Protein S-glutathionylation and vascular dysfunction with aging

衰老过程中蛋白质 S-谷胱甘肽化和血管功能障碍

基本信息

  • 批准号:
    9751680
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 21.11万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-08-01 至 2021-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY Vascular endothelial dysfunction (VED) is a key feature of vascular aging underlying the predisposition of old adults to CVD. Sustained oxidative stress is a major driving force for VED by synergically dysregulating the production of vasodilator NO and vasoconstrictor endothelin-1(ET-1). But the underlying redox mechanisms re- main unclear. Novel approaches to reversing oxidative stress are particularly compelling given the ineffective- ness of general antioxidant therapies that targets extremely short-lived ROS. Protein S-glutathionylation (PrS- SG), a stable but reversible oxidant-induced posttranslational modification dominates the molecular mechanisms for redox signaling. Reversal of PrS-SG is catalyzed specifically by glutaredoxin which thereby is critical in redox regulation of cellular function. Dysfunction of glutaredoxin-1 (Glrx-1), a major actor in the de-glutathionylation is implicated in cardiac, and brain aging. Its role in vascular aging is unknown. This application is built upon a strong premise. Our published and preliminary studies indicate that Glrx1 deficiency and PrS-SG induction promote endothelial dysfunction and aging-associated metabolic syndromes and that during aging, aortic Glrx1 is decreased with a concomitant increase in endothelial PrS-SG. Evidence in the literature also supports a causal role of Pr-SSG in VED in that S-glutathionylation can uncouple eNOS and activate p21Ras, which are known to impair NO bioavailability and stimulate Erk1/2 dependent-ET-1 expression. We thus hypothesize that age-related Glrx1 downregulation promotes VED by dysregulating the integrated redox signaling of eNOS and ET-1, which can be reversed by replenishing Grlx1 in endothelium. This central hypothesis is tested by pursuing two specific aims: 1) To understand the relationship between Glrx1/PrS-SG and the onset and progression of VED with aging. Using C57BL6J mice, a well-characterized model of aging we will measure the temporal changes in aortic Glrx1, PrS-SG, and endothelium-dependent vasorelaxation in young, middle-aged and old mice, and longitudinal changes of flow-mediated dilation of femoral artery in vivo using a non-invasive Optical-Coherence-Tomography technique. To test the causal role of Glrx1 downregulation in VED, we will test whether VED is aggravated in Glrx1 knockout mice; 2) To test a new concept that replenishing Glrx1 in endothelium can reverse VED in aging. Using a novel inducible endothelial specific Glrx1 transgenic mouse model, we will determine the impact on VED and the integrated signaling of eNOS and ET-1 of Glrx1 transgene expression in young, middle-aged, and old mice. The positive results in the R21 grant will help advance our understanding how redox signaling mediates the multifaceted effects of aging on ECs, promoting VED, and offer a new antioxidant therapeutic strategy to restore vascular function in older adults.
项目摘要 血管内皮功能障碍(VED)是旧血管衰老的关键特征 成人到CVD。持续的氧化应激是通过协同失调的VED的主要驱动力 血管扩张剂NO和血管收缩器内皮素-1(ET-1)的产生。但是基本的氧化还原机制恢复了 主要不清楚。鉴于无效 - 靶向极短的ROS的一般抗氧化剂疗法的NES。蛋白S-谷胱甘肽化(PRS- SG),一种稳定但可逆的氧化剂诱导的翻译后修饰,主导了分子机制 用于氧化还原信号。 PRS-SG的逆转是由谷胱甘肽专门催化的,因此在氧化还原中至关重要 调节细胞功能。谷胱甘肽-1(GLRX-1)的功能障碍,De-Glutathionylation中的主要参与者是 与心脏和大脑衰老有关。它在血管衰老中的作用尚不清楚。该应用是建立在强大的基础上的 前提。我们发表的初步研究表明,GLRX1缺乏症和PRS-SG诱导促进 内皮功能障碍和与衰老相关的代谢综合症,并且在衰老期间,主动脉GLRX1为 随着内皮PRS-SG的同时增加而减少。文献中的证据也支持因果关系 PR-SSG在S-glutathionylation中的VED中的作用可以取消eNOS并激活P21RA,这是已知的p21RA 损害没有生物利用度并刺激ERK1/2依赖性-ET-1表达。因此,我们假设与年龄有关 GLRX1下调通过失调的ENOS和ET-1的综合氧化还原信号传导来促进VED, 可以通过在内皮中补充GRLX1来逆转。通过追求两个特定的特定假设来检验该中心假设 目的:1)了解GLRX1/PRS-SG与衰老的VED的发作和进展之间的关系。 使用C57BL6J小鼠(一种陈化的良好模型),我们将测量主动脉glrx1的时间变化, PRS-SG和年轻,中年和老鼠的依赖于内皮的血管征为纵向 使用非侵入性光学 - 造影术在体内流动介导的股动脉扩张的变化 技术。为了测试GLRX1下调在VED中的因果作用,我们将测试VED是否在 GLRX1敲除小鼠; 2)测试一个新概念,以补充内皮中的GLRX1可以逆转衰老。 使用新型的诱导内皮特异性GLRX1转基因小鼠模型,我们将确定对VED的影响 以及年轻,中年和年龄的GLRX1转基因表达的eNOS和ET-1的集成信号传导 老鼠。 R21赠款的积极结果将有助于我们理解氧化还原信号如何介导 衰老对EC的多方面影响,促进VED,并提供一种新的抗氧化治疗策略 老年人恢复血管功能。

项目成果

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