Senescence, NAD+ decrease and Alzheimer's disease and related dementias Alzheimer's disease and related dementias
衰老、NAD 减少与阿尔茨海默病和相关痴呆症 阿尔茨海默病和相关痴呆症
基本信息
- 批准号:10187413
- 负责人:
- 金额:$ 58.2万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-09-30 至 2026-05-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:3xTg-AD mouseAgingAlzheimer&aposs DiseaseAlzheimer&aposs disease modelAlzheimer&aposs disease patientAlzheimer&aposs disease related dementiaAmyloid beta-ProteinAmyloid beta-Protein PrecursorApolipoprotein EAstrocytesBehavioralBiological AssayBrainCell AgingCell Culture TechniquesCell physiologyCellsCoculture TechniquesConsumptionCytometryDNA RepairDementiaDisease ProgressionEndothelial CellsEnzymesExhibitsFlow CytometryGoalsHumanHuman Amyloid Precursor ProteinHydrolaseImmuneIn VitroInflammatoryInterleukin-1Interleukin-10Knockout MiceLeadLearningLinkLoxP-flanked alleleMeasuresMetabolicMetabolic dysfunctionMetabolismMicrogliaModelingMusNADHNeuronsNormal CellPathway interactionsPatientsPhenotypePlayPopulationProteinsProteomicsPublishingReporterResearch DesignRoleSamplingSirtuinsTNF geneTestingTimeTissue SampleTissuesTransgenic MiceWild Type Mouseage relatedbrain cellbrain tissuecell typecofactorcognitive functioncytokineextracellularimprovedin vivoinduced pluripotent stem cellknock-downmacrophagemetabolomemetabolomicsmouse modelmutantnovelnovel therapeuticsoverexpressionphenotypic biomarkerpresenilin-1presenilin-2protein expressionrelating to nervous systemrestorationsenescencesingle cell sequencingtranscriptomics
项目摘要
PROJECT SUMMARY
Aging and Alzheimer's disease (AD) and related dementia are accompanied by striking changes in systemic and
cellular metabolism. Several recently published results support the model that changes in NAD metabolism plays
a role in AD and that restoration of NAD levels via NAD boosters protect against disease progression. The
enzyme CD38 consumes NAD, increases during aging and mice lacking CD38 are protected from age-related
NAD decline. CD38 levels increase in the brain during disease progression in a double transgenic mouse model
of AD (APP and presenilin-1). Remarkably, deleting CD38 in the APP.PS AD mouse model decreased amyloid-
ß plaques and improved spatial learning, compared to wild-type mice. Our own new observations indicate that
supernatants from senescent cells (SASP) activate CD38 expression in macrophages. These findings suggest
a direct and causal link between senescence, the SASP and aging-associated decreases in cognitive function
during AD via changes in NAD levels. Our working hypothesis is that senescent cells in the brain induce NAD
decrease by inducing the expression of CD38 via their senescence-associated secretory phenotype (SASP). We
propose:
Aim 1. To determine the NAD metabolome of neurons, astrocytes, and microglia in mouse models of AD,
in senescent cell cultures and in AD patient tissue samples. Using flow cytometry, single-cell transcriptomics
(with Core D), proteomic/metabolomics analysis (with Core C), and IHC/IF immunostaining, we will measure
NAD levels and protein expression levels of metabolic enzymes that regulate NAD metabolism in neurons,
astrocytes, and microglia after induction of senescence in culture and in mouse models of AD and AD patient
brain tissues.
Aim 2: To determine the effect of cellular senescence and SASPs on NAD metabolism, proliferation,
using co-cultured microglia, astrocytes and neurons. With Core B and Projects 1 and 3, we will use single-
cell transcriptomics (Core D) and proteomic/metabolomics (Core C) analysis to determine the effect of
extracellular SASP factors on neuron, astrocyte, and microglia NAD levels, expression of NAD hydrolases and
NAD biosynthetic pathways, proliferation, and other phenotypical markers.
Aim 3: To determine the effect of whole body and tissue-specific knockdown of the NAD hydrolase CD38
in neurons, astrocytes, and microglia in AD disease progression in mice. We will use a newly developed
tissue-specific CD38 knockout mouse line to test the role of CD38 in each main cell type of the brain in AD
mouse model backgrounds.
项目概要
衰老和阿尔茨海默病 (AD) 以及相关的痴呆症伴随着全身和神经系统的显着变化。
最近发表的几项结果支持 NAD 代谢变化所起的作用的模型。
在 AD 中发挥作用,并且通过 NAD 增强剂恢复 NAD 水平可防止疾病进展。
CD38 酶会消耗 NAD,并在衰老过程中增加,缺乏 CD38 的小鼠可以免