PLP1调控脊髓损伤后OPC铁死亡与再髓鞘化的机制研究
批准号:
82102563
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:
樊保佑
依托单位:
学科分类:
骨、关节、软组织损伤与修复
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
樊保佑
中文摘要
少突胶质前体细胞(OPC)的死亡及分化的抑制是阻碍脊髓损伤后再髓鞘化的主要因素,但其调控机制仍不清楚。课题组前期研究表明,铁死亡(Ferroptosis)是脊髓损伤后神经细胞大量死亡的重要途径。蛋白脂蛋白1(PLP1)是再髓鞘化过程中髓鞘的主要成分之一,其可通过调控铁代谢干预OPC存活及分化,且脊髓损伤后PLP1表达持续降低。课题组提出科学假说:PLP1是调控脊髓损伤后OPC铁死亡与再髓鞘化的关键因素。本课题拟通过谱系示踪技术明确脊髓损伤后OPC铁死亡特征及时空变化规律;体外构建OPC铁死亡模型,通过敲除及过表达OPC中PLP1,探讨PLP1通过IRP2/NCOA4/FTH1介导的铁自噬调控OPC铁死亡的机制;体内过表达PLP1,探讨调控OPC铁死亡对脊髓损伤再髓鞘化的促进作用。本研究将揭示铁死亡在脊髓损伤再髓鞘化过程中的作用机制,为促进再髓鞘化修复脊髓损伤提供新的靶点与策略。
英文摘要
The death of oligodendrocyte progenitor cells (OPC) and the inhibition of their differentiation and maturation are the main factors hindering the remyelination after spinal cord injury, but their regulation mechanism remains unclear. Our previous work studies have shown that Ferroptosis was one of the main cell death pathways in the acute and subacute phases of spinal cord injury. Prolipid protein 1 (PLP1), one of the main components of myelin, can regulate the OPC survival, differentiation, and maturation by targeting iron metabolism, and PLP1 expression was decreased after spinal cord injury. Accordingly, we proposed a hypothesis: PLP1 is a key factor in regulating ferroptosis of OPC and remyelination after spinal cord injury. This project intends to use cell lineage tracing to investigate the characteristics of ferroptotic OPC after spinal cord injury; construct an OPC ferroptotic model with knockout or overexpression of PLP1 in vitro to explore the regulation mechanism of PLP1 in OPC ferroptosis mediated by ferritinophagy pathway IRP2/NCOA4/FTH1; overexpress PLP1 in vivo and to clarify the role of PLP1 in promoting remyelination through the regulation of ferroptosis after spinal cord injury. This study will reveal the regulation mechanism of ferroptosis in the process of remyelination after spinal cord injury, and provide new target and strategy to repair spinal cord injury for promoting remyelination.
研究背景.脊髓损伤(SCI)后少突胶质前体细胞(OPC)急剧减少,轴突再髓鞘化缓慢,功能恢复受限。铁死亡是OPC死亡的重要原因。本研究拟分析铁死亡微环境转录调控机制,探讨OPC铁死亡的敏感因素,筛选抑制铁死亡促进再髓鞘化的靶点,为脊髓损伤提供有效修复手段。.研究内容.本研究拟依托脊髓挫伤模型,通过单细胞高通量测序,筛选OPC中铁死亡敏感性调控因子,探究PLP1的表达与OPC的铁死亡及向少突胶质细胞分化的关系。进一步通过生物信息学分析,探究铁死亡微环境调控的关键转录因子,筛选修复靶点;明确FSP1对OPC的铁死亡调控作用,探究艾迪苯醌靶向FSP1抑制铁死亡修复脊髓损伤的作用与机制。.研究结果.(1)脊髓损伤铁死亡微环境分子网络解析.课题组针对铁死亡关键进展期,从GEO下载GSE2599。鉴定出416个差异表达基因(DEGs),进一步筛选识别27个预测转录因子(TFs)和136个基因。发现胰岛素样生长因子1 (IGF1)及其预测的转录因子A-线粒体(TFAM)是潜在调控靶点。进一步实验证实TFAM能调节IGF1的基因转录并影响脊髓损伤功能恢复。提示TFAM/IGF1介导的微环境调控作用。.(2)PLP1是介导OPC铁死亡敏感性的关键调控因子.通过单细胞测序分析发现:PLP1在少突胶质细胞及OPC中特异性表达,且NCOA4与PLP1呈现正相关趋势。进而体外敲低OPC中PLP1,发现NCOA4表达降低,且抑制了铁死亡。而过表达PLP1却促进了铁死亡。本部分研究证明PLP1介导了NCOA4的表达调控OPC铁死亡敏感性。.(3)FSP1调控少突胶质细胞铁死亡修复脊髓损伤的研究.铁死亡抑制蛋白1(FSP1)是铁死亡的抑制因子。研究发现FSP1通过影响OPC细胞稳态和金属离子应答系统来调节铁死亡的敏感性。并发现艾迪苯醌(Idebenone,IDE)能够有效减少活性氧水平,并恢复GPX4和xCT的表达,从而抑制铁死亡。体内研究表明,IDE能够有效拯救少突胶质细胞铁死亡,促进损伤脊髓的再髓鞘化。.研究意义.本研究解析了脊髓损伤后铁死亡微环境调控分子机制,明确OPC铁死亡敏感性的调控因素,并筛选出铁死亡干预靶点,为靶向调控OPC铁死亡修复脊髓损伤提供新的治疗策略及理论基础。
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