Acute brain injury and blood-brain barrier dysfunction in cerebral malaria (ABC)

脑型疟疾(ABC)中的急性脑损伤和血脑屏障功能障碍

基本信息

项目摘要

ABSTRACT Cerebral malaria (CM) is an acute neurologic complication of infection with Plasmodium falciparum malaria that presents clinically as an unarousable coma. In CM, several pathogenic mechanisms interact to cause the characteristic neurocognitive sequelae observed in a quarter of surviving children. Infected erythrocytes sequester in the brain microvasculature leading to widespread inflammation, endothelial activation, hypoxic/ischemic injury, glucose abnormalities, hemolysis and cellular injury, resulting blood-brain barrier (BBB) dysfunction, which may interact to cause brain injury. We have found that elevated tau and other markers of injury to neurons are elevated in blood circulation and associated persistent neurodisability in survivors of CM. Further, these brain injury markers are associated with factors involved in the pathogenesis of CM, including glucose abnormalities, cellular injury, and endothelial/BBB dysfunction. What remains unclear is how intraerythrocytic parasites confined within the vascular space, cause injury to neurons without crossing the BBB. Thus, there is a critical need for mechanistic studies to define interactions between factors involved in the pathogenesis of CM leading to BBB dysfunction and neuronal injury. Animal and in-vitro BBB models have been key in advancing our knowledge of CM pathogenesis but limitations of existing models include: 1) interspecies variability of non-falciparum animal models, 2) use of endothelial monolayers that lack key components of the brain parenchyma, 3) reliance on immortalized or primary brain microvascular endothelial cell (BMECs) that lack physiologically relevant barrier properties and/or suffer from batch-to-batch variability. To overcome these limitations, we have developed a multicellular BBB model comprised of human-derived BMECs, neurons, and astrocytes. Using our multicellular BBB model, we propose to investigate neuronal injury and examine interactions between factors involved in CM pathogenesis and biomarkers of brain injury. And we will validate our brain injury biomarker data in a follow-up cohort of children with CM tested for cognitive impairments at 12- months. We hypothesize that sequestration of IEs to BMECs results in BBB dysfunction and the subsequent decrease of glucose availability and release of cellular injury marker lactate dehydrogenase (LDH) causing neuronal injury, which is a predictor of persistent neurodisability in clinical CM. Our hypothesis will be testing by the following specific aims: 1) evaluation of the impact of glucose deprivation, cellular injury, and endothelial dysfunction on neuronal injury in an in vitro human-derived multicellular BBB model, and 2) evaluation of a panel of brain injury biomarkers as predictors of neurodisability in clinical CM. Upon completion, this work will establish our human-derived multicellular BBB model as the standard for investigating mechanisms underlying neuronal injury, which we have shown to be a predictor of persistent neurodisability in clinical CM. Our model has the potential to transform the field of in-vitro CM neuropathology by facilitating research into new therapeutic targets to prevent or reduce future neurodisability after pediatric CM.
抽象的 脑型疟疾(CM)是恶性疟原虫疟疾感染的一种急性神经系统并发症, 临床上表现为无法唤醒的昏迷。在 CM 中,多种致病机制相互作用,导致 在四分之一的幸存儿童中观察到特征性神经认知后遗症。受感染的红细胞 隔离在大脑微血管系统中,导致广泛的炎症、内皮激活、 缺氧/缺血性损伤、血糖异常、溶血和细胞损伤,导致血脑屏障 (BBB) 功能障碍,可能相互作用导致脑损伤。我们发现 tau 蛋白和其他标记物升高 CM 幸存者的血液循环中神经元损伤加剧,并伴有持续性神经功能障碍。 此外,这些脑损伤标志物与 CM 发病机制相关的因素有关,包括 葡萄糖异常、细胞损伤和内皮/血脑屏障功能障碍。目前尚不清楚的是如何 红细胞内寄生虫局限于血管间隙内,在不穿过血脑屏障的情况下对神经元造成损伤。 因此,迫切需要进行机制研究来定义参与因素之间的相互作用。 CM 的发病机制导致 BBB 功能障碍和神经元损伤。动物和体外 BBB 模型 提高我们对 CM 发病机制认识的关键,但现有模型的局限性包括:1)种间 非恶性疟原虫动物模型的变异性,2) 使用缺乏恶性疟原虫关键成分的单层内皮细胞 脑实质,3)依赖于缺乏的永生化或原代脑微血管内皮细胞(BMEC) 生理相关的阻隔性能和/或存在批次间差异。为了克服这些 由于局限性,我们开发了一种多细胞 BBB 模型,由人源 BMEC、神经元和 星形胶质细胞。使用我们的多细胞 BBB 模型,我们建议研究神经元损伤并检查 CM 发病机制相关因素与脑损伤生物标志物之间的相互作用。我们将验证 我们在 CM 儿童随访队列中的脑损伤生物标志物数据在 12 岁时进行了认知障碍测试 几个月。我们假设 IE 与 BMEC 的隔离导致 BBB 功能障碍以及随后的 葡萄糖利用率的降低和细胞损伤标志物乳酸脱氢酶(LDH)的释放导致 神经元损伤,这是临床 CM 中持续性神经功能障碍的预测因子。我们的假设将通过以下方式进行检验 以下具体目标:1)评估葡萄糖剥夺、细胞损伤和内皮细胞的影响 体外人源多细胞 BBB 模型中神经元损伤的功能障碍,以及 2) 小组评估 脑损伤生物标志物作为临床 CM 神经功能障碍的预测因子。这项工作完成后,将建立 我们的人源多细胞 BBB 模型作为研究神经元潜在机制的标准 损伤,我们已证明它是临床 CM 中持续性神经功能障碍的预测因子。我们的模型有 通过促进新治疗靶点的研究,有可能改变体外 CM 神经病理学领域 预防或减少儿科 CM 后未来的神经功能障碍。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Scott G Canfield其他文献

