在Cre/loxP基因重组小鼠脑内植入“光控开关”建立偏头痛模型

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81471147
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0903.感觉障碍、疼痛与镇痛
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The lack of reliable animal models has been the very obstacle of studying the mechanisms of migraine and the effect of acute and phylactic migraine drugs. Although the knock-in mice with the familial hemiplegic migraine genes became the hoping tools for migraine studying, the corresponding ion channels, which distribute all over the system, express specifically in different organs or tissue with different level. Most of the homozygous knock-in mice with FHM mutations die at birth or on postnatal day, while the heterozygous mice with FHM mutations do not exhibit an overt phenotype. It is important and urgent to develop more reliable migraine animal model. In our study, based on the theory that migraine is a disorder of brain excitatory-inhibitory balance, we plan to develop two types of mouse model, involving the combination of optogenetics and Cre/loxP genetic recombination. On one side, we are going to induce bi-stable opsin ChR2-SSFO into two types of neurons in different brain regions of two lines of Cre- recombinase mice, to activate or inactivate neural activity by manipulating the opsins with light in millisecond precision, in order to develop an increasing susceptibility model of migraine. On the other side, a conditional genetic knock-in mouse model with FHM3 mutation (Q1489K) will be developed, involving the loxP recombination technique. A ChR2 (H143R)opsin will be transplanted at the same time, hoping that the opsin will stabilize the excitatory/inhibitory imbalance to prolong the survival life of the mutant mice, which will be a model of chronic spontaneous migraine attacks. We hope that both of the new animal models can be very efficient and powerful for the studying of migraine in the future.
缺少可靠的动物模型是偏头痛研究的难点。虽然家族性偏瘫型偏头痛(familial hemiplegic migraine, FHM)致病基因敲入(knock-in,KI)小鼠是带来希望的工具,但FHM基因编码的离子通道既在全身广泛分布又有高度组织特异性,多数致病基因的纯合KI小鼠死于胚胎期,而杂合动物的偏头痛表现不明显,造模方法仍需改良。本项目以偏头痛的兴奋/抑制稳态失衡学说为依据,一方面将光敏蛋白引入几种标记不同类型神经元的Cre重组酶小鼠中,通过直接光控特定脑区某类神经元活性,构建偏头痛易感性增强小鼠模型;另一方面利用Cre/loxP基因重组技术培育FHM3型基因条件性敲入小鼠,对其植入光敏蛋白,光控调节其神经元活性来缓解基因突变所致脑内兴奋/抑制稳态失衡,以构建慢性自发性偏头痛小鼠模型。从而为更加深入研究偏头痛发病机制,为新药研发提供更为有效、可靠、更接近偏头痛临床表现的动物模型。

