课题基金 / 基金详情

GIP/GIPR促进周围神经损伤修复的效应及机制研究

批准号:
82101464
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:
管徒晨
依托单位:
学科分类:
神经损伤、修复与再生
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
管徒晨

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
神经损伤造成局部缺血缺氧微环境,神经细胞如何调节代谢状态,适应损伤微环境并提高再生能力是一个未受到足够重视的重要科学问题。抑胃肽GIP是葡萄糖依赖的调节胰岛素分泌的肠肽,近年研究表明GIP及受体GIPR同样也表达于神经系统,并且GIPR敲除小鼠神经损伤修复能力受损,但其机制不明。我们前期发现GIP显著促进轴突生长,且明显增强了细胞糖酵解。因此推测:神经损伤因素可以激活GIP/GIPR信号通路,调整细胞代谢状态,适应微环境并促进再生。本研究将探讨:①坐骨神经损伤后神经元及施万细胞中GIP/GIPR的时空表达模式以及对神经损伤修复的效应;②GIP/GIPR对施万细胞代谢状态的影响和机制,以及对轴突再生的效应;③GIP是如何被诱导的,重点研究损伤诱导的施万细胞来源的SHH如何调节GIP/GIPR通路并适应代谢微环境的机制。本研究将为周围神经损伤修复提供代谢调节和代谢微环境角度的新机制
英文摘要
The nerve injury results in hypoxic and ischemic microenvironment. How neural cells adapt the metabolic challenge and improve the regenerative capacity is an important issue that has not been well addressed. Gastric inhibitory peptide (GIP) is synthesized in and secreted from K cells in the intestinal epithelium, which stimulates insulin secretion in glucose dependent manner. Recent studies revealed that GIP/GIPR presented in nervous system as well, and GIPR knockout mice showed impaired ability for repair of nerve injury. However, the underlying mechanism is elusive yet. In our previous study, we found that GIP increased axonal growth and augmented glycolysis significantly. Therefore, we proposed that GIP/GIPR could modulate metabolic state of neural cells to adapt injury microenvironment and facilitate regeneration. In this study, we first investigate temporal and spatial expression pattern of GIP/GIPR in sciatic nerve injury model, and elicit the effect of GIP/GIPR augment or attenuation on repair of periphery nerve injury. Then, we investigate how GIP/GIPR modulate metabolic state of Schwann cell and how GIP/GIPR improve axon regeneration. Finally, we aim to address whether and how Schwann cell derived sonic hedgehog (SHH) regulate GIP/GIPR signal axis and adopt microenvironment challenge during periphery injury. This study will provide a mechanistic insight of nerve regeneration on the view of metabolic regulation.
周围神经损伤修复是临床治疗的重要挑战,施万细胞在再生微环境中起关键作用。GIP/GIPR信号作为代谢调控的重要通路,其在外周神经再生中的作用尚不明确。本研究基于前期发现GIP促进神经元轴突生长的线索,在国家自然科学基金资助下,系统探究GIP/GIPR信号在坐骨神经损伤修复中的功能及机制,重点分析了 GIP/GIPR 信号的表达模式、功能作用及其调控通路,旨在为周围神经损伤的治疗提供新策略。研究发现,GIP及其受体GIPR在坐骨神经损伤后表达显著上调。体外实验表明,GIP刺激促进施万细胞的迁移。此外,GIP处理可显著促进DRG神经元及运动神经元的轴突生长,提示该信号在神经修复过程中发挥重要作用。机制研究发现,GIP/GIP通过PKA/Rap1/mTORC2途径调控施万细胞的迁移,为神经修复提供支持。同时,代谢分析显示GIP/GIPR 激活可增强施万细胞的糖酵解及氧化磷酸化,为损伤修复提供能量支持。而在氧化应激状态下,GIP处理降低了施万细胞及神经元的耗氧量,提示其可能通过减少电子泄漏缓解氧化应激,进而发挥神经保护作用。此外,本研究发现损伤诱导的GIP/GIPR信号激活受 SHH信号调控,其中 Gli3 作为关键转录因子直接调节GIPR的表达,进一步揭示了GIP/GIPR信号的上游调控机制。动物实验进一步验证了 GIP/GIPR 信号对神经修复的促进作用。抑制SHH信号GIPR表达下降,损伤修复能力减弱,进一步证实SHH-GIPR 轴在神经修复中的关键作用。本研究通过体内外实验全面解析了 GIP/GIPR 信号在坐骨神经损伤修复中的作用及机制,明确了其在调控施万细胞迁移、代谢及轴突再生中的关键功能。这些发现不仅加深了对神经损伤修复机制的理解,也为未来开发针对 GIP/GIPR 信号的神经再生治疗策略提供了理论依据。相关研究成果已发表在国际期刊,并申请了一项中国专利,为神经损伤治疗领域提供了新的研究方向。
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