Scott G Canfield的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Scott G Canfield', 18)}}的其他基金

Acute brain injury and blood-brain barrier dysfunction in cerebral malaria (ABC)
脑型疟疾(ABC)中的急性脑损伤和血脑屏障功能障碍
  • 批准号:
    10571864
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 26.64万
  • 项目类别:

相似国自然基金

通过调控颈淋巴结引流促进急性颅脑损伤后神经修复与再生——基于脑-颈淋巴结通路概念的功能与机制研究
  • 批准号:
    82311530117
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    39 万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
应用人工智能深度学习技术构建轻中度颅脑损伤急性期颅内血肿进展预判体系的研究
  • 批准号:
    82171381
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Netrin-1抑制急性缺血性脑损伤中小胶质细胞介导的炎症反应的作用及机制
  • 批准号:
    82171286
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于小胶质细胞HMGB1/TLR4/NF-κB信号通路探讨针刺在急性一氧化碳中毒脑损伤中的抗炎机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    34 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
己糖激酶2通过蛋白激酶活性调节星形胶质细胞外泌体生成参与急性缺血性脑损伤
  • 批准号:
    82071321
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    55 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Mechanistic inquiry of GPR68-mediated neuroprotection against post-stroke deficits and VCID
GPR68 介导的针对中风后缺陷和 VCID 的神经保护作用的机制探究
  • 批准号:
    10807584
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 26.64万
  • 项目类别:
Developing and characterizing a translational neonatal rat cardiac arrest and cardiopulmonary resuscitation model
开发和表征转化新生大鼠心脏骤停和心肺复苏模型
  • 批准号:
    10591062
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 26.64万
  • 项目类别:
Acute brain injury and blood-brain barrier dysfunction in cerebral malaria (ABC)
脑型疟疾(ABC)中的急性脑损伤和血脑屏障功能障碍
  • 批准号:
    10571864
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 26.64万
  • 项目类别:
GPR4 in blood brain barrier dysfunction in brain ischemia
GPR4在脑缺血血脑屏障功能障碍中的作用
  • 批准号:
    10522141
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 26.64万
  • 项目类别:
Noninvasive Vagus Nerve Stimulation for Treatment of Brain Injury (nVNS-TBI) in Rats
无创迷走神经刺激治疗大鼠脑损伤 (nVNS-TBI)
  • 批准号:
    10575817
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 26.64万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了