PCB Enantiomers Implicated in Neurodevelopmental Disorders: Identification of Individual Metabolic Factors that Determine Risk and Vulnerability

与神经发育障碍有关的 PCB 对映体:确定决定风险和脆弱性的个体代谢因素

基本信息

  • 批准号:
    9314179
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.39万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-09-01 至 2019-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY/ABSTRACT Exposure to chiral polychlorinated biphenyls (PCBs) has been implicated as risk factor for developing neurodevelopmental disorders; however, there is a fundamental gap in our understanding of metabolic factors that modulate levels of neurotoxic PCB enantiomers in the developing brain. Because in vitro studies suggest that PCBs may cause neurodevelopmental disorders in an enantioselective manner, this gap prevents epidemiological studies from fully characterizing associations between neurodevelopmental disorders and environmental PCB exposures. Therefore, there is a critical need to understand how differences in metabolic factors, in particular cytochrome P450 (P450) isoform levels and polymorphisms, affect chiral signatures (i.e., levels of neurotoxic enantiomers of PCBs) in target tissues and contribute to an inter-individual variability in chiral signatures. The long- term goal is to determine how inter-individual differences in enantioselective PCB metabolism affect the susceptibility to PCB-mediated neurodevelopmental disorders following environmental exposures and, ultimately, reduce the burden of these diseases. The objective of this R21 project is to test the central hypothesis that inter-individual differences in the composition of the P450 enzyme system, including both P450 isoform levels and polymorphisms, result in different chiral signatures of retained PCBs, and that chiral signatures are similar across tissues within an individual. The rationale for the proposed studies is that, once the link between the P450 enzyme system and PCB chiral signature has been established, the relationship between exposure and metabolism can be studied in a human population at risk of developing a neurodevelopmental disorder. Guided by strong preliminary data, the central hypothesis will be tested by pursuing two Specific Aims: 1) Determine the relationship between the composition of hepatic P450 enzymes in individual human liver microsomes and the enantioselective metabolism of PCBs in vitro; and 2) assess the relationship between levels of PCB enantiomers in human postmortem liver and brain samples and P450 expression in these tissues. In Aim 1, we will study the metabolism of PCB enantiomers with individual human liver microsomes and relate metabolism rates to levels of P450 enzymes and polymorphisms. In Aim 2, we will measure levels of PCB enantiomers in postmortem tissues to demonstrate that chiral PCB signatures are related to the composition of P450 enzymes and comparable in different tissues from the same donor. These studies will characterize the link between variations in the P450 enzyme system in target tissues and differences in the chiral PCB signatures among humans. The proposed research is innovative because it uses state-of-the-art methods to characterize the enantiomer composition of PCBs in human tissues, such as the brain, and advances our understanding of the underlying metabolic processes. This contribution is significant because understanding the link between P450 enzymes and levels of neurotoxic enantiomers of PCBs will allow us to further study individual risks of developing a neurodevelopmental disorder and develop interventions to reduce their impact on individuals, families and society.
项目摘要/摘要 暴露于手性多氯联苯(PCB)已被认为是发展神经发育障碍的危险因素。但是,我们对调节代谢因素的理解存在根本差距 发育中的大脑中神经毒性PCB对映体的水平。因为体外研究表明PCB可能 以对映选择性的方式引起神经发育障碍,该差距阻止流行病学研究 从完全表征神经发育障碍与环境PCB暴露之间的关联。因此,迫切需要了解代谢因素的差异如何,尤其是细胞色素P450(P450)同工型水平和多态性,会影响手性信号(即PCB的神经毒性对映异构体的水平,是靶组织的神经毒性映体的水平),并在chriral Pairnation中有助于个人间的变异性。长期 术语目标是确定对映选择性PCB代谢的个体间差异如何影响对环境暴露后PCB介导的神经发育疾病的敏感性,并最终减少 这些疾病的负担。该R21项目的目的是检验一个个体间的中心假设 P450酶系统组成的差异,包括P450同工型水平和多态性,导致保留PCB的手性特征不同,并且手性特征在整个组织之间相似 在一个人内。拟议研究的理由是,一旦P450酶系统之间的联系 已经建立了PCB手性签名,可以在患有神经发育障碍的风险的人群中研究暴露与代谢之间的关系。在强大的初步数据的指导下, 中心假设将通过追求两个具体目标来检验:1)确定 在体外人类肝微粒体和PCB的对映选择性代谢中,肝P450酶的组成; 2)评估人类验尸中PCB对映体水平之间的关系 肝脏和脑样品以及这些组织中的P450表达。在AIM 1中,我们将研究PCB的代谢 具有单个人肝微粒体的对映异构体,并将代谢率与P450酶的水平相关联 和多态性。在AIM 2中,我们将测量验尸组织中PCB对映异构体的水平,以证明手性PCB特征与P450酶的组成有关,并且在不同的 来自同一供体的组织。这些研究将表征靶组织中P450酶系统中的变化与人类手性PCB特征的差异之间的联系。拟议的研究具有创新性,因为它使用最先进的方法来表征人体组织中PCB的对映异构体组成,例如大脑,并促进了我们对基本代谢过程的理解。这 贡献很重要,因为了解P450酶与PCB的神经毒性对映异构体之间的联系将使我们能够进一步研究发展神经发育障碍的个人风险 并制定干预措施以减少对个人,家庭和社会的影响。

项目成果

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