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锌离子通过G-CSF/NRF2/SIRT3通路调控神经元糖代谢促进脊髓损伤神经功能修复的机制研究

批准号:
82072165
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
梅晰凡
依托单位:
学科分类:
创伤
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
梅晰凡

项目摘要

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中文摘要
脊髓损伤(SCI)后炎症和线粒体代谢的稳态对神经功能恢复具有重要作用,其中赖氨酸乙酰化/ 去乙酰化是线粒体糖代谢的重要途径。本课题组前期发现SCI后粒细胞集落刺激因子(G-CSF)主要由小胶质细胞分泌,给予锌(Zn2+)可进一步调节神经元线粒体结构和代谢,增加脊髓腹侧运动神经元数量,促进神经运动功能恢复。推测Zn2+通过影响小胶质细胞分泌G-CSF,参与调节SCI后神经元活动。但G-CSF对SCI后神经元细胞作用仍不清楚。因此,本研究拟构建神经元条件性SIRT3过表达和敲除小鼠,观察Zn2+对SCI后神经元代谢变化及线粒体去乙酰化变化的情况。探究Zn2+通过G-CSF/NRF2/SIRT3通路对SCI后神经元线粒体去乙酰化促进SCI神经功能修复的作用。揭示Zn2+促进G-CSF分泌改善神经元线粒体糖代谢治疗SCI的病理机制,为SCI提供新的治疗靶点及方案,具有重要的理论意义和临床应用前景。
英文摘要
Inflammation and mitochondrial metabolism homeostasis play an important role in the recovery of spinal cord injury (SCI). Lysine acetylation / deacetylation is an important pathway for mitochondrial sugar metabolism. We have found that granulocyte colony stimulating factor (G-CSF) is mainly secreted by microglia after SCI. The administration of zinc (Zn2 +) can further regulate the structure and metabolism of neuron mitochondria, increase the number of ventral motor neurons, reduce neurons death and promote the recovery of motor function. It is speculated that Zn2 + may participate in the regulation of neuron activity after SCI through affecting the secretion of G-CSF by microglia. However, the effect of G-CSF on SCI neurons is still unclear. Therefore, this study intends to construct neuronal conditional SIRT3 overexpression and knockout mice. We observed the changes of neuronal metabolism and deacetylation of neurons and mitochondria after SCI by Zn2+. We explored the effect of Zn2 + on the mitochondrial deacetylation of neurons after SCI through G-CSF / NRF2 / SIRT3 signaling pathway to promote the repair of SCI neurological function. The study also reveals the pathological mechanism of Zn2 + promoting G-CSF secretion and improving neuronal mitochondrial sugar metabolism in the treatment of SCI, provides new therapeutic targets and programs for SCI, which has important theoretical significance and clinical application prospects.
脊髓损伤是一种严重的创伤性中枢神经系统损伤,具有高死亡率和残疾率,给家庭和社会带来严重的经济负担。大多数脊髓损伤与生理生化变化和结构异常有关。脊髓损伤的病理生理学表现包括原发性和继发性损伤。脊髓损伤后炎症和线粒体代谢的稳态对神经功能恢复具有重要作用,其中赖氨酸乙酰化/去乙酰化是线粒体糖代谢的重要途径。本课题组前期发现SCI后粒细胞集落刺激因子主要由小胶质细胞分泌,给予锌(Zn2+)可进一步调节神经元线粒体结构和代谢,增加脊髓腹侧运动神经元数量,促进神经运动功能恢复。因此,本研究拟构建神经元条件性SIRT3过表达和敲除模型,观察Zn2+对SCI后神经元调控作用,以及对于脊髓损伤功能恢复、治疗影响及其作用机制。本课题利用脊髓轻型挫伤模型,随机分为假手术组,溶剂组,给锌组,研究锌离子干预对脊髓损伤动物行为学影响,通过HE染色、尼氏染色、免疫组化等进行形态学检测以及树/轴突变化等水平上,通过透射电镜检测神经元、线粒体等亚细胞结构,通过Western Blot、RT-qPCR、免疫荧光双染技术检测神经元氧化应激以及线粒体代谢的指标,利用WB、免疫荧光以及PCR等技术检测NRF2和SIRT3信号转导通路的变化,以及线粒体相关蛋白的变化情况。结果显示:给与锌离子治疗后,能够增加损伤后神经元SIRT3的表达,同时增强NRF2和SIRT3的结合。再此基础上,电镜结果提示Zn2+促进线粒体稳态维持,此外线粒体自噬蛋白Parkin蛋白表达上调,锌治疗组小鼠脊髓组织自噬小体数量增加,自噬反应激活。除此之外,我们的结果还提示,锌离子还可以通过促进活化小胶质细胞中的线粒体转移至神经元细胞中,以及通过激活小胶质细胞中线粒体自噬改善脊髓微环境促进神经元存活。因此提示,适量锌可能参与脊髓损伤修复。锌处理能显著降低小鼠脊髓的继发性损伤,促进运动功能的恢复,其机制可能与改善神经元线粒体代谢有关,其作用机制可能成为脊髓损伤治疗的新途径。
锌离子通过活化小胶质细胞亚群增强神经元能量代谢促进脊髓损伤恢复的机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    52万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    梅晰凡
  • 依托单位:
锌离子通过NF-κB信号通路靶向调控小胶质/巨噬细胞降低脊髓损伤神经元焦亡的机制研究
  • 批准号:
    81871556
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    梅晰凡
  • 依托单位:
ZnT3-ACh-AMPK-mTOR信号通路对脊髓损伤后自噬的调节及机制的研究
  • 批准号:
    81671907
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    梅晰凡
  • 依托单位:
囊泡靶向通路介导的自噬在脊髓损伤后锌毒性中的保护作用及机制研究
  • 批准号:
    81471854
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    梅晰凡
  • 依托单位:
国内基金
海外基金