牙髓干细胞增强上气道扩张肌抗疲劳性的生物学研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81771109
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H1507.牙缺损、缺失修复及牙颌畸形的矫治
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Obstructive Sleep Apnea Hypopnea Syndrnome (OSAHS) is a common and life-threatening disorder characterized by repetitive collapse of the upper airway during sleep. The function of the upper airway dilator muscles are closely related with the stability of upper airway. Genioglossus is considered as "safe muscle of the upper airway". In our former research, the fracture of genioglossus fibers was observed under chronic intermittent hypoxia. Hypoxia inhibited myogenic differentiation of myoblasts and reduced the fatigue resistance of genioglossus. Dental pulp stem cells(DPSCs) are characterized by proliferation abilities and multi-lineage differentiation. Several studies have demonstrated that DPSCs have the potential of myogenic differentiation. In the present study, different clones of DPSCs will be isolated from different patients. The proliferation rates and differentiate potential (including osteogenic, adipogenic and chondrogenic differentiation) of these clones will be tested to identify the best clone as the candidate for the further study. The genioglossus myoblasts will be co-cultured with DPSCs in myogenic medium under hypoxia in vitro. The mRNA levels of myogenic differetiation related genes will be determined by qRT-PCR and the protein content will be detected by Western blot analysis. The expression of HIF-1α, Btg2 and Nur77 will be measured to find out their role in the myogenic differentiation of DPSCs. Based on our previous study, HIF-1a knockdown transgene mice model with chronic intermittent hypoxia will be raised and established. An appropriate amount of DPSCs will be injected into the local area of genioglossus via stereotactic injection method. The objective of in vivo study is to investigate the effects of DPSCs on recovering the function of genioglossus under chronic intermittent hypoxia condition. Both of the efficiency of myogenic regeneration and the recovery of the primary genioglossus will be investigated via morphological and histochemical analysis. The isometric contractile properties of the genioglossus will be investigated through EMG biological signal collecting and processing system. The mRNA and protein levels of myogenic differetiation related genes will be measured by qRT-PCR and Western blot analysis, respectively. The role and underlying biological mechanism of HIF-1α pathway in the protection of DPSCs for hypoxia-induced injury of genioglossus will be investigated.
阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征是以睡眠时上气道反复阻塞为特征且具有致死危险的常见病。睡眠时上气道扩张肌功能与上气道稳定性密切相关,其中颏舌肌被称为“上气道安全肌”。研究表明,慢性间歇性低氧状态下颏舌肌肌纤维存在明显损伤,低氧抑制颏舌肌细胞成肌分化,降低颏舌肌抗疲劳性。牙髓干细胞(DPSCs)是一类具有高度增殖和多向分化潜能的间充质干细胞,可分化为成肌细胞。本课题拟筛选具有高度增殖和分化潜能的DPSCs克隆,通过分子生物学方法检测DPSCs在体外低氧条件下成肌分化能力,研究低氧诱导因子(HIF-1α)对DPSCs成肌分化的调控机制。而后,构建骨骼肌条件性敲除HIF-1α小鼠慢性间歇性低氧模型,通过立体定位注射法在颏舌肌局部注射DPSCs,通过分子生物学和组织化学方法评估DPSCs原位成肌分化效果及原有肌纤维损伤修复,评价肌功能状态,探索DPSCs增强颏舌肌抗疲劳性的分子生物学机制。

