Snapin介导神经元晚期内体轴突转运调控线粒体自噬在脑外伤后神经保护作用的机制研究
批准号:
82071382
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
张明阳
依托单位:
学科分类:
神经损伤、修复与再生
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张明阳
中文摘要
脑外伤(TBI)具有高发病率、高死亡率和高致残率的突出特点,但目前尚缺乏安全有效的治疗措施。线粒体自噬作为线粒体质量控制的关键细胞途径在脑外伤后神经元重建稳态中发挥了重要作用。但脑外伤后线粒体自噬功能障碍的分子机制尚不清楚。基于申请人前期工作基础,推测TBI后线粒体自噬功能障碍可能是由突触小体相关蛋白(Snapin)介导晚期内体轴突转运障碍导致溶酶体功能缺陷引起的。本项目拟利用小鼠TBI模型和神经元牵拉损伤模型,采用time-lapse活细胞成像及膜分离技术等开展:①建立线粒体自噬失调与线粒体轴突运输受损在TBI后神经元损伤的机制联系;②阐明Snapin介导晚期内体运输对自噬溶酶体功能的直接影响是TBI后神经元线粒体稳态维持的关键环节;③提出逆转TBI后神经元线粒体病理和神经元死亡的可操控机制。通过上述研究,为揭示TBI后脑保护作用机制提供理论依据,有望为TBI治疗与预后判断提供新的思路。
英文摘要
Traumatic brain injury (TBI) is a leading cause of mortality, morbidity, and disability in the world. To date, there is no effective treatment to promote functional recovery for TBI. Mitophagy, as a key cellular pathway for mitochondrial quality control, plays an important role in the restoration of neuronal homeostasis after TBI. However, the molecular mechanism of mitophagy dysfunction after TBI is unknown. Based on the applicant's previous work, it is speculated that mitophagy dysfunction after TBI may be caused by lysosomal function defects which is regulated by synaptosome-associated protein (Snapin)-mediated axonal transport of late endosomal. This project is designed to carry out in vivo and in vitro using time-lapse live cell imaging and membrane separation technology as follows: ① To establish a mechanistic link between mitophagy deregulation and impaired axonal transport of mitochondria in a mouse model of TBI; ②To test the hypothesis that impaired transport of snapin-mediated late endosomes is associated with disrupted loading of lysosomes with critical proteases as an underlying core aspect in the maintenance of neuronal mitochondrial homeostasis after TBI; ③ To elucidate an operative mechanism reversing neuronal mitochondrial pathology and neuronal death after TBI. Based on the above studies, this proposal is expected to provide a new theoretical basis for the protective mechanism after TBI, and to provide new strategies and ideas for the treatment and prognosis of TBI patients.
脑外伤(TBI)具有高发病率、死亡率和致残率的突出特点,同时也是世界范围内引起严重公共卫生问题的常见原因。但目前尚缺乏安全有效的治疗措施,亟需寻找更为有效的救治方法,是当前世界性的研究难点和热点。线粒体自噬作为线粒体质量控制的关键细胞途径在细胞重建稳态、抵御损害、保证存活中发挥了重要作用,可能是脑损伤后神经元死亡的关键环节。我们前期结果已证实TBI后线粒体自噬功能障碍是由突触小体相关蛋白(Snapin)介导的晚期内体轴突转运障碍导致溶酶体功能缺陷引起的。Snapin在溶酶体成熟过程中扮演了重要的角色,它能够作为一种多功能蛋白而存在于体内,用以维持神经元的稳态。本项目围绕Snapin蛋白在轻度脑外伤模型中的作用及其调节通路展开。首先用定量皮质打击装置建立了小鼠轻度脑外伤模型,初步探讨了神经元Snapin在轻度脑外伤后的时空差异性表达。并采用定位注射重组腺相关病毒的方法验证了神经元Snapin特异性调控对小鼠轻度脑外伤后神经退行性变的治疗作用。通过一系列行为学实验,证实Snapin的调节对轻度脑外伤后运动功能失调、认知记忆和空间学习记忆的障碍以及焦虑样行为的改善作用。进一步验证了轻度脑外伤后程序性死亡PANoptosis的发生,而且特异性调控Snapin可以抑制脑外伤后神经元PANoptosis的发生。同时,我们合成了新型表面填充式的硫化氢丝素蛋白水凝胶用于评价脑局部硫化氢代谢变化情况,并确认了其代谢途径对PANoptosis的调控作用。证实H2S@SF水凝胶对于轻度脑外伤后的神经功能有更好的保护作用,为脑外伤后硫化氢的临床应用提供了新的治疗策略和研究基础。其机制可能是外源性硫化氢在轻度脑外伤后对内源性硫化氢代谢途径的调控有关。我们进一步探索了Snapin介导的溶酶体成熟途径在脑外伤后神经保护作用机制,发现Snapin可以调控脑外伤后内源性硫化氢稳态,并且硫化氢与脑外伤后溶酶体酶CTSD的成熟密切相关,结果表明抑制CTSD成熟可以抑制PANoptosis的发生。因此,我们提出Snapin通过硫化氢代谢修饰溶酶体酶CTSD成熟进而下调轻度脑外伤后神经元PANoptosis的发生机制,为揭示TBI后神经元死亡的可控机制以及逆转脑损伤后神经功能障碍提供了新策略。
硫化氢治疗脑外伤的新机制:硫巯基化修饰ATP7A维持神经元铜稳态抑制神经元死亡
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批准号:82371389
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项目类别:面上项目
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资助金额:49万元
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批准年份:2023
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负责人:张明阳
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依托单位:
硫化氢对脑外伤后神经元损伤的保护作用及其机制研究
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批准号:81301039
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:23.0万元
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批准年份:2013
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负责人:张明阳
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依托单位:
国内基金
海外基金