结项摘要

本项目旨在建立一个更为可靠的、标准化的、接近临床偏头痛发作的偏头痛疾病动物模型。项目立项伊始,我们利用光遗传学技术和化学遗传技术结合条件敲除转基因小鼠,拟构建自发性偏头痛小鼠模型。在初步研究中,我们发现如果抑制中脑导水管周围灰质中的PV+神经元,小鼠的头痛行为减少,提示调节上述神经元或可起到镇痛作用。但由于我们采用的头痛刺激方式可重复性差,这一发现至今未得到肯定。为此,我们在后续研究中重点进行清醒状态下小鼠头痛模型的标准化构建。我们利用改进的电刺激器制作电刺激小鼠上矢状窦旁硬脑膜模型,动物在清醒状态下明确出现头痛相关行为增多,且还出现了畏光这一偏头痛特有行为的增多。上述行为在给予特异性偏头痛急性期药物舒马曲坦后能后部分抑制。且在三叉神经脊束核等头痛相关脑区内,模型小鼠的c-Fos阳性细胞表达增多,进一步提示该模型所具有明显的头痛模型相关特征。电刺激模型模拟了无先兆偏头痛的类似表现,我们使用KCl注射视皮层诱发皮层扩布性抑制(CSD)来模拟先兆偏头痛的表现。既往这类研究均在动物麻醉状态下进行,并不确定CSD一定能够诱发头痛相关行为的出现。但我们不仅成功诱发出血流量扩布减少的CSD特征,还观察到清醒状态下给予CSD刺激动物出现明确的头痛相关行为的增多,且在三叉神经脊束核区的c-Fos表达增多。上述情况仍然能够被舒马曲坦部分抑制,提示清醒状态下向视皮层注射KCl头痛动物模型培育成功。我们在培育这两个动物模型的同时,研发了小鼠观察箱等相关实验动物疼痛行为观察工具。在一定程度上帮助我们标准化、客观量化动物的行为学指标。我们在上述模型基础上进行了神经影像学研究发现,给予低频头痛刺激,动物的三叉神经血管复合体区的白质体积明显增加,进一步提示我们下一步工作的重点是利用光遗传学、化学遗传学技术手段操作上述区域的神经细胞,尝试培育出自发性头痛动物模型。在本项目资助下,我们发表SCI论文11篇,申请专利3项,获得专利授权2项。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Rizatriptan overuse promotes hyperalgesia induced by dural inflammatory stimulation in rats by modulation of the serotonin system
利扎曲普坦过度使用通过调节血清素系统促进大鼠硬脑膜炎症刺激引起的痛觉过敏
  • DOI:
    10.1111/ejn.13296
  • 发表时间:
    2016-08-01
  • 期刊:
    EUROPEAN JOURNAL OF NEUROSCIENCE
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Su, Min;Ran, Ye;Yu, Shengyuan
  • 通讯作者:
    Yu, Shengyuan
Depression and anxiety behaviour in a rat model of chronic migraine.
慢性偏头痛大鼠模型的抑郁和焦虑行为
  • DOI:
    10.1186/s10194-017-0736-z
  • 发表时间:
    2017-12
  • 期刊:
    The journal of headache and pain
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang M;Liu Y;Zhao M;Tang W;Wang X;Dong Z;Yu S
  • 通讯作者:
    Yu S
Dynamic changes in CGRP, PACAP, and PACAP receptors in the trigeminovascular system of a novel repetitive electrical stimulation rat model: Relevant to migraine
新型重复电刺激大鼠模型三叉神经血管系统中 CGRP、PACAP 和 PACAP 受体的动态变化:与偏头痛相关
  • DOI:
    10.1177/1744806918820452
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Molecular Pain
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Zhang qing;Han xun;Wu hangfei;Zhang mingjie;Hu guanqun;Dong zhao;Yu shengyuan
  • 通讯作者:
    Yu shengyuan
Inhibition of toll-like receptor 4 alleviates hyperalgesia induced by acute dural inflammation in experimental migraine.
Toll样受体4的抑制可减轻实验性偏头痛中急性硬脑膜炎症引起的痛觉过敏
  • DOI:
    10.1177/1744806918754612
  • 发表时间:
    2018-01
  • 期刊:
    Molecular pain
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Su M;Ran Y;He Z;Zhang M;Hu G;Tang W;Zhao D;Yu S
  • 通讯作者:
    Yu S
Disrupted functional connectivity between the periaqueductal gray and other brain regions in a rat model of recurrent headache.
复发性头痛大鼠模型中导水管周围灰质和其他大脑区域之间的功能连接中断
  • DOI:
    10.1038/s41598-017-04060-6
  • 发表时间:
    2017-06-21
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Jia Z;Tang W;Zhao D;Yu S
  • 通讯作者:
    Yu S

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其他文献

偏头痛持续状态的诊断及治疗策略进展
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1006-9852.2021.01.010
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国疼痛医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄建花;陈玉柱;佟菲;李天骄;张兴文;于生元
  • 通讯作者:
    于生元
维拉帕米联合强的松预防性治疗丛集性头痛的临床观察
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    中国疼痛医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于生元;王晓琳;刘若卓;董钊
  • 通讯作者:
    董钊
药物过量性头痛病人临床特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国疼痛医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘欢贤;陈小燕;张美辰;孙姝娉;董钊;于生元
  • 通讯作者:
    于生元
探讨银杏黄酮对睡眠剥夺大鼠学习记忆障碍的影响
  • DOI:
    10.3969/j.issn.2095-5227.2019.04.014
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    解放军医学院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何超;葛维;张乐仪;路成龙;王云霞;刘若卓;于生元
  • 通讯作者:
    于生元
丘脑后核在偏头痛中的作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国疼痛医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡冠群;张明洁;于生元
  • 通讯作者:
    于生元

其他文献

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于生元的其他基金

视皮层与前额叶间神经环路在皮层扩布性抑制触发偏头痛中的机制
  • 批准号:
    82271242
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  • 项目类别:
    面上项目
视皮层与前额叶间神经环路在皮层扩布性抑制触发偏头痛中的机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目
偏头痛患者肠道菌群对硬脑膜淋巴管及脑结构和功能的影响
  • 批准号:
    82071226
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    55 万元
  • 项目类别:
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  • 批准年份:
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  • 批准号:
    81171058
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  • 批准号:
    30970417
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    33.0 万元
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血管源性头痛实验动物模型的建立与评价
  • 批准号:
    30570264
  • 批准年份:
    2005
  • 资助金额:
    29.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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  • 批准年份:
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相似海外基金

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  • 项目类别:
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AI项目解读示例

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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