Targeting Mitochondrial Iron Metabolism in Inflammatory Bowel Disease

靶向炎症性肠病的线粒体铁代谢

基本信息

  • 批准号:
    9757782
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 15.89万
  • 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 2020-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

1. Project Summary Mitochondrial dysfunction is an early hallmark of inflammatory bowel disease (IBD). In healthy cells, mitochondria consume nutrients and generate most of the energy. However, in cells from inflamed tissue, less energy is produced by mitochondria, and nutrients are reorganized as building blocks to better support cell survival. To date, extensive studies have been focused on the changes and impact of macronutrients such as glucose and lipids in inflamed tissues, but much less is known about the contribution of micronutrients such as iron to IBD. Iron is essential in mitochondrial generation of reactive oxygen species (ROS), which is important for cell survival. Iron is also needed for mitochondria to produce iron-sulfur clusters (ISC) that support many critical cellular processes including tricarboxylic acid (TCA) cycle. The long-term goal is to understand how iron interacts with mitochondria and contributes to the disease progression of IBD. The candidate hypothesizes that mitochondrial iron is a critical mediator for the IBD development by regulating TCA cycle and ROS production. There have been several hurdles that have made understanding the effects of mitochondrial iron on the intestinal inflammation difficult to study, namely appropriate cell and animal models. Here the candidate proposes to utilize a set of unique models: 1) enteroids that keep an intact iron transport system and inflammatory response; 2) a novel transgenic mouse model with intestinal epithelium-specific overexpression of a ferrireductase six transmembrane epithelial antigen 4 (STEAP4), which has enhanced mitochondrial iron accumulation and increased susceptibility to colitis; 3) a novel and highly clinic-relevant humanized Il10-/- mouse model of chronic colitis. The candidate will focus on the following specific aims: 1) Characterize the effect of iron on mitochondrial metabolism in IBD; 2) Understand the role of STEAP4 in mitochondrial iron homeostasis in IBD; 3) Characterize if mitochondrial iron dysregulation contributes to IBD-associated dysbiosis. Accomplishing these goals will provide a mechanistic explanation and novel targets for prevention or treatment of IBD. Aim 1 in the proposal will build upon the strengths and interests of the mentors’ laboratories with respect to iron metabolism in the intestine. Moreover, accomplishing Aim 1 will allow the adequate training to utilize the novel enteroids to study the impact of mitochondrial iron on TCA cycles and the utilization of iron. This will aid the transition of the candidate’s research career toward an independent investigator position. Accomplishing Aims 2 and 3 will allow the candidate to understand the role of the ferrireductase STEAP4 in intestinal epithelial biology and the interaction of host mitochondrial micronutrients with the gut microbiota. Together, this proposal is not only critical for the candidate’s career development in the field of micronutrient metabolism and gut microbiota research, but also it will aid in understanding the pathogenesis of IBD.
1。项目摘要 线粒体功能障碍是炎症性肠病(IBD)的早期标志。在健康细胞中, 线粒体消耗营养并产生大部分能量。但是,在发炎组织的细胞中, 能量是由线粒体产生的,并且将营养物质重组为基础,以更好地支持细胞 生存。迄今为止,广泛的研究集中在大量营养素的变化和影响上 发炎组织中的葡萄糖和脂质,但对微量营养素的贡献(例如 铁到IBD。铁对于线粒体生成活性氧(ROS)至关重要,这很重要 用于细胞存活。线粒体还需要铁生成支持许多人的铁硫簇(ISC) 关键细胞过程,包括三核酸(TCA)周期。长期目标是了解如何铁 与线粒体相互作用,并有助于IBD的疾病进展。候选人假设 线粒体铁是通过调节TCA周期和ROS产生的关键介体。 有几个障碍使线粒体铁对 肠炎很难研究,即适当的细胞和动物模型。这里是候选人 利用一组独特模型的建议:1)保持完整的铁运输系统和 炎症反应; 2)具有肠上皮特异性过表达的新型转基因小鼠模型 六跨膜上皮抗原4(STEAP4)的六个跨膜化合物,该抗原4(STEAP4)增强了线粒体铁 积累并增加对结肠炎的敏感性; 3)一种新颖且与临床相关的新型人性化IL10 - / - 慢性结肠炎的小鼠模型。候选人将重点关注以下特定目的:1)表征 铁对IBD线粒体代谢的影响; 2)了解STEAP4在线粒体铁中的作用 IBD的体内平衡; 3)表征线粒体铁失调是否有助于IBD相关 营养不良。实现这些目标将为预防或 治疗IBD。 在提案中的目标1将基于导师实验室对铁的优势和利益 肠中的代谢。此外,完成目标1将使适当的培训能够利用小说 用于研究线粒体铁对TCA循环和铁的利用的影响。这将有助于 候选人的研究生涯过渡到独立研究者职位。完成目标 2和3将允许候选人了解肠道上皮的效能运动酶的作用 生物学和宿主线粒体微量营养素与肠道菌群的相互作用。 在一起,该建议不仅对候选人在微量营养素领域的职业发展至关重要 代谢和肠道菌群研究,但它也将有助于理解IBD的发病机理。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

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