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基于AMPK/Nrf2信号通路研究黏菌素肾毒性的分子机制及黄连素的干预作用

批准号:
32102724
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
代重山
依托单位:
学科分类:
兽医药物学与毒理学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
代重山

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
近年来,黏菌素已成为治疗动物及人类多重耐药革兰氏阴性细菌感染的最重要的抗菌药物之一。肾毒性是黏菌素临床用药的主要毒副作用,严重影响其治疗指数并限制其应用。深入理解黏菌素肾毒性的分子机制、开发有效的减毒策略、提高治疗指数已成为黏菌素临床应用亟待解决的问题。我们前期通过对天然活性小分子化合物库进行高通量筛选并进一步证实黄连素可显著改善黏菌素诱导的肾细胞毒性及小鼠肾组织损伤。以此为线索,本课题将围绕AMPK/Nrf2信号通路,采用基因沉默、基因过表达和转基因小鼠等技术手段,从动物、细胞及分子水平探究AMPK和Nrf2基因功能获得和缺失如何调控黏菌素诱导的细胞氧化应激、线粒体功能失调及凋亡性死亡,以及如何调控黄连素的干预作用,从而揭示AMPK/Nrf2信号通路在黏菌素肾毒性中的作用及黄连素的干预机制。研究成果可为兽医临床黏菌素的安全用药、新应用开发和减毒策略提供理论依据。
英文摘要
Recently, colistin has become one of the most important antibacterial drugs for treatment of infections caused by multidrug-resistant gram-negative bacteria in animals and humans. The major adverse effect during colistin therapy is nephrotoxicity, which severely decreases its therapeutic index and thereby limits the applications. Deep understanding of the molecular mechanism of colistin-induced nephrotoxicity, development of effective strategies against colistin-induced nephrotoxicity and improvement of therapeutic index have raised concerns in the worldwide. Our preliminary screening results using a natural active compound library showed that berberine supplementation could significantly improve colistin-induced cytotoxicity and renal tissue damage in mice. Thus, this current project will investigate the precise molecular mechanism of AMPK/Nrf2 pathway in colistin-induced oxidative stress, mitochondrial dysfunction and apoptotic cell death in vivo and in vitro through the gain or loss of gene function based on gene silencing, overexpression and transgenic mice, respectively, so as to reveal the molecular mechanism of AMPK/Nrf2 signaling during colistin-induced nephrotoxicity and the targeted effect of berberine. Findings in this study will provide important theoretical basis for the safe use of colistin, development of new applications, and strategies against colistin-induced nephrotoxicity in veterinary medicine.
近年来,由于多重耐药革兰阴性菌的广泛出现及传播,黏菌素已成为治疗动物及人类多重耐药革兰阴性菌感染的重要的抗菌药物之一。肾毒性是黏菌素临床用药的主要毒副作用,严重影响其治疗指数并限制其应用。深入理解黏菌素肾毒性的分子机制、开发有效的减毒策略、提高治疗指数已成为黏菌素临床应用亟待解决的问题。本项目前期发现黄连素可显著改善黏菌素诱导的细胞毒性及小鼠肾毒性,但精确的分子机制尚不清楚。因此,本课题主要采用基因沉默、生物化学、基因敲除小鼠及RT-PCR等技术手段,从动物、细胞及分子水平探究黏菌素肾毒性分子机制及黄连素的保护作用机制。主要研究结果如下:.(1)系统评价了黏菌素肾毒性,证明黏菌素肾毒性涉及氧化应激、炎症及线粒体功能失调。通过转录组学等技术手段发现黏菌素肾毒性涉及MAPK、CYP1A1及细胞周期等多个信号通路,抑制MAPK、CYP1A1及氧化应激信号通路能够有效改善黏菌素细胞毒性。.(2)黏菌素处理能够显著抑制Nrf2、AMPK及p21等蛋白表达,药理性抑制或基因敲降或敲除Nrf2、p21及AMPK进一步加剧黏菌素诱导的细胞毒性和肾毒性。.(3)体外细胞试验证明黄连素补充能够显著改善黏菌素细胞毒性、氧化应激损伤及线粒体功能失调;动物实验研究发现黄连素补充能够显著改善黏菌素诱导的肾毒性。.(4)黄连素能够通过上调p21蛋白,从而激活AMPK/Nrf2信号通路,有效改善黏菌素细胞毒性和肾毒性;敲除p21蛋白能够部分消除黄连素对黏菌素肾毒性的保护作用。.上述研究结果进一步阐明了黏菌素肾毒性的分子机制及黄连素的靶向干预机制,研究成果可为兽医临床黏菌素的安全用药、制剂开发和减毒策略提供重要的理论依据,也为后期相关产品的研发提供了重要的数据支持。
基于AhR/CYP1A1信号轴研究黏菌素肾毒性的分子机制及鞣花酸的干预作用
  • 批准号:
    32573432
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.00万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    代重山
  • 依托单位:
国内基金
海外基金