Role of 20-HETE in Pediatric Traumatic Brain Injury

20-HETE 在小儿创伤性脑损伤中的作用

基本信息

  • 批准号:
    9883849
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 35.44万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-03-01 至 2023-02-28
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

 DESCRIPTION (provided by applicant): Millions of infants, children and young adults are living with disabilities resulting from traumatic brain injury (TBI) in childhood. Following the intial insult, a cascade of secondary events produces progressive neurodegeneration. The developing brain may be uniquely vulnerable to some of these secondary insults, due to maturational features. In the very young, the injury may interfere with the execution of the developmental program later in life, leading to learning, attention, and social behavior abnormalities. Currently, treatment is limited to supportive care. Here, we will investigate novel emerging pathways involving cell signaling by 20- HETE, a cytochrome P450 metabolite of arachidonic acid. We find that specific cytochrome P450s known to synthesize 20-HETE are expressed in neurons and microglia and that 20-HETE can induce phosphorylation of NMDA receptors and Na,K-ATPase. Based on our previous work showing that a 20-HETE inhibitor is neuroprotective in models of neonatal hypoxia-ischemia and adult ischemic and hemorrhagic stroke, we began to study its effect in the controlled cortical impact model in postnatal day 10 rats. Preliminary data show large reductions in lesion volume, improved long-term sensorimotor function, attenuated morphological changes in microglia, and a reduction of pro-inflammatory cytokines. The 20-HETE inhibitor also attenuated the response to lipopolysaccharide in microglia cultures. The goal of this project is to investigate the role of 20-HETE in males and females in a model of pediatric TBI. In Aim 1, we will determine the optimal duration of 20-HETE inhibitor administration and the maximum delay that provides efficacy so as to inform when 20-HETE signaling is exerting adverse effects after TBI. In Aim 2, we will determine the effects of 20-HETE inhibition after TBI on NADPH oxidase and the consequent downstream effects on key caspase-dependent and independent cell death pathways. In Aim 3, we will determine the effects of 20-HETE inhibition after TBI on microglia morphology and the cytokine profile. By targeting both cell death and inflammatory pathways with a single drug in the very immature brain, this work has great potential for improving outcome from TBI in infants and toddlers who often have the poorest prognosis in pediatric TBI. Moreover, emerging evidence with cerebral ischemia indicates sex differences in cell death mechanisms and inflammation in both immature and mature brain, yet sex differences have been understudied in pediatric TBI models. Thus, the proposed work also is innovative in that it will begin to reveal whether sex differences in response to neuroprotective therapies are operative after TBI in the immature brain. Finally, elucidation of new pathways of 20-HETE in neurons and microglia could have an important bearing beyond TBI for other neurodegenerative disorders involving excitotoxicity and neuroinflammation and, hence, may stimulate new areas of investigation.
 描述(由应用提供):数以百万计的婴儿,儿童和年轻人在儿童时期由创伤性脑损伤(TBI)引起的残疾人。经过直觉的侮辱,一系列次要事件会产生进行性神经退行性。由于成熟的特征,发育中的大脑可能独特地容易受到这些次要侮辱的攻击。在很小的时候,伤害可能会干扰后来生活中的发展计划的执行,从而导致学习,注意力和社会行为异常。目前,治疗仅限于支持护理。在这里,我们将研究涉及细胞信号传导的新型新兴途径,该途径是20-HETE,这是一种细胞色素P450蛛网膜酸代谢产物。我们发现,已知合成20-HETE已知的特定细胞色素P450在神经元和小胶质细胞中表达,并且20-HETE可以诱导NMDA受体和Na,K-ATPase的磷酸化。基于我们以前的工作表明,在新生儿缺氧 - 缺血性和成人缺血性和出血性中风模型中,20-HETE抑制剂具有神经保护作用,我们开始研究其在10天后10大鼠的受控皮质影响模型中的作用。初步数据显示,病变体积的减少,长期感觉运动功能改善,小胶质细胞的形态变化减弱以及促炎性细胞因子的减少。 20-HETE抑制剂还减弱了小胶质细胞培养物中对脂多糖的反应。该项目的目的是调查20-Hete在小儿TBI模型中男性和女性中的作用。在AIM 1中,我们将确定20-HETE抑制剂给药的最佳持续时间以及提供有效性的最大延迟,以告知20-Hete信号在TBI之后发挥不利影响。在AIM 2中,我们将确定TBI后20-HETE抑制对NADPH氧化酶的影响,以及随之而来的下游对关键caspase依赖性和独立细胞死亡途径的影响。在AIM 3中,我们将确定TBI后20-HETE抑制作用对小胶质细胞形态和细胞因子谱的影响。通过在非常不成熟的大脑中使用单一药物靶向细胞死亡和炎症途径,这项工作具有很大的潜力,可以改善婴儿和幼儿的TBI预后,这些婴儿通常在小儿TBI中预后最差。此外,患有脑缺血的新兴证据表明,未成熟和成熟大脑的细胞死亡机制和感染性别差异,但在小儿TBI模型中已经了解了性别差异。这是拟议的工作也是创新的,因为它将开始揭示对神经保护疗法的性别差异是否在未成熟大脑中进行了TBI后运行。最后,在神经元和小胶质细胞中阐明20-HETE的新途径可能对其他涉及兴奋性毒性和神经炎症的神经退行性疾病的重要性超出了TBI,因此可能会刺激新的投资领域。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Traumatic Injury Leads to Inflammation and Altered Tryptophan Metabolism in the Juvenile Rabbit Brain.
  • DOI:
    10.1089/neu.2017.5450
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Zhi Zhang;L. Rasmussen;M. Saraswati;R. Koehler;C. Robertson;S. Kannan
  • 通讯作者:
    Zhi Zhang;L. Rasmussen;M. Saraswati;R. Koehler;C. Robertson;S. Kannan
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    2023
  • 资助金额:
    $ 35.44万
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Role of 20-HETE in Pediatric Traumatic Brain Injury
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