构建CYP2E1基因修饰大鼠模型,研究CYP2E1介导的糖代谢在心衰发生发展中的作用与机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31872314
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0408.实验动物学
  • 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

Metabolic reprogramming is an important pathomechanism, and glycometabolic disorder is core pivot in prevention and treatment of heart failure (HF) and multiple cardiovascular disease (CVD). The effort of study on the genes involved in energy metabolism would help us to understand the gene network and the prevention and cure of HF. Classical studies indicated that CYP2E1 catalyze the metabolism of a vast array of endogenous and exogenous substrates and tissue injury. We found that it CYP2E1 upregulated in multiple CVD, and overexpression of CYP2E1 induce reactive oxygen species (ROS) and apoptosis, while knockdown of CYP2E1 inhibited the development of dilated cardiomyopathy. Furthermore, we found that the expression of CYP2E1 is related to the morphology of mitochondria and several enzyme involved in energy metabolism. All those fact indicate the regulation of CYP2E1 on energy metabolism. To elucidate the mechanism of CYP2E1 on the pathological progress of glucose and energy metabolism, we plan to establish the cardiac-specific CYP2E1 overexpression and knockout rat, and induced HF by pressure and drug stimulation. Then the modulation of CYP2E1 on glycolysis, pyruvate metabolism and ATP synthesis were performed by contrastive analysis, and the probable molecules, PDH,PDK and ATP5F1 would be studied by biochemical analysis, protein-protein interaction analysis, and signal transduction analysis.The biological function of CYP2E1 on balance of ROS and energy supply would be studied from global, histoorgan and molecular level, and these would provide theoretical foundation of CYP2E1 regulation in glycometabolism and the prevention and cure for HF.
代谢重编程是心血管病重要发病机制,糖代谢异常是心衰及多种心血管病终末期防控重要节点,研究参与能量代谢基因及调控网络有利于心衰防治。经典研究认为CYP2E1参与内外源物质代谢和组织损伤。我们前期发现CYP2E1于多种心血管病时上调,其高表达可引起氧化应激和凋亡,表达敲低可抑制扩心病病理进程,其表达水平与线粒体形态及多种代谢关键酶直接相关,这些均揭示它对心肌能量代谢重要性。为阐明该基因参与心肌糖代谢及能量调控机制,拟建立心肌组织特异性CYP2E1过表达及敲除大鼠,通过压力负荷及药物刺激诱导心衰,利用生化分析,蛋白质互作及信号转导等技术,分析其与心肌糖酵解、丙酮酸代谢及线粒体ATP合成相关酶及蛋白,如PDH,PDK及ATP5F1等的互作及调控关系,从整体、组织及分子水平分析CYP2E1在氧化应激和能量供应平衡中的角色,最终明确其介导的糖代谢在心衰发生发展中的生物学作用并为心衰防治提供理论依据。

