The Role of Striatal Cholinergic Interneurons in Dystonia

纹状体胆碱能中间神经元在肌张力障碍中的作用

基本信息

  • 批准号:
    10543837
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 61.69万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-01-01 至 2026-12-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY There is a fundamental gap in understanding the pathophysiology of isolated adult-onset dystonia due to genotypic and phenotypic heterogeneity. Determining common pathophysiologic mechanisms across dystonia subtypes is a critical step toward developing more generalizable and effective therapies. Emerging evidence points to striatal cholinergic interneurons (ChIs) playing a key role in the pathophysiology of dystonia, including biochemical and network-level dysfunction. In addition to offering a common therapeutic target, our findings are likely to benefit gene discovery and research on other disabling, less common forms of dystonia. Over the long term, results could guide researchers to perform greater in depth histopathological and biochemical studies in the brain that can lead to identification of new targets for therapeutic intervention. Our goal is to apply a recently developed PET radioligand, [18F]VAT, which possesses high selectivity for vesicular acetylcholine transporters, to investigate striatal ChIs. Structural and resting state functional MRI will examine the relationship of striatal ChIs to related brain networks across different focal dystonia subtypes. Identification of network-level changes across dystonia subtypes will provide better understanding of common pathophysiology and could potentially provide means to assess target engagement for future therapeutic interventions. The central hypothesis is that striatal ChIs contribute to a common pathophysiological mechanism in humans with isolated adult-onset focal dystonia, and that cholinergic integrity relates to striatal functional connectivity and clinical features of dystonia. The rationale for the proposed research is the likely involvement of striatal ChIs in a) normal motor control and b) animal models of dystonia. ChIs are autonomously active and mediate a baseline presynaptic inhibitory tone on striatal medium spiny neurons against the excitatory cortical drive, likely via modulation of dopamine release via presynaptic cholinergic receptors on nigrostriatal dopaminergic terminals. They also receive input from intralaminar thalamic neurons innervated by cerebellar afferents, that when dysfunctional may contribute to dystonic phenotypes. Thus, ChIs may contribute to a common pathogenic mechanism involving cortico-striata-thalamic or cerebello-thalamo-striatal networks. This hypothesis will be tested by pursuing three specific aims: Determine if 1) dysfunction of striatal ChIs is a common mechanism across isolated dystonia subtypes; 2) common aberrations in functional striatal brain networks underlie the isolated dystonia subtypes; 3) clinical characteristics relate to markers of ChIs and brain network dysfunction across different isolated adult-onset focal dystonias. This approach is innovative as it uses comprehensive multimodal imaging to investigate novel PET- measured cholinergic integrity and related functional networks. The proposed research is significant because it is expected to critically advance the understanding of dystonia. Ultimately, such knowledge may provide critical rationale to identify and test new therapeutic targets and better understand other disabling forms of dystonia.
项目概要 由于以下原因,对孤立性成人发病的肌张力障碍的病理生理学的理解存在根本性的差距: 基因型和表型异质性。确定肌张力障碍的常见病理生理机制 亚型是开发更普遍和更有效的疗法的关键一步。新出现的证据 指出纹状体胆碱能中间神经元 (ChIs) 在肌张力障碍的病理生理学中发挥着关键作用,包括 生化和网络水平功能障碍。除了提供共同的治疗目标之外,我们的研究结果 可能有利于基因发现和其他致残、不太常见形式的肌张力障碍的研究。超过 从长远来看,结果可以指导研究人员进行更深入的组织病理学和生化研究 在大脑中,可以识别治疗干预的新目标。我们的目标是应用一个 最近开发的PET放射性配体[18F]VAT,对囊泡乙酰胆碱具有高选择性 转运蛋白,以研究纹状体 ChI。结构和静息状态功能 MRI 将检查 不同局灶性肌张力障碍亚型纹状体 ChIs 与相关大脑网络的关系。鉴定 肌张力障碍亚型之间的网络水平变化将有助于更好地理解常见的病理生理学 并有可能提供评估未来治疗干预目标参与度的方法。这 中心假设是纹状体 ChIs 有助于人类常见的病理生理机制 孤立的成人发病的局灶性肌张力障碍,胆碱能完整性与纹状体功能连接和 肌张力障碍的临床特征。拟议研究的基本原理是纹状体 ChIs 可能参与 a) 正常运动控制和 b) 肌张力障碍动物模型。 ChI 自主活跃并调节基线 纹状体中型多棘神经元的突触前抑制音对抗兴奋性皮质驱动,可能通过 通过黑质纹状体多巴胺能末端的突触前胆碱能受体调节多巴胺释放。 它们还接收来自小脑传入神经支配的层内丘脑神经元的输入,当 功能失调可能导致肌张力障碍表型。因此,ChI 可能导致一种常见的致病性 涉及皮质-纹状体-丘脑或小脑-丘脑-纹状体网络的机制。这个假设将是 通过追求三个特定目标进行测试:确定 1) 纹状体 ChI 功能障碍是否是一种常见现象 跨孤立肌张力障碍亚型的机制; 2)功能纹状体的常见畸变 大脑网络是孤立的肌张力障碍亚型的基础; 3) 临床特征相关 不同孤立的成人发病病灶的 ChIs 和脑网络功能障碍的标志物 肌张力障碍。这种方法具有创新性,因为它使用全面的多模态成像来研究新型 PET- 测量胆碱能完整性和相关功能网络。拟议的研究意义重大,因为它 预计将极大地增进对肌张力障碍的理解。最终,这些知识可能提供关键的 确定和测试新的治疗靶点并更好地了解肌张力障碍的其他致残形式的基本原理。

项目成果

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