Pyramidal neuron hypoactivity in schizophrenia cortex

精神分裂症皮质锥体神经元活性低下

基本信息

项目摘要

Schizopphrenia (SZ) affects 1% of the world population. Allelic variants of the dystrobrevin binding protein 1 (DTNBP1) gene, now a top SZ candidate gene, are associated with fiber tract impairments in healthy people and reduced brain volume in preteens- both SZ symptoms. However, the downstream effects of decreased dysbindin are poorly understood. Dysfunctional dysbindin decreases the copper-transporting P-type ATPase (ATP7A) and the copper transporter CTR1. ATP7A and CTR1 facilitate copper transport between the blood and the brain. The role of copper in SZ has been controversial, with many studies finding increased blood copper in patients. However, these studies have not considered copper may build up in the blood because it cannot get into the brain. Copper-decreasing experimental manipulations produce demyelination, dopamine increases, and SZ-like behavioral impairments. Taken together, dysbindin/copper alterations can result in SZ- like pathology such as impaired white matter integrity, excess dopamine, and altered mitochondrial activity, and yet this combined pathway remains largely unstudied. Overall, I hypothesize copper transport alterations contribute to SZ pathology, potentially through decreased dysbindin expression. I will test this in postmortem SZ brain, first-episode antipsychotic-naïve SZ patients, and a dysbindin knockout mouse model. Specific Aim 1: I have learned western blotting, and am now learning immunohistochemical analysis. Specific Aim 2A. We will test the copper state of postmortem substantia nigra and hippocampus, and the relationship of this state to copper transporters ATP7A/CTR1 in both treated and untreated SZ. Furthermore, we will assess the mechanism of action of antipsychotics in relation to these variables. Specific Aim 2B. To discover potential schizophrenia biomarkers, we will assess peripheral copper state and its relationship to copper transporters and methylation status of DTNBP1, SLC31A1(CTR1), and ATP7A before and after 6 weeks of antipsychotic treatment in first-episode, antipsychotic-naïve SZ patients. Specific Aim 2C. In dysbindin knockout, heterozygous, and wild-type mice, we will test peripheral, hippocampal, and nigral copper state, and the relation to copper transporters ATP7A/CTR1, cognitive deficits, and the mechanism of antipsychotic mediated changes before and after 28 days quetiapine treatment. Specific Aim 3: These studies will provide the first evidence of SZ brain copper state, and resolve the juxtaposition between excess copper in SZ blood and the SZ-like symptoms induced by copper deficit. Furthermore, these studies will provide new data about risk gene dysbindin and its effects on copper transporters (a previously unstudied pathway in SZ) and a potential mechanism of antipsychotic rescue of copper starvation deficits, which could yield novel targets for drug development. I will learn quantitative RT- PCR, methylation assay, immunohistochemistry, electron microscopy and tissue sectioning, brain collection, scientific writing, lab and animal management, and all that these skills entail, as well as proficient teaching.
精神分裂症 (SZ) 影响世界人口的 1% 抗坏血酸蛋白结合蛋白的等位基因变体。 1 (DTNBP1) 基因目前是 SZ 的顶级候选基因,与健康人的纤维束损伤有关 青春期前的大脑容量减少——这两种症状都减少了。 人们对dysbindin知之甚少。功能失调的dysbindin会降低铜转运P型ATP酶。 (ATP7A) 和铜转运蛋白 CTR1 促进血液之间的铜转运。 铜在 SZ 中的作用一直存在争议,许多研究发现铜会增加血液含量。 然而,这些研究并未考虑到铜可能会在血液中积聚,因为它会在血液中积聚。 减少铜的实验操作会产生脱髓鞘、多巴胺。 总而言之,dysbindin/铜的改变可导致 SZ-。 例如白质完整性受损、多巴胺过多和线粒体活性受损等病理学, 然而,总体而言,我领导了铜运输的变革,但这种组合途径在很大程度上仍未得到研究。 有助于 SZ 病理学,可能通过 Dysbindin 表达而减少,我将在死后测试这一点。 SZ 大脑、首次接受抗精神病药物治疗的 SZ 患者以及 Dysbindin 敲除小鼠模型。 具体目标1:我已经学会了蛋白质印迹,现在正在学习免疫组化分析。 具体目标2A。我们将测试死后黑质和海马的铜状态,以及 在处理和未处理的 SZ 中,这种状态与铜转运蛋白 ATP7A/CTR1 的关系。 我们将评估与这些变量相关的抗精神病药物的作用机制。 具体目标 2B。为了发现潜在的精神分裂症生物标志物,我们将评估外周铜状态。 及其与铜转运蛋白和 DTNBP1、SLC31A1(CTR1) 和 ATP7A 甲基化状态的关系 首发、未接受抗精神病药物治疗的 SZ 患者接受抗精神病药物治疗 6 周之前和之后。 具体目标 2C。在 Dysbindin 敲除、杂合和野生型小鼠中,我们将测试外周、 海马和黑质铜状态,以及与铜转运蛋白 ATP7A/CTR1、认知缺陷、 以及 28 天喹硫平治疗前后抗精神病药物介导的变化机制。 具体目标 3:这些研究将提供 SZ 脑铜状态的第一个证据,并解决 SZ 血液中过量的铜与铜缺乏引起的 SZ 样症状并存。 此外,这些研究将提供有关风险基因失调及其对铜的影响的新数据 转运蛋白(深圳以前未研究过的途径)和抗精神病药物救援的潜在机制 铜缺乏,这可能会产生药物开发的新目标,我将学习定量 RT-。 PCR、甲基化测定、免疫组织化学、电子显微镜和组织切片、脑采集、 科学写作、实验室和动物管理,以及所有这些技能所需要的,以及熟练的教学。

项目成果

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