Exploring the role of microbiota and inflammation in tic fluctuations
探索微生物群和炎症在抽动波动中的作用
基本信息
- 批准号:10431544
- 负责人:
- 金额:$ 24.36万
- 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:2022-05-01 至 2024-04-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AcuteAdolescentAffectAnimal ModelAnimalsAnti-Inflammatory AgentsArchaeaAreaBacteriaBehaviorBiological ProcessBloodBlood specimenBrainChildChronicClinicalClinical ResearchCommunitiesCorpus striatum structureDevelopmentDietary FactorsDoseFecesFunctional disorderFundingFutureGerm-FreeGilles de la Tourette syndromeGoalsIndividualInflammationInflammatoryInflammatory ResponseIntestinesLeadLeukocyte L1 Antigen ComplexLifestyle-related conditionLinkMeasuresModificationMolecularMusParticipantPathogenesisPatientsPeripheralPharmaceutical PreparationsPharmacologyProbioticsProblem SolvingProductionRoleRunningSafetySamplingSerious Adverse EventSeveritiesShapesSourceSpecimenTNF geneTestingThalamic structureTherapeuticTic disorderTimeTransplantationVariantWaxesantagonistassociated symptombasebehavioral responsebeta-Defensinscytokinedietarydisabilityexperimental studyfactor Afecal transplantationfungusgastrointestinal systemgut microbiotamicrobiotamouse modelnovelpsychiatric comorbiditypsychiatric symptomrRNA Genesrelating to nervous systemstereotypytranslational impacttranslational studytransplant model
项目摘要
ABSTRACT
Chronic tic disorders (CTD), including Tourette’s disorder and persistent tic disorders, are a significant
source of disability for children and adolescents, yet pharmacological therapies remain highly unsatisfactory
due to serious adverse events. An ideal direction to develop safer treatments for CTD would be to target the
same biological processes whereby tics spontaneously wax and wane over time; however, the mechanisms
underlying these fluctuations remain poorly understood.
A novel opportunity to solve this problem may come from recent evidence documenting that tic severity is
influenced by the gut microbiota. Understanding whether changes in the composition of the gut microbiota
may account for tic exacerbations - and through which molecular mechanisms - may lead to therapeutic
breakthroughs in CTD; this issue, however, remains unexplored. The goal of the studies proposed in this R21
application is to explore whether and how variations in the gut microbiota contribute to tic exacerbations.
The gut microbiota may influence tic severity through multiple mechanisms, including the synthesis of
inflammatory cytokines. Ample correlational evidence points to tumor necrosis factor-α (TNF) as the
inflammatory cytokine best associated with tic exacerbations. Thus, to test whether this cytokine increases tic
severity, we evaluated its effects in a mouse model of CTD. These preliminary studies showed that low TNF
doses that do not elicit sickness behavior significantly increase tic-like stereotypies in these mice.
Based on these findings, we hypothesize that, in CTD patients, gut microbiota alterations lead to increased
production of TNF or other inflammatory cytokines, which exacerbate tics. To test this hypothesis, the
exploratory studies proposed in this R21 application will use a translational platform, combining clinical
analyses in CTD patients and mechanistic experiments in mouse models. Specifically:
- In Aim 1, we will assess the alterations of gut microbiota associated with CTD and test whether tic
exacerbations are associated with alterations of the gut microbiota and inflammatory responses by testing
fecal and blood samples from forty CTD patients and forty non-affected controls.
- In Aim 2, we will test the causal link between gut microbiota alterations and tic exacerbations by
transplanting fecal specimens from CTD-affected individuals into our mouse models of Tourette’s disorder;
we will also test whether TNF or other inflammatory cytokines contribute to potential changes in tic severity.
The translational studies proposed in this R21 application will be the first systematic analyses of the role of gut
microbiota in tic fluctuations. If our hypothesis is verified, future R01-funded studies will test whether fecal
material transplant from non-affected individuals and/or probiotic treatments can reduce tic severity. We will
also study the downstream mechanisms whereby inflammation increases tic severity. Thus, our results may
lead to the development of new, safer, mechanistically based treatments for CTD.
抽象的
慢性抽动障碍 (CTD),包括抽动秽语障碍和持续性抽动障碍,是一种重要的疾病。
儿童和青少年残疾的根源,但药物治疗仍然非常不令人满意
由于严重的不良事件,开发更安全的 CTD 治疗方法的理想方向是针对
相同的生物过程,随着时间的推移,抽动会自发地增强和减弱;然而,其机制不同;
这些波动背后的原因仍然知之甚少。
解决这个问题的一个新机会可能来自最近的证据文件,即抽动的严重程度是
了解肠道微生物群的组成是否发生变化。
可能解释抽动加剧 - 以及通过分子机制 - 可能导致治疗
CTD 的突破;然而,这个问题仍有待探讨 本 R21 中提出的研究目标。
该应用的目的是探索肠道微生物群的变化是否以及如何导致抽动加剧。
肠道微生物群可能通过多种机制影响抽动的严重程度,包括合成
充足的相关证据表明肿瘤坏死因子-α (TNF) 是炎症细胞因子。
炎症细胞因子与抽动加剧最相关,因此,要测试该细胞因子是否会增加抽动。
我们评估了其在 CTD 小鼠模型中的影响,这些初步研究表明 TNF 水平较低。
不引起疾病行为的剂量会显着增加这些小鼠的抽动样刻板印象。
基于这些发现,我们勇敢地承认,在 CTD 患者中,肠道微生物群的改变会导致
TNF 或其他炎症细胞因子的产生,使抽动恶化。
R21 申请中提出的探索性研究将使用转化平台,结合临床
CTD 患者的分析和小鼠模型的机制实验具体如下:
- 在目标 1 中,我们将评估与 CTD 相关的肠道微生物群的变化,并测试抽动是否发生
通过测试,病情加重与肠道微生物群和炎症反应的改变有关
来自 40 名 CTD 患者和 40 名未受影响对照者的粪便和血液样本。
- 在目标 2 中,我们将通过以下方式测试肠道微生物群改变与抽动加剧之间的因果关系:
将受 CTD 影响的个体的粪便样本移植到我们的妥瑞氏症小鼠模型中;
我们还将测试 TNF 或其他炎症细胞因子是否会导致抽动严重程度的潜在变化。
R21 申请中提出的转化研究将是对肠道作用的首次系统分析
如果我们的假设得到验证,未来由 R01 资助的研究将测试粪便是否影响微生物群。
来自未受影响个体的材料移植和/或益生菌治疗可以减轻抽动的严重程度。
还研究了炎症增加抽动严重程度的下游机制。因此,我们的结果可能是这样的。
导致开发新的、更安全的、基于机械的 CTD 治疗方法。
项目成果
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