铁代谢-氧化应激在神经细胞损伤的作用及其机制研究

地区:上海市 宝山区

关键词:河北师范大学;中国科学院生物物理研究所

成果类型:其它

成果领域:生物与新医药

成果编号:A2021061000004487

成果描述:

铁是机体代谢必需的重要微量元素,它参与了细胞内许多重要生理生化过程。铁代谢异常诱发的氧化应激可造成神经细胞损伤进而引发多种神经系统疾病的发生、发展,如帕金森病(PD)和阿尔茨海默症(AD)等。因此阐明PD、AD致病因素是否通过调节铁代谢-氧化应激信号通路,发现新的保护神经细胞损伤的分子靶点和绿色、安全、高效的天然药物,对于神经系统重大疾病的预防和治疗具有重要的理论和现实意义。该项目以制备PD模型的6羟多巴胺(6-OHDA)、制备AD模型的Aβ为神经毒剂,系统研究了线粒体铁蛋白(MtFt)、天然抗氧化剂通过调控铁代谢-氧化应激实现保护神经细胞损伤的作用及其机制。在国际上首次研究了线粒体铁蛋白(MtFt)通过调控铁代谢-氧化应激途径实现对神经细胞损伤的保护作用及其机制,揭示了MtFt通过调控线粒体与细胞质之间的铁平衡,抑制由6-OHDA和Aβ诱发的神经细胞自由铁池增高引起的氧化应激加强,维系神经细胞内的氧化还原平衡,发挥对神经元的保护作用。阐明了MtFt通过抑制氧化应激诱导的细胞凋亡通路的关键信号分子,维持线粒体的正常功能,实现对神经细胞损伤保护的重要机制。从而确定了MtFt是预防和治疗PD、AD等神经系统重大疾病的关键分子靶点,为该类疾病的预防和治疗提供了新的策略。不论是铁过载还是其他原因引起的氧化应激增强,都与神经细胞损伤关系密切,因此发现有效清除自由基降低氧化应激的天然、绿色、高效的天然药物并揭示其作用机制就显得极为重要。该研究首次阐明了:绿茶提取物茶多酚、茶氨酸发挥抗氧化作用的机制,是通过调控ROS-NO途径,NMDA受体受体途径,抑制氧化应激,保护由6-OHDA和APP诱导的细胞凋亡,预防PD、AD的发生。发现并证实,天然抗氧化剂AC11通过抑制由6-OHDA诱导的氧化应激,清除羟自由基,降低线粒体膜电位,维持线粒体功能稳态起到神经保护作用。该项研究不仅填补了茶多酚、茶氨酸、AC11等天然产物预防和治疗PD、AD等重大神经系统疾病的理论空白,还为这些天然提取物的进一步应用提供了重要的实验证据。发现并阐明膜铁转运辅助蛋白(hephaestin)、铜蓝蛋白在大鼠老化过程中的相互关系,指出二者对维持脑铁稳态和氧化应激至关重要,为进一步认识铁代谢紊乱与神经退行疾病的发生和发展奠定了理论基础。该项目共发表论文19篇,经省情报研究院检索,其中SCI收录论文10篇,他引186次。8篇代表性论文,影响因子大于7的4篇,最高达10.255,总影响因子42.984,被SCI杂志引用148次,他引140次,单篇最高他引58次。常彦忠教授和赵保路研究员应著名国际杂志《Cell Mol Life Sci》(SCI, IF:5.808)、《Front Pharmacol》(SCI, IF:3.802)、《Mol Neurobiol》(SCI,IF:5.137)等邀请撰写了5篇综述性论文。常彦忠教授被选为中国生物物理学会自由基生物学与自由基医学专业委员会秘书长。在2015举办的国际铁代谢学术大会上,应邀主持神经系统铁代谢分会场并做会议报告。2016年被《Cell Mol Life Sci》(SCI, IF:5.808)编辑部聘为顾问(Advisory Board Member)。得到了国内、外学术界广泛关注和认可。
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