Pathogenesis of HIV-associated sensory neuropathy

HIV相关感觉神经病的发病机制

基本信息

  • 批准号:
    10403207
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-09-30 至 2026-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY Sensory neuropathy (SN) is the most common comorbidity in Human Immunodeficiency Virus-1(HIV-1) infected-patients (hHIV-SN), which affects 60% of the 37.9 million HIV infected patients in this world. hHIV-SN is particularly resistant to existing pain relief therapies and now there is no FDA approved HIV specific analgesic available due to poorly understanding of the hHIV-SN pathogenesis. In order to develop disease- specific and mechanism-based therapeutics for hHIV-SN, we must fully elucidate the underlying mechanisms. Healthy skin is mainly innervated by nociceptors labeled by protein gene product 9.5 (PGP9.5+) to generate nociception and the degeneration of PGP9.5+ nociceptor is a critical pathological mark of hHIV-SN. Growth associated protein (GAP43) labels the newly sprouted nociceptor (GAP43+). PGP9.5+ and GAP43+ nociceptors have distinctly neurotrophic dependency on glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) and nerve growth factor (NGF) respectively and the expression of GDNF and NGF are regulated by Wnt5a. Wnt5a is a secreted signaling protein in the Wnt family that plays an important role in axonal remodeling and is also specifically up- regulated in the spinal cord of HIV-SN patients with chronic pain. Our publication reported that gp120, an envelope glycoprotein of HIV-1, plays a causative role in neuropathic pain occurred both in gp120-induced mouse SN (mHIV-SN) and in hHIV-SN patients. The gp120-caused aberrant activation of neuronal Wnt5a in sensory neuron and in spinal cord are intimately relevant with the development of SN-associated pain in mouse and in HIV-infected patients as well. Importantly, our preliminary data have shown that Wnt5a-specific antagonist, Box5, blocks mHIV-SN-associated pain and pathologies. Interestingly, in both of the mHIV-SN and hHIV-SN, as PGP9.5+ nociceptor degeneration progresses, even close to the point of denervation, chronic pain remains or worsens, instead of resolving. This phenomenon indicates that the chronic pain in HIV-SN must be mediated by an alternate novel nociceptor, the sprouted GAP43+ nociceptor which specifically mediates the HIV-Associated chronic pain. Our central hypothesis is: HIV-1 gp120 causes mHIV-SN by activation of Wnt5a- NGF mediated sprouting of the GAP43+ nociceptor, which in turn specifically mediates HIV associated chronic pain. We will test this hypothesis by using mHIV-SN mouse model in three Aims. In Aim #1, we will fully investigate the interplay of the sprouting of GAP43+ nociceptors and the degenerating of PGP9.5+ nociceptor in mHIV-SN by using multiple engineering mouse models. In Aim #2, we will determine that gp120-induced the sprouting of GAP43+ nociceptor is mediated by Wnt5a-NGF pathway by pharmacological and genetic approaches. In Aim #3, we will determine the therapeutic potential of antagonisms of Wnt5a by its antagonist, Box5, NGF antagonism by tanezumab and GDNF to treat mHIV-SN in the gp120 mHIV-SN mouse model. Results from this research will shed light on the essential mechanisms of HIV-SN and illustrate the therapeutic potential of Wnt5a-NGF-GAP43 sprouting-based approaches for treating HIV-SN.
项目概要 感觉神经病 (SN) 是人类免疫缺陷病毒 1 (HIV-1) 最常见的合并症 感染者 (hHIV-SN),影响着全球 3790 万 HIV 感染者中的 60%。 hHIV病毒SN 对现有的止痛疗法特别有抵抗力,而且现在还没有 FDA 批准的 HIV 特异性药物 由于对 hHIV-SN 发病机制了解甚少,因此无法使用止痛药。为了发展疾病—— 对于 hHIV-SN 的特异性和基于机制的治疗,我们必须充分阐明其潜在机制。 健康的皮肤主要受蛋白质基因产物9.5(PGP9.5+)标记的伤害感受器支配,产生 PGP9.5+伤害感受器的伤害感受和变性是hHIV-SN的重要病理标志。生长 相关蛋白 (GAP43) 标记新萌芽的伤害感受器 (GAP43+)。 PGP9.5+ 和 GAP43+ 伤害感受器 对神经胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)和神经生长具有明显的神经营养依赖性 GDNF和NGF的表达分别受Wnt5a调节。 Wnt5a是一种分泌型 Wnt 家族中的信号蛋白,在轴突重塑中发挥重要作用,并且还具有特异性上调作用 在患有慢性疼痛的 HIV-SN 患者的脊髓中受到调节。我们的出版物报道了 gp120, HIV-1 的包膜糖蛋白,在 gp120 诱导的神经性疼痛中起着致病作用 小鼠 SN (mHIV-SN) 和 hHIV-SN 患者。 gp120 导致神经元 Wnt5a 异常激活 感觉神经元和脊髓中的感觉神经元与 SN 相关疼痛的发展密切相关 小鼠和艾滋病毒感染者也是如此。重要的是,我们的初步数据表明 Wnt5a 特异性 拮抗剂 Box5 可阻断 mHIV-SN 相关的疼痛和病理。有趣的是,在 mHIV-SN 和 hHIV-SN,随着 PGP9.5+ 伤害感受器变性进展,甚至接近去神经支配点,慢性疼痛 仍然存在或恶化,而不是解决。这一现象表明 HIV-SN 的慢性疼痛一定是 由另一种新型伤害感受器介导,即发芽的 GAP43+ 伤害感受器,专门介导 艾滋病毒相关的慢性疼痛。我们的中心假设是:HIV-1 gp120 通过激活 Wnt5a- 导致 mHIV-SN NGF 介导 GAP43+ 伤害感受器的萌芽,进而特异性介导 HIV 相关慢性 疼痛。我们将通过使用 mHIV-SN 小鼠模型在三个目标中检验这一假设。在目标#1中,我们将充分 研究 GAP43+ 伤害感受器的萌芽和 PGP9.5+ 伤害感受器退化的相互作用 mHIV-SN 通过使用多个工程小鼠模型。在目标 #2 中,我们将确定 gp120 诱导的 GAP43+伤害感受器的萌芽是由Wnt5a-NGF通路通过药理学和遗传介导的 接近。在目标#3中,我们将确定 Wnt5a 拮抗剂的拮抗作用的治疗潜力, Box5,tanezumab 和 GDNF 对抗 NGF 来治疗 gp120 mHIV-SN 小鼠模型中的 mHIV-SN。 这项研究的结果将揭示 HIV-SN 的基本机制并说明治疗方法 基于 Wnt5a-NGF-GAP43 萌芽的方法治疗 HIV-SN 的潜力。

项目成果

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