DDIT4-ROS闭环应激控制在毛囊细胞线粒体应激保护中的作用及机制
批准号:
82173440
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
赵恒光
依托单位:
学科分类:
皮肤附属器及相关疾病
结题年份:
2025
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
罗福玲、朱瑾瑜、徐荻茹、张馨月、孙嘉政、刘家洲、汪菁、罗怡
中文摘要
我国脱发疾病高发,毛囊应激为其共同的病理生理过程。DDIT4是一种细胞应激蛋白,研究表明ROS可以破坏毛囊细胞的线粒体并激发ROS生成的瀑布效应,同时促进DDIT4的表达。我们还发现,毛母质细胞中升高的DDIT4可以反过来抑制ROS的再生。因此我们推测:DDIT4在毛囊应激中发挥着重要作用,可能通过促进TFAM和PGC1α等线粒体转录因子的合成,加强对mtDNA的修复;抑制mTORC1信号,促进线粒体的自噬,以及通过增强细胞内SOD和GPx等还原酶的活性等,加强对ROS的直接清除,从而形成“毛囊应激→ROS↑→DDIT4↑→ROS↓”的闭环控制机制,但具体不清。本课题中我们拟建立不同的ROS应激模型,探讨ROS诱导毛母质细胞高表达DDIT4的机制,以及DDIT4对内源性ROS再生的抑制作用。为深入了解毛囊应激的分子机制,实现对毛囊应激疾病(如斑秃、休止期脱发)的早期临床干预提供依据。
英文摘要
There is high incidence of hair loss diseases in our country. Stress is a typical pathophysiological process during these hair loss diseases. DDIT4 is a cellular stress protein, mainly concentrated inside the mitochondria of hair matrix cells. Previous studies had shown that ROS could induce the expression of DDIT4, as well as DDIT4 is involved in the protection of mitochondria under ROS stress. Our studies further confirmed that the elevated DDIT4 expression would repressed the ROS formation in turn. Therefor, we speculate that there is a special closed-loop feedback of "hair follicle stress→ROS elevation→increased DDIT4 expression→inhibition of ROS regeneration" inside the hair matrix cells to protect mitochondria under ROS stress. In detail, it is speculated that DDIT4 enhances mtDNA repair through mitochondrial transcription factors, such as TFAM, PGC1α, inhibits mTORC1 signal to promote mitochondrial autophagy, and enhances the activity of intracellular reductase such as SOD and GPx to enhance the elimination of ROS, but the specific mechanisms are still unclear. In this project, we propose to establish several ROS stress models for different DDIT4 genotypes of hair matrix cells and explore how ROS induces hair matrix cells to express DDIT4, how DDIT4 protect the mitochondria of hair matrix cells and how it inhibits ROS regeneration in turn. This project will increase our understanding for the stress response of hair diseases, and provides a new basis for the early treatment of various hair follicle stress diseases.
毛乳头细胞(dermal papilla cells,DPCs)的功能衰退是多种脱发疾病的重要病理生理机制之一,而氧化还原稳态失衡被认为是推动DPCs退行的重要诱因。围绕DDIT4-ROS-线粒体应激通路,本研究建立了覆盖原代DPC、三维皮肤类器官及DHT诱导小鼠雄秃模型等多层级研究体系,结合组学分析与功能验证,系统解析了DPCs的死亡与退化机制。研究发现,(1)UVA和H2O2可导致DPCs内的ROS升高,活力下降,DDIT4表达增加,而抗氧化剂N-乙酰基-L-半胱氨酸(NAC)可有效抑制此效应;UVA或H2O2处理后DPCs自噬水平升高,3-甲基腺嘌呤(3-MA)阻断自噬后致DPCs活力进一步降低,ROS增多;反之,雷帕霉素(RAPA)可增加自噬水平,提升氧化条件下的DPCs活力,减少胞内 ROS生成。下调DDIT4表达可使氧化应激环境下DPCs自噬减弱,活力下降,细胞内ROS增多。(2)在DHT诱导的AGA模型中,DHT处理后DPCs中的铁死亡通路显著富集,同时伴随双硫反应的应激异常。其中抗氧化主调控因子NRF2显著下调并处于关键节点。NRF2下降一方面破坏system Xc⁻–GSH–GPX4防御轴,促进脂质过氧化与铁死亡;另一方面抑制磷酸戊糖途径并导致NADPH耗竭,引发双硫反应异常累积,DPCs细胞骨架塌陷及双硫死亡样损伤。而单纯铁死亡抑制(Fer-1)对细胞与类器官层面的恢复有限,NRF2激动剂DMF可同步改善两类死亡表型并显著促进类器官形态发生与小鼠毛囊再生。因此证实“NRF2作为耦联铁死亡与双硫死亡的枢纽因子”的机制模型,为DPCs的退化干预提供了新的机制。(3)对表皮特异性 PPARγ 缺陷型小鼠进行毛发表型、皮肤炎症和氧化应激的研究,结果表明,表皮PPARγ的缺失导致小鼠毛囊和表皮细胞的ROS增加,炎症和氧化应激加剧,并抑制了YAP信号通路。因此证实PPARγ-YAP-ROS通路可能通过调节炎症和氧化应激,参与毛囊细胞的炎症/脂质代谢与氧化还原稳态调控,导致临床脱发的发生。
DDIT4-ROS闭环应激控制在毛囊细胞线粒体应激保护中的作用及机制
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:55万元
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批准年份:2021
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负责人:赵恒光
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依托单位:
DDIT4-ROS闭环应激控制在毛囊细胞线粒体应激保护中的作用及机制
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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:0.0万元
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批准年份:2021
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负责人:赵恒光
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依托单位:
VDR-DBD介导的毛囊细胞过度自噬及周期功能障碍在休止期脱发中的致病机制及靶向治疗研究
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批准号:81673075
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项目类别:面上项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2016
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负责人:赵恒光
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依托单位:
国内基金
海外基金