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S1P调控NLRC4介导的星形胶质细胞焦亡在ASD认知和社交损伤中的作用及机制研究

批准号:
82073577
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
武丽杰
依托单位:
学科分类:
儿童少年卫生
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
武丽杰

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
孤独症谱系障碍(ASD)是一种严重的神经发育障碍性疾病,核心症状为社交障碍,多伴有认知损伤。前期研究提示焦亡相关的异常神经炎性反应可能与ASD相关,而1-磷酸鞘氨醇(S1P)可能参与调控该作用。本研究以ASD儿童及孤独症模型鼠为研究对象,阐明异常的神经炎性反应与ASD的关联,并通过鞘氨醇激酶阻断干预明确S1P与ASD认知及社交损伤的关联及对星形胶质细胞焦亡的调控作用;同时,构建NLRC4基因敲除鼠探讨S1P是否通过调控NLRC4介导星形胶质细胞焦亡并造成海马神经元形态及功能损伤。此外,分别构建NLRC4、caspase-1、GSDMD基因敲除的SMA-560细胞株并通过基因回补方式,观察S1P干预后焦亡相关蛋白表达及炎性因子水平的变化,从细胞和分子水平共同阐明S1P调控NLRC4介导星形胶质细胞焦亡的作用及机制,证实ASD认知及社交损伤的神经炎症假说,为ASD的靶向干预提供新的思路及方向。
英文摘要
Autism spectrum disorder (ASD) is a heterogeneous group of neurodevelopmental disorder, which is characterized as impairment in social function and most accompanied by cognitive deficits. Our prior work has reported that abnormal neuroinflammatory response derived from pyroptosis may be associated with ASD, and this process could be regulated by S1P. In the current study, the autistic children and BTBR mice (ASD model mice) are used as the research objects to analyze the relationship between abnormal neuroinflammatory response and ASD. Furthermore, we investigate the effect of S1P on the cognitive and social functioning of ASD model mice and on the pyroptosis of astrocytes via treating with inhibitors of S1P synthetase (SKI-II). NLRC4 knockout mice (based on BTBR mice) are constructed to explore whether S1P is involved in NLRC4 inflammasome-mediated pyroptosis of astrocytes, subsequently damaging hippocampal neuron morphology and function. In addition, we build SMA-560 cell lines with knockout of NLRC4, caspase-1 and GSDMD gene, respectively and then supplement these genes, to observe the changes of pyroptosis-related proteins and inflammatory factor after S1P intervention. From the cellular and molecular levels, we attempt to demonstrate the effect and mechanism that S1P regulates NLRC4 inflammasome-mediated pyroptosis of astrocytes, to consolidate the hypothesis that ASD cognitive and social impairment is caused by abnormal neuroinflammatory response, which could provide new insight for targeted intervention of ASD.
孤独症谱系障碍(ASD)是一种严重的神经发育障碍,核心症状为社交功能障碍,且常伴随认知损伤。前期研究表明,细胞焦亡相关的异常神经炎症反应可能在ASD的发病机制中起重要作用,而1-磷酸鞘氨醇(S1P)可能参与调控这一过程。本研究通过人群研究和动物实验,明确了异常神经炎症反应与ASD之间的关联,并通过鞘氨醇激酶阻断干预在BTBR小鼠(ASD模型鼠)中探讨了S1P在ASD认知和社交功能损伤中的作用,以及其对星形胶质细胞焦亡的调控效应。在BTBR小鼠海马原代星形胶质细胞中,应用鞘氨醇激酶抑制剂,检测细胞焦亡相关分子水平变化,验证了S1P通过星形胶质细胞焦亡引发的神经炎症反应。通过AAV腺病毒载体特异性敲减BTBR小鼠海马中的NLRC4基因,并结合细胞焦亡和炎症因子水平变化,证实了NLRC4在BTBR小鼠核心表型中的关键作用。此外,构建了星形胶质细胞条件性基因敲除NLRC4小鼠模型和细胞系,利用S1P干预实验明确了S1P通过激活NLRC4/caspase-1/GSDMD通路诱导星形胶质细胞焦亡,并且发现,鞘氨醇激酶阻断干预调控了BTBR小鼠海马和星形胶质细胞中的ERK信号通路,进一步应用ERK通路抑制剂抑制了NLRC4的激活,表明ERK信号通路在S1P介导的NLRC4激活及星形胶质细胞焦亡中发挥重要作用。此外,通过鞘氨醇激酶抑制及S1PR1受体抑制干预,发现S1P对ASD模型鼠的痛阈变化的影响及S1PR1表达水平的改变,证实了S1P通过S1PR1调控ASD痛觉异常的机制。此外,通过分子对接技术,发现并验证了NLRC4与有氧糖酵解关键酶之间的相互作用,并结合原代星形胶质细胞基因测序和行为学实验,揭示了有氧糖酵解在ASD核心表型中的重要作用。本项目从人群研究到动物模型机制验证,综合运用整体、细胞及分子层面的技术,系统阐明了S1P与ASD发病机制的复杂关联及可能机制,为临床靶向干预提供了新的理论依据和研究方向。
APOE调控小胶质细胞脂代谢模式在ASD认知和社交损伤中的作用及机制研究
  • 批准号:
    82373597
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    49万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    武丽杰
  • 依托单位:
肥胖主效基因SH2B1介导IGF-1R信号通路影响ASD认知和社交功能的机制研究
  • 批准号:
    81874269
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    武丽杰
  • 依托单位:
1-磷酸鞘氨醇(S1P)与孤独症谱系障碍的发病关联及机制研究
  • 批准号:
    81673191
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    武丽杰
  • 依托单位:
生命早期叶酸缺乏及其代谢通路关键酶基因与孤独症关联的队列研究
  • 批准号:
    81470149
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    武丽杰
  • 依托单位:
国内基金
海外基金