HIV-Tat蛋白与甲基苯丙胺协同激活TRPM2通道增强氧化应激和炎症反应损伤血脑屏障的机制研究
批准号:
82060382
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
34.0 万元
负责人:
李娟
依托单位:
学科分类:
医学病毒学与病毒感染研究新技术与新方法
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李娟
中文摘要
HIV-Tat蛋白是艾滋病痴呆的重要致病因子,能直接损伤血脑屏障。甲基苯丙胺(METH)滥用对HIV感染者的血脑屏障有显著的协同损害作用,氧化应激和神经炎症扮演重要角色,但其调控机制不清楚。研究表明,瞬时受体电位通道蛋白2(TRPM2)可增强氧化应激、释放细胞因子及介导神经炎症的发生。我们前期发现,HIV-Tat蛋白与METH协同增加TRPM2蛋白的表达,因此,我们推测TRPM2通道可能是HIV-Tat蛋白与METH协同损伤血脑屏障的潜在机制靶点。本项目采用hCMEC/D3内皮细胞和NHA星形胶质细胞共培养及树鼩为研究对象,从行为学、神经生物学及分子生物学等多角度,证明HIV-Tat蛋白与METH协同激活TRPM2通道增强内皮细胞氧化应激反应,激活的TRPM2通道同时调控NF-κB信号通路,释放炎症因子,从而协同损伤血脑屏障,旨在为毒品滥用的艾滋病痴呆患者的发病机制和防治提供新的依据。
英文摘要
HIV-Tat protein is an important pathogenic factor of AIDS dementia, which can directly damage the blood-brain barrier. Methamphetamine (METH) abuse has a significant synergistic effect on BBB damage in HIV-infected patients. However the synergistic and regulatory mechanisms are unclear. Our previous studies found that oxidative stress and neuroinflammation played a key role in the synergistic damage to the blood-brain barrier by HIV-Tat protein and methamphetamine induced, and transient receptor potential channel 2 (TRPM2) may be involved in the regulation of the above synergistic damage to the blood-brain barrier. TRPM2 may also activate the NF-κB pathway, which results in glial cells to release a large number of inflammatory factors, to further damage the blood brain barrier. In this study, we will use some technologies including molecular biology, neurobiology and so on, to detect hCMEC/D3 and NHA cell lines as well as tree shrews in vivo and in vitro, aim to solve the following scientific problems. Firstly, TRPM2 channel regulates the oxidative stress response of HIV-Tat protein and METH induced BBB damage. Secondly, TRPM2 channel regulates the NF-κB signaling pathway, which releases a large number of inflammatory factors, and then the blood-brain barrier is further damaged. This study aims to provide a new basis and target for the prevention and treatment of AIDS and dementia patients with drug abuse.
HIV感染和甲基苯丙胺(METH)滥用是全世界重要的公共卫生问题之一,而这些问题因HIV阳性人口中甲基苯丙胺滥用者的高比例而被放大,严重危害社会治安和公共安全。HIV-Tat蛋白和METH均能够突破血脑屏障(BBB)进入中枢神经系统发挥神经毒性作用,然而它们协同损伤BBB的具体机制尚未被阐明。在本研究中,我们体外构建内皮细胞和星形胶质细胞共培养模型,体内选择树鼩作为研究对象,运用一系列实验方法探究TRPM2通道在HIV-Tat蛋白和METH协同损伤BBB中的作用及机制。研究结果揭示:在hCMEC/D3细胞中,HIV-Tat蛋白和METH能够协同导致细胞凋亡,紧密连接相关蛋白表达减少;HIV-Tat蛋白和METH共同诱导氧化应激反应,降低过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性,增加活性氧和丙二醛水平,而N-乙酰半胱氨酸酰胺预处理可减轻氧化应激反应和BBB损伤;HIV-Tat蛋白和METH能够共同诱导TRPM2通道的激活和高蛋白表达,而使用TPRM2通道抑制剂8-Br-cADPR进行早期干预可减轻氧化应激反应和BBB损伤;与单培养hCMEC/D3细胞模型相比,细胞共培养模型在使用HIV-Tat蛋白和METH处理后表现IL-1β、TNF-α水平显著升高和IL-4、IL-10水平显著降低,hCMEC/D3细胞间的紧密连接、TEER值以及对NaF的通透性降低,而8-Br-cADPR预处理可阻止这个现象发生。此外,在树鼩体内,HIV-Tat蛋白和METH协同激活星形胶质细胞上的TRPM2通道,引起IL-1β、TNF-α表达水平升高,以及IL-4、IL-10表达水平降低,从而导致BBB的紧密连接相关蛋白水平降低。然而,预先抑制TRPM2通道的激活能够减轻这些病理变化及BBB损伤。综上所述,本研究结果表明HIV-Tat蛋白和METH可协同激活内皮细胞和星形胶质细胞的TRPM2通道,导致内皮细胞发生氧化应激反应,星形胶质细胞释放炎症因子最终损伤BBB。这些发现显示内皮细胞氧化应激和星形胶质细胞炎症是METH和HIV-Tat蛋白协同损伤BBB的重要机制,并且在这一过程中TRPM2通道是有效的药物干预靶点,为揭开HIV-Tat蛋白和METH所致的脑毒性损伤机制提供了新的视角,为毒品滥用的HIV感染者(特别是艾滋病痴呆)发病机制和防治提供新的科学依据。
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