结项摘要

代谢重编程是心血管病重要发病机制,糖代谢异常是心衰及多种心血管病终末期防控重要节点,研究参与能量代谢基因及调控网络有利于心衰防治。经典研究认为CYP2E1参与内外源物质代谢和组织损伤。我们前期发现CYP2E1于多种心血管病时上调,其高表达可引起氧化应激和凋亡,表达敲低可抑制扩心病病理进程,其表达水平与线粒体形态及多种代谢关键酶直接相关,这些均揭示它对心肌能量代谢重要性。.为阐明该基因参与心肌糖代谢及能量调控机制,本项目首先完成了心肌组织特异性CYP2E1过表达和敲除大鼠的建立鉴定,并繁育工具大鼠年龄梯队。首先分析了在生理状态下CYP2E1的表达对心肌组织氧化应激和能量供应的影响,明确了CYP2E1对生理状态下心肌组织ROS生成及线粒体ATP生成的时程关系。随后对NTG/CYP2E1-ov/CYP2E1-ko 三组大鼠给予病理刺激处理,我们发现CYP2E1高表达可以加速,而CYP2E1表达缺失后可以抑制,心脏的病理发展进程。最后通过组学数据分析及蛋白质免疫沉淀及免疫印迹验证,我们发现CYP2E1通过影响线粒体分裂融合及自噬进程,来参与心肌损伤,并且确定了CYP2E1的互作蛋白分子TALDO1,即CYP2E1可能通过该分子,参与心肌病理情况下的糖代谢调控。.该项目明确了CYP2E1参与心肌损伤的分子机制及其介导的糖代谢在心衰发生发展中的生物学作用,为心衰防治提供了理论依据和实验室数据。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
右室心肌病动物模型研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国分子心脏病学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    武彤彤;吕丹
  • 通讯作者:
    吕丹
New Molecular Mechanism Underlying Myc-Mediated Cytochrome P450 2E1 Upregulation in Apoptosis and Energy Metabolism in the Myocardium
Myc 介导的细胞色素 P450 2E1 上调心肌细胞凋亡和能量代谢的新分子机制
  • DOI:
    10.1161/jaha.118.009871
  • 发表时间:
    2019-01-08
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE AMERICAN HEART ASSOCIATION
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Guan, Feifei;Yang, Xinlan;Lu, Dan
  • 通讯作者:
    Lu, Dan
Cardiac-specific Trim44 knockout in rat attenuates isoproterenol-induced cardiac remodeling via inhibition of AKT/mTOR pathway.
大鼠心脏特异性 Trim44 敲除通过抑制 AKT/mTOR 通路减弱异丙肾上腺素诱导的心脏重塑
  • DOI:
    10.1242/dmm.049444
  • 发表时间:
    2023-05-01
  • 期刊:
    DISEASE MODELS & MECHANISMS
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Jiang, Xiao-Yu;Guan, Fei-Fei;Ma, Jia-Xin;Dong, Wei;Qi, Xiao-Long;Zhang, Xu;Chen, Wei;Gao, Shan;Gao, Xiang;Pan, Shuo;Wang, Ji-Zheng;Ma, Yuan-Wu;Zhang, Lian-Feng;Lu, Dan
  • 通讯作者:
    Lu, Dan
Myocardium-specific Isca1 knockout causes iron metabolism disorder and myocardial oncosis in rat
心肌特异性 Isca1 敲除导致大鼠铁代谢紊乱和心肌坏死
  • DOI:
    10.1016/j.lfs.2022.120485
  • 发表时间:
    2022-03-16
  • 期刊:
    LIFE SCIENCES
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Ling, Yahao;Yang, Xinlan;Zhang, Lianfeng
  • 通讯作者:
    Zhang, Lianfeng
心肌肥厚动物模型及代偿机制研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国比较医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘梦迪;张连峰;吕丹
  • 通讯作者:
    吕丹

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其他文献

孕哺期及断乳后氯化镧暴露对大鼠大脑皮质神经细胞钙稳态及Bcl-2蛋白家族和caspase蛋白表达的影响
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    环境与健康杂志
  • 影响因子:
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  • 作者:
    杨敬华;吕丹;孙文昌;巫生文;逯晓波;靳翠红;蔡原
  • 通讯作者:
    蔡原
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
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  • 作者:
    孙明林;吕丹;朱雷;张春秋
  • 通讯作者:
    张春秋
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    分子细胞生物学报
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    --
  • 作者:
    张亚楠;吕丹;赵玉辉;田惠桥;叶律
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每搏量变异度监测活体肝移植手术患者血容量变化的准确性评价
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
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  • 作者:
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    刘云霞
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  • DOI:
    10.13638/j.issn.1671-4040.2019.10.063
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    实用中西医结合临床
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宫嘉莲;熊壮;杨新月;韩佩珊;吕丹;姜朱林;刘铁军
  • 通讯作者:
    刘铁军

其他文献

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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

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          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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