏膜屏障的通透性降低。
胚胎和肿瘤组织SCF/KIT信号通路上调重要转录因子Pea3的分子机制研究
  • 批准号:
    31771332
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    周德山
  • 依托单位:
KIT信号分子在结直肠黏液性腺癌浸润与转移中的作用与机制研究
  • 批准号:
    81572322
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    周德山
  • 依托单位:
KIT信号分子调控肠黏膜上皮感染耐受的作用机制研究
  • 批准号:
    31371220
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    81.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    周德山
  • 依托单位:
c-Kit受体在哺乳动物肠粘膜上皮细胞表达的生物学意义研究
  • 批准号:
    31271290
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    15.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    周德山
  • 依托单位:
国内基金
海外基金