ROS-Caspase-3-Dicer通路在钴诱导耳蜗细胞毒性损伤中的作用及分子机制
批准号:
82071050
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
李鹏
依托单位:
学科分类:
听觉异常与平衡障碍
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李鹏
中文摘要
医源性钴暴露和环境钴暴露可引起耳神经毒性损伤,但具体机制尚不明确。我们前期研究中,成功构建钴中毒的动物体内、体外模型,并发现钴离子能诱导内耳毛细胞和螺旋神经节细胞中的有害氧自由基累积和Caspase-3表达增加,并造成细胞凋亡。已有研究表明,用氯化钴诱导细胞缺氧后,活化的Caspase-3能降解miRNA加工酶Dicer,诱导细胞死亡。据此,结合我们已有的研究,本项目提出以下科学假设:钴的内耳神经损伤作用可能与活性氧激活Caspase-3通路、降解Dicer导致细胞凋亡有关。本项目拟用荧光免疫组化、高通量测序、蛋白芯片等技术研究钴处理前后内耳毛细胞和神经纤维凋亡等情况,从基因、蛋白水平检测钴对听觉及前庭神经系统损害过程中信号通路发生的系列变化;同时应用siRNA技术干扰Caspase-3-Dicer通路的关键分子表达,探讨该通路对钴耳毒性作用的影响,并为干预措施提供潜在的调控新靶
英文摘要
Studies have shown that endogenous exposure of the implants made of cobalt-titanium alloy and environmental cobalt exposure can lead to symptoms of ototoxicity. Cobalt poisoning may result in the occurrence of hearing loss, though the mechanism has yet to be explained. Our previous studies had shown that Cobalt ions was corresponding to the accumulation of oxygen free radicals and the expression of Caspase-3 in the cochlear hair cells and ganglion cells. It has been reported that activated Caspase-3 can reduce the level of Dicer and induce cell death after simulating cell hypoxia with CoCl2. Based on this, we propose a scientific hypothesis: the damage effect of cobalt on the inner ear nerve may be related to the activation of Caspase-3 signaling pathway by reactive oxygen species and the reduction of Dicer level leading to cell apoptosis. Based on the previous work, we intend to use the successfully built model of cobalt-induced hearing loss in rat to study the autophagy phenomenon and changes of gene and protein expression of the cochlear hair cells, nerve fibers and spiral ganglion cells before and after cobalt intervention. At the same time, siRNA will be used to interfere with the expression of key molecular in the pathway of Caspase-3-Dicer, in order to detect cobalt induced damages in molecular level.
本研究聚焦于钴对耳蜗毛细胞、神经纤维和螺旋神经节神经元的损伤效应及其分子机制,旨在为钴中毒引起的听力损伤提供科学依据和干预策略。钴作为一种广泛应用的重金属,其环境污染和职业暴露问题日益突出,对人类健康尤其是听觉系统构成严重威胁。研究通过不同浓度(0、50、100、250、500 μM)和不同时间(24、48小时)的CoCl2处理耳蜗细胞,观察毛细胞、神经纤维和螺旋神经节神经元的损伤情况。结果显示,随着CoCl2浓度的增加和处理时间的延长,毛细胞排列紊乱、细胞损失增多,神经纤维破损和丢失,螺旋神经节细胞体起皱、破损和数量减少,且损伤程度呈现出明显的剂量和时间依赖性。进一步研究发现,CoCl2处理显著提高了耳蜗细胞和HEI-OC1细胞中的活性氧(ROS)水平,导致氧化应激损伤。CoCl2还降低了HEI-OC1细胞的活性,导致活化的凋亡蛋白如cCaspase-3的表达增加,而抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸(NAC)的预处理能够有效减轻钴诱导的氧化应激损伤和细胞凋亡,减少毛细胞和螺旋神经节中的ROS水平,保护线粒体跨膜电位,降低凋亡相关蛋白的表达。研究还揭示了Dicer在钴诱导的细胞凋亡中的关键作用。Dicer是一种重要的RNA内切酶,参与miRNA的加工和调控。CoCl2处理降低了细胞中Dicer蛋白的表达水平,而通过siRNA技术敲低Dicer表达后,细胞活性降低,cCaspase-3/7表达增加,进一步加剧了细胞凋亡。相反,caspase-3抑制剂和NAC预处理能够减少CoCl2处理细胞中Dicer蛋白的降解,缓解细胞凋亡。综上所述,本研究深入阐明了钴以剂量和时间依赖性方式诱导耳蜗毛细胞、神经纤维和螺旋神经节神经元退化的机制,揭示了ROS、线粒体功能障碍、Dicer在钴诱导耳蜗细胞损伤中的重要作用。这些发现不仅丰富了钴耳毒性的分子机制研究,为理解钴的耳毒性作用提供了重要依据,也为开发针对钴诱导听力损伤的诊断和治疗手段提供了新的靶点和思路。
基于SIRT1/IL-6-STAT3-NF-κB信号通路介导的非菌性炎症在老年性耳聋中的作用机制研究
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批准号:82371158
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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:李鹏
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依托单位:
基于iPSC来源的类器官模型研究PHOX2B丙氨酸重复序列突变在肠脑神经系统中的致病效应及分子机制
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:李鹏
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依托单位:
酪氨酸激酶SRC激活YAP-TFAP2A转录复合体促进HER2+乳腺癌对曲妥珠单抗耐药的机制研究
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批准号:82072901
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项目类别:面上项目
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资助金额:55.0万元
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批准年份:2020
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负责人:李鹏
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依托单位:
利用人诱导多能干细胞分化的脑类器官模型研究BACE2功能缺失诱导的β淀粉样蛋白积累和细胞凋亡的机制
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批准号:32000679
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2020
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负责人:李鹏
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依托单位:
酪氨酸激酶SRC激活YAP-TFAP2A转录复合体促进HER2+乳腺癌对曲妥珠单抗耐药的机制研究
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:55万元
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批准年份:2020
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负责人:李鹏
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依托单位:
国内基金
海外基金