Cocaine HIV/AIDS, and Antiretrovirals
可卡因 HIV/艾滋病和抗逆转录病毒药物
基本信息
- 批准号:8287149
- 负责人:
- 金额:$ 91.78万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2010
- 资助国家:美国
- 起止时间:2010-09-17 至 2015-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AIDS/HIV problemAddressAmericanAnti-Retroviral AgentsBiochemicalBiochemical GeneticsBiological ModelsCardiacCardiac MyocytesCardiomyopathiesCardiotoxicityCardiovascular systemCatecholaminesCessation of lifeClassificationClinicalCocaineComplexDNADNA MethylationDNA Microarray ChipDopamineEchocardiographyElectrocardiogramElectron MicroscopyEpigenetic ProcessEventFelis catusGaggingGene SilencingGeneticHIVHIV InfectionsHIV-1HeartHeart failureHydrogen PeroxideHypertrophyImmunoprecipitationInfectionKnock-outLaboratoriesLeadLeft ventricular structureLightLinkMessenger RNAMetabolismMitochondriaMitochondrial DNAMixed Function OxygenasesMusNADPH OxidaseNuclearNucleosidesOxidative StressPathogenesisPatientsPerformancePharmaceutical PreparationsPhenotypePhysiologicalProductionProteinsQualifyingReactive Oxygen SpeciesResearchSarcoplasmSiteSudden DeathSuperoxidesSystems AnalysisSystems BiologyTelemetryTherapeuticTranscriptTransgenic MiceValidationantiretroviral therapybiological systemscatalasecocaine usehuman CYBA proteinhuman SOD2 proteinin vivointerdisciplinary approachmRNA Expressionnoveloverexpressionprematureprevent
项目摘要
ABSTRACT
Over 34 million Americans have used cocaine and >1.5 million are estimated to use this agent habitually.1
Cocaine causes severe cardiotoxicity and stimulates reactive oxygen species (ROS) production leading to left
ventricle hypertrophy and dysfunction.2-4 We showed that cocaine administration to mice transgenic for HIV-1
worsens left ventricle hypertrophy, causes premature death and induces pathological changes that are more
severe than those observed in wild-type mice.5
Cocaine use predisposes to human immunodeficiency virus (HIV-1) infection and HIV/AIDS.6, 7 In the developed
world, HIV-1 infection is commonly treated with anti-retroviral drugs that have untoward cardiovascular effects,
including cardiomyopathy.8-10 Cardiomyopathy in HIV/AIDS patients is prevalent (6%), and has a poor
prognosis.11-13 Research from our laboratory and others has shown that gene products of HIV-1 and
antiretroviral drugs alter mitochondrial function, stimulate mitochondrial production of ROS, and cause heart
failure.14-20
The cardiovascular system is particularly prone to interactions and complications from cocaine and HIV/AIDS,
however, mechanisms are poorly understood.2, 9, 10 We propose that the interaction of HIV/AIDS, antiretroviral
nucleosides, and cocaine causes alterations in cardiomyocytes through undefined mechanisms that lead to
cardiomyopathy and heart failure (Figure 1). The complexity of each scenario requires a systems biology
approach to understand their interactions and illuminate therapeutic options.
The following aims will be addressed:
Aim 1: To define how nDNA genetic and epigenetic events in HIV/AIDS, antiretroviral therapy, and
cocaine administration impact cardiomyopathy in vivo.
Aim 2: To define genetic and epigenetic events from HIV/AIDS and cocaine that impact mRNA
expression and mtDNA abundance in the heart.
Aim 3: To prevent cardiomyopathy in HIV/AIDS, cocaine, and antiretrovirals by ameliorating oxidative
stress.
Our team is uniquely qualified to address the aims. We will employ a multidisciplinary approach to study
transcriptional and epigenetic analysis, physiological and biochemical phenotyping and novel mathematical
systems analyses to unravel this complex problem.
抽象的
超过 3,400 万美国人使用过可卡因,估计超过 150 万美国人习惯性使用这种物质。1
可卡因会导致严重的心脏毒性,并刺激活性氧 (ROS) 的产生,导致左心室收缩。
心室肥大和功能障碍。2-4 我们证明,对 HIV-1 转基因小鼠施用可卡因
加剧左心室肥大,导致过早死亡并诱发更严重的病理变化
比在野生型小鼠中观察到的严重5。
使用可卡因容易感染人类免疫缺陷病毒 (HIV-1) 和艾滋病毒/艾滋病。6, 7 在发达国家
在世界范围内,HIV-1感染通常用抗逆转录病毒药物治疗,但这些药物会产生不良的心血管影响,
包括心肌病。8-10 HIV/AIDS 患者中心肌病很常见 (6%),并且病情较差
预后。11-13 我们实验室和其他实验室的研究表明,HIV-1 和 HIV-1 的基因产物
抗逆转录病毒药物改变线粒体功能,刺激线粒体产生 ROS,并导致心脏病
失败.14-20
心血管系统特别容易受到可卡因和艾滋病毒/艾滋病的相互作用和并发症,
然而,人们对其机制知之甚少。2, 9, 10 我们认为,艾滋病毒/艾滋病、抗逆转录病毒药物之间的相互作用
核苷和可卡因通过不确定的机制引起心肌细胞的改变,从而导致
心肌病和心力衰竭(图1)。每个场景的复杂性都需要系统生物学
方法来了解它们的相互作用并阐明治疗选择。
将实现以下目标:
目标 1:定义 HIV/AIDS、抗逆转录病毒治疗和治疗中的 nDNA 遗传和表观遗传事件如何
可卡因给药对体内心肌病的影响。
目标 2:定义影响 mRNA 的 HIV/AIDS 和可卡因的遗传和表观遗传事件
心脏中的表达和 mtDNA 丰度。
目标 3:通过改善氧化作用来预防艾滋病毒/艾滋病、可卡因和抗逆转录病毒药物引起的心肌病
压力。
我们的团队具有独特的资质来实现这些目标。我们将采用多学科方法进行研究
转录和表观遗传分析、生理生化表型分析以及新颖的数学
系统分析来解决这个复杂的问题。
项目成果
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