结项摘要

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(OSAHS)是指睡眠过程中因上气道反复塌陷引起的呼吸暂停、通气不足,严重者常可引起心脑血管并发症,甚至猝死。上气道扩张肌的功能对于上气道开放和气道的大小起到了决定性作用,颏舌肌是最重要的上气道肌肉之一,也是研究OSAHS发病机制与治疗途径的关键。慢性间歇性低氧(CIH)抑制颏舌肌细胞成肌分化,降低颏舌肌抗疲劳性。牙髓干细胞(DPSCs)是一类具有高度增殖能力和多向分化潜能的间充质干细胞,已成为口腔组织再生工程中极具应用价值的种子细胞。本课题利用DPSCs成肌分化的特性,将DPSCs用于治疗CIH小鼠,期望通过形成新的肌组织,修复受损的原有肌纤维,恢复颏舌肌肌功能,增强其抗疲劳性。.课题组按照原实验方案,完成如下研究:首先研究了人牙髓干细胞(hDPSCs)改善低氧状态下成肌细胞分化抑制的体外研究,发现在氯化钴模拟的低氧条件下,C2C12成肌分化受到抑制,与DPSCs共培养条件能够能改善成肌细胞低氧损伤;其次应用人牙髓干细胞条件培养基(hDPSCs-CM),能显著减轻氯化钴诱导的颏舌肌成肌细胞低氧损伤,其机制可能与AMPK/PGC-1α通路的调节有关;再次,通过牙髓干细胞的优化成肌诱导分化形成类肌卫星干细胞,体内研究表明将该成肌诱导的牙髓干细胞(类肌卫星干细胞)局部注射在小鼠颏舌肌,能改善颏舌肌CIH损伤。.此外,课题组研究了低氧条件诱导成肌细胞焦亡的机制研究,发现CIH能激活GSDMD,诱导成肌细胞焦亡,可能与NF-κB/HIF-1α通路有关;同时我们比较了不同年龄段小鼠颏舌肌及其肌源性干细胞的差异,发现低氧条件下,年老型小鼠颏舌肌成肌细胞增殖与分化能力降低更明显,对低氧的耐受力更差。.本项目通过一系列生物学研究手段,研究了低氧状态下颏舌肌及其肌源性干细胞的病理生理学改变;通过将牙髓干细胞优化成肌诱导分化形成类肌卫星干细胞,并将其局部注射入CIH小鼠颏舌肌,增强CIH小鼠颏舌肌抗疲劳性,本项目为临床上有效利用DPSCs治疗OSAHS提供研究依据和理论基础。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
The secretome of human dental pulp stem cells protects myoblasts from hypoxia-induced injury via the Wnt/beta-catenin pathway
人牙髓干细胞的分泌组通过Wnt/β-连环蛋白途径保护成肌细胞免受缺氧引起的损伤
  • DOI:
    10.3892/ijmm.2020.4525
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    International Journal of Molecular Medicine
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Zhang Weihua;Yu Liming;Han Xinxin;Pan Jie;Deng Jiajia;Zhu Luying;Lu Yun;Huang Wei;Liu Shangfeng;Li Qiang;Liu Yuehua
  • 通讯作者:
    Liu Yuehua
人牙髓干细胞条件培养基通过AMPK/PGC-1α途径改善氯化钴诱导的颏舌肌成肌细胞低氧损伤
  • DOI:
    10.19439/j.sjos.2020.06.003
  • 发表时间:
    2020-12
  • 期刊:
    上海口腔医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张维华;於丽明;韩欣欣;潘杰;邓佳佳;朱露莹;刘月华
  • 通讯作者:
    刘月华
Icariin ameliorates lower back pain in rats via suppressing the secretion of cytokine-induced neutrophil chemoatractant-1
缺氧诱导的 ROS 通过 NF-kappa B/HIF-1 α 信号通路导致阻塞性睡眠呼吸暂停期间的成肌细胞焦亡
  • DOI:
    10.1155/2019/4596368
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    BioMed Research International
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li, J.;Luo, M.;Guo, Z
  • 通讯作者:
    Guo, Z
低氧对骨骼肌成肌细胞增殖分化的影响及相关机制研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    生理科学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张维华;於丽明;韩欣欣;刘月华
  • 通讯作者:
    刘月华
低氧对C2C12细胞分化不同阶段自噬和肌细胞生成素表达的影响
  • DOI:
    10.13701/j.cnki.kqyxyj.2020.01.017
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    口腔医学研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    毛家奇;黄蔚;於丽明;赵力如;杨冬茹;卢芸
  • 通讯作者:
    卢芸

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其他文献

铁助剂对长焰煤“热解-燃烧”过程中的减氮脱硝作用
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 期刊:
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  • 发表时间:
    2017
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘月华;生燕;涂应杰;杨兴;欧刚卫;生欣
  • 通讯作者:
    生欣

其他文献

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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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