生理强度电场抑制E-cadherin表达促使表皮细胞低分化的作用与机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81873936
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H1702.烧伤与冻伤
  • 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

The maintenance of low differentiation is an important feature of neonatal epidermis, and acts as the key to determine the migratory phenotype and motility of keratinocytes during wound reepithelialization. We found in vivo for the first time that wound endogenous electric field is an important signal to inhibit epidermal differentiation, but the mechanism is not clear. Based on a critical role for E-cadherin in mediating epidermal differentiation that has been well identified previously and our current findings, we here proposes a hypothesis that electric field signal inhibits E-cadherin transcription via the EGFR/ERK/Snail pathway, thereby inhibiting keratinocyte differentiation. We firstly intend to further confirm a role of electric field in keratinocyte differentiation in vivo and in vitro, and then elucidate that the suppressed E-cadherin and its mediated differentiation pathways accounts for the low differentiation of keratinocyte induced by electric field. Using techniques such as gene silencing et al., we plan to reveal that EGFR/ERK activation and up-regulation of transcription inhibitory activity of Snail are the key signal mechanisms for E-cadherion downregulation, and further check out how ERK regulates Snail from its transcription to intracellular distribution, and which molecular downstream of ERK responsible for the direct interaction with Snail. Finally, by using EGFR mutant mice, we intend to verify the signal mechanisms responsible for wound endogenous electric field suppressed epidermal differentiation in vivo. Therefore, this study would be of great significance in revealing a new mechanism of epidermal differentiation regulation, innovating the new theory for electric field promoting reepithelialization, and deepening our understanding on wound healing and even unhealing mechanisms.
低分化状态的维持是创缘新生表皮的重要特征,是决定表皮细胞移行表型和运动性的关键。我们首次发现,创缘电场具有抑制表皮分化的重要作用,但机制不清楚。基于E-cadherin介导表皮分化的认识,结合工作基础,本研究提出电场信号经由EGFR/ERK/Snail途径,抑制E-cadherin转录,从而抑制表皮分化的假设,拟首先从体内外水平进一步明确电场抑制表皮细胞分化的作用,继而阐明E-cadherin表达及其介导的分化途径受抑是其重要机制;采用基因沉默等技术,揭示EGFR/ERK激活、上调Snail的转录抑制活性是E-cadherin表达受抑的关键;从表达到分布,探寻ERK调节Snail的可能环节与分子基础;最后,利用EGFR突变体转基因小鼠在体验证创缘电场抑制表皮分化的作用机制和意义。研究对揭示创面表皮分化调节新机制,创新电场促上皮化作用新理论,深化创面愈合乃至创面难愈机制的认识,具有重要意义。

结项摘要

低分化状态的维持是创缘新生表皮的重要特征,是决定表皮细胞移行表型和运动性的关键。我们前期发现,创缘电场具有抑制新生表皮分化的重要作用,但作用机制不清楚。本研究提出“电场经由EGFR/ERK/Snail途径,抑制E-cadherin转录,从而抑制表皮分化”的假设并予以验证。研究首先以体外培养的表皮细胞单层为对象,发现在生理强度电场作用下,表皮细胞间粘附分子-E-cadherin和表皮细胞分化标志K1和K10的表达均显著下调;通过基因调控实验,发现E-cadherin的表达水平与表皮细胞单层的分化状态显著相关,提示细胞间粘附可能是调节表皮细胞单层分化状态的重要因素。对稳定高表达E-cadherin的表皮细胞单层施加生理强度电场,发现生理强度电场能部分逆转E-cadherin高表达及其诱导的表皮细胞分化,揭示生理强度电场通过降低细胞间粘附进而抑制表皮细胞单层分化的重要作用。进一步,通过转录组测序,我们筛选出电场作用条件下抑制E-cadherin表达的可能转录因子-Snail;通过基因干扰实验证实,Snail是生理强度电场作用条件下抑制E-cadherin表达的关键转录调节因子。对Snail上游信号的研究发现,尽管生理强度电场显著激活上游ERK信号,但该信号不参与对Snail表达的调节。通过转录组测序、KEGG富集分析和抑制剂抑制实验,我们发现PI-3K/AKT是介导生理强度电场增强Snail转录活性、进而抑制E-caderin表达和表皮细胞分化的关键上游信号机制。最后,我们建立巴马香猪皮肤全层缺损创面模型,通过对创面施加反向电场削减创面内源性电场,发现创面再上皮化延迟、新生表皮呈现出明显的细胞分层和形成更多的钉突等高分化表型,同时新生表皮细胞间E-cadhersin的表达以及新生表皮分化标志物表达显著升高,体内证实创缘电场通过抑制表皮细胞间粘附分子-E-cadherin的表达进而使新生表皮维持低分化状态。研究对揭示创面表皮分化调节新机制,创新电场促上皮化作用新理论,深化创面愈合乃至创面难愈机制的认识,具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Autophagy promotes directed migration of HUVEC in response to electric fields through the ROS/SIRT1/FOXO1 pathway
自噬通过 ROS/SIRT1/FOXO1 途径促进 HUVEC 响应电场的定向迁移
  • DOI:
    10.1016/j.freeradbiomed.2022.09.020
  • 发表时间:
    2022-10-02
  • 期刊:
    FREE RADICAL BIOLOGY AND MEDICINE
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Li,Yi;Jiang,Xupin;Zhang,Xuanfen
  • 通讯作者:
    Zhang,Xuanfen
Accelerated Skin Wound Healing by Electrical Stimulation
通过电刺激加速皮肤伤口愈合
  • DOI:
    10.1002/adhm.202100557
  • 发表时间:
    2021-05-04
  • 期刊:
    ADVANCED HEALTHCARE MATERIALS
  • 影响因子:
    10
  • 作者:
    Luo, Ruizeng;Dai, Jieyu;Li, Zhou
  • 通讯作者:
    Li, Zhou
Keratinocyte electrotaxis induced by physiological pulsed direct current electric fields
生理脉冲直流电场诱导角质形成细胞趋电性
  • DOI:
    10.1016/j.bioelechem.2019.02.001
  • 发表时间:
    2019-06-01
  • 期刊:
    BIOELECTROCHEMISTRY
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Ren, Xi;Sun, Huanbo;Zhang, Jiaping
  • 通讯作者:
    Zhang, Jiaping
Optimizing microenvironment by integrating negative pressure and exogenous electric fields via a flexible porous conductive dressing to accelerate wound healing
通过柔性多孔导电敷料整合负压和外源电场来优化微环境,加速伤口愈合
  • DOI:
    10.1039/d0bm01172j
  • 发表时间:
    2021-01-07
  • 期刊:
    BIOMATERIALS SCIENCE
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Chen, Ying;Liang, Yi;Zhang, Jiaping
  • 通讯作者:
    Zhang, Jiaping
组蛋白脱乙酰酶6抑制剂Tubastatin A对人皮肤成纤维细胞增殖和运动的影响及其分子机制
  • DOI:
    10.3760/cma.j.cn501120-20200519-00274
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中华烧伤杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张灿;张琼;张均辉;王凡;张家平
  • 通讯作者:
    张家平

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带楔形装置的自复位方钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能试验研究
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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

        graph TD
          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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