自噬应激对发育期惊厥远期海马线粒体呼吸的影响及调节

基本信息
批准号:81471337
项目类别:面上项目
资助金额:70.00
负责人:倪宏
学科分类:
依托单位:苏州大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:田甜,刘月影,李振宏,陈洁如,孙奇,赵东敬,徐丹凤,李丽丽,章姝琪
关键词:
发育期惊厥海马自体吞噬生酮饮食线粒体呼吸
结项摘要

It has long been recognized that that autophagy is mainly involved in the pathological process of acute brain injury. However, since autophagy stress (over-increased or decreased autophagy) is seen in brain specimens from patients with Altheimer's disease (or patients with traumatic brain injuries)-related pathology vs. those without, it is possible that disrupted autophagy signal exists in the chronic phase of brain injury. But the functional consequences of autophagy stress need to be sorted out in further experimental studies. We have recently discovered long-term up-regulated expression of autophagy marker beclin-1 in rat hippocampus and cerebral cortex following develpmental seizures, which could be blocked by ketogenic diet (supported by the National Natural Science Foundation of China, 30870808). Considering the fact that ketogenic diet achieves its neuroprotective effect mainly by influencing the mitochondrial energy metabolism, it is reasonable to speculate that autophagy/ mitochondrial respiration signaling pathways are involved in the process of neuroprotection by ketogenic diet. In the present project using in vivo and in vitro developmental seizure models, we sought to determine the role of autophagy stress and mitochondrial respiratory disorder in the pathophysiology of developmental seizure-induced declined seizure threshold, elevated brain excitability and aberrant changes of hippocampal neural plasticity. We will also verify the notion that autophagy regulating drugs could prevent the forward mitochondrial respiratory dysfunction and pathological injury of hippocampus through adjusting autophagy stress. Furthermore, we will further verify the above hypothesis by using the intervention method of ketogenic diet. After the experiments we might propose a new point of view that maintaining autophagy signal pathways in steady state is the therapeutic target by which to inhibit developmental seizure-induce functional impairment.

通常认为自噬主要参与急性脑损伤病理过程,但是最近发现在阿尔茨海默及脑外伤病人脑组织中存在自噬应激(自噬的过度活跃或功能低下),说明在脑损伤的慢性期亦存在自噬信号稳态的破坏,而这种改变的意义有待阐明。我们在前期国家自然科学基金项目中发现发育期惊厥远期大鼠海马和大脑皮层自噬标记蛋白beclin-1表达上调,生酮饮食可抑制其异常高表达。由于生酮饮食主要通过影响线粒体能量代谢发挥作用,因而推测生酮饮食对发育期惊厥性脑损伤的保护作用涉及对线粒体呼吸和自噬信号通路的调节。本项目拟通过体内和体外发育期惊厥模型进一步探讨自噬应激和线粒体呼吸障碍在发育期惊厥所致远期惊厥阈下降、脑兴奋性提高和海马神经可塑性改变中的作用;进而验证作用于自噬通路药物能够通过调节自噬应激阻止远期线粒体呼吸功能障碍和海马病理损伤;并采用生酮饮食进一步验证上述假设,籍此证明维持自噬信号通路稳态是改善发育期惊厥后远期神经功能损伤的靶点。

项目摘要

我们的前期工作(国家自然科学基金项目81271458)利用新生期反复惊厥整体模型动物发现惊厥后远期海马存在自噬标记蛋白和能量代谢分子表达异常,而生酮饮食可抑制其异常表达。由于生酮饮食主要通过影响线粒体能量代谢发挥作用,因而推测线粒体呼吸和自噬信号通路参与生酮饮食对发育期惊厥性脑损伤的保护作用。本项目应用体内和体外发育期惊厥模型,采用分子生物学、病理学和行为学结合的技术手段证明:1. 离体模型发现,线粒体自噬介导的锌代谢稳态失调和线粒体激活促进谷氨酸诱导的HT22神经元细胞损伤,而线粒体功能保护剂leptin治疗可以抵消这些有害作用;2. 在整体发育期惊厥性脑损伤动物模型中证明线粒体呼吸、自噬和凋亡相关分子相互作用共同参与ZnT3/CB-D28K介导的海马苔藓纤维异常发芽和行为、认知损伤;3.线粒体功能保护剂leptin、生酮饮食以及作用于自噬通路阻滞剂E-64d能够保护线粒体功能、维持自噬信号通路稳态,从而实现抑制发育期惊厥后海马轴突异常再生和功能损害的治疗作用。这些结果为今后在分子水平寻找抑制发育期惊厥性脑损伤的新的靶分子提供了新思路。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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