创新药物TBN在ALS模型通过调控AMPK改善线粒体功能和激活自噬保护运动神经元的作用及机理
批准号:
82073821
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
张在军
依托单位:
学科分类:
神经精神药物药理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张在军
中文摘要
肌萎缩侧索硬化症(ALS)的运动神经元中SOD1和TDP-43聚集,引起线粒体功能异常和自噬障碍是运动神经元损伤的关键因素。AMPK是能量代谢和自噬的共同调控分子。激活AMPK能否延缓ALS病程?前期我们发现强自由基清除剂TBN在SOD1转基因小鼠能改善运动缺陷,减少运动神经元丢失。此外,TBN能改善线粒体功能和激活自噬。体外激酶实验TBN对AMPK活性无直接作用。最近研究证明AMPKα亚基氧化,抑制其被磷酸化激活。我们推测TBN通过氧化还原调控AMPK,激活其下游信号通路保护运动神经元。本项目拟在体内外ALS模型,采用分子药理学、染色质免疫共沉淀、氧化还原和磷酸化修饰蛋白组学等技术,研究TBN激活AMPK的分子机理,在ALS模型改善线粒体功能和激活自噬清除突变SOD1/TDP-43蛋白的作用及机理。本项目有望阐明TBN治疗ALS的机理,为研发具自主知识产权的ALS新药提供理论依据。
英文摘要
Accumulation of SOD1 and TDP-43 proteins in motor neurons cause mitochondrial dysfunction and autophagy deficit, and are key factors of motor neuron injury in amyotrophic lateral sclerosis (ALS). AMPK is a common molecular pathway that regulates energy metabolism and autophagy. Can AMPK activation delay the disease onset and progression of ALS? Preliminarily, we demonstrated that the strong free radical scavenger TBN (a nitrone derivative of tetramethylpyrazine) improved motor deficits and reduced motor neuron loss in SOD1 transgenic mice. In addition, TBN improved mitochondrial function and activated autophagy. Results from in vitro kinase experiments revealed that TBN had no direct action on AMPK activity. Recent studies demonstrated that AMPKα subunit could be oxidized, so as to inhibit its activation through phosphorylation. In sight of this knowledge, we propose that TBN protects motor neurons by redox modulation of AMPK to activate the downstream signaling pathway. Based on our preliminary data, in this study, we will employ appropriate in vitro and in vivo models of ALS. With the help of state-of the art technologies including molecular pharmacology, chromatin immunoprecipitation, redox and phosphorylated proteomics, we will elucidate the molecular mechanism underlying AMPK activation by TBN. We will also investigate the effects and mechanisms of TBN on improving mitochondrial function, and activating autophagy in ALS to promote clearance of mutant SOD1 and TDP-43 proteins. This project will establish the experimental basis and provide mechanistic rationale for developing TBN as a novel therapeutic agent for ALS.
肌萎缩侧索硬化症(ALS)的运动神经元中SOD1和TDP-43聚集,引起线粒体功能异常和自噬障碍是运动神经元损伤的关键因素。AMPK是调控能量代谢和自噬的共同分子通路。激活AMPK能否延缓ALS病程?体外激酶实验TBN对AMPK活性无直接作用。本项目深入研究了创新药物TBN在ALS模型中通过调控AMPK通路改善线粒体功能和激活自噬保护运动神经元的作用及机理。项目严格按照计划执行,完成了所有研究任务,并取得了显著成果,累计发表相关论文10篇。.在本基金的资助下, 我们的研究已证明TBN可通过激活SOD1G93A小鼠中AMPK/PGC-1α/Nrf2/HO-1通路改善ALS相关的运动功能障碍和病理表现, 减少脊髓前角运动神经元变性坏死, 抑制星型胶质细胞和小胶质细胞激活,研究结果已发表在Neuropharmacology。同时,在TDP-43M337V病毒注射模型中,TBN不仅改善了疾病进展早期的运动缺陷和认知障碍,还延长了小鼠存活率。且其可能是通过激活Akt/mTOR/GSK-3β和AMPK/PGC-1α/Nrf2信号通路发挥作用,相关研究结果发表在Human Molecular Genetics。在线虫模型,TBN能促进线粒体生物发生和线粒体自噬活性,延长线虫的lifespan,且证明其与激活AMPK/PGC-1α通路有关,相关结果发表于Biochem Biophys Res Commun。关于TBN的具体作用靶点,我们最近的实验证明TBN可能直接和PGC-1ɑ蛋白发生直接相互作用,细胞热迁移实验 (CETSA) 实验证明TBN能显著增加PGC-1ɑ蛋白的热稳定性,计算机分子对接预示TBN与PGC-1α蛋白的LXXLL基序结合口袋结合。PGC-1α与TBN和SR-18292 (已知的PGC-1α激动剂)的预测结合亲和力分别为-5.10和-4.32 kcal/mol。.在转化应用方面,TBN治疗ALS项目已独家许可给广州喜鹊医药有限公司开展临床试验。目前中国II期临床已完成,显示出良好的安全性与耐受性,II期临床试验结果论文已被JAMA Network Open接收发表。.综上所述,TBN在SOD1和TDP-43相关的ALS模型中均显示出良好的疗效,其机理是通过激活AMPK/PGC-1α/Nrf2信号通路发挥作用。本项目为TBN治疗ALS的临床开发提供了理论基础。
一氧化氮供体MN-08在亨廷顿舞蹈病模型清除mHTT和抑制神经炎症的作用及机理研究
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:15.0万元
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批准年份:2024
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负责人:张在军
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依托单位:
治疗血管性痴呆美金刚硝酸酯 MN-08通过拮抗NMDA受体和释放一氧化氮调控神经血管单元稳态的机理研究
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批准号:2020A151501061
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2020
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负责人:张在军
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依托单位:
创新化学药物硝酮嗪清除α-突触核蛋白和改善线粒体功能治疗帕金森病的机理研究
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批准号:81872842
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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:2018
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负责人:张在军
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依托单位:
益智仁抗帕金森病神经保护活性成分的多靶点作用机理及协同效果研究
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批准号:81303251
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:23.0万元
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批准年份:2013
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负责人:张在军
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依托单位:
国内基金
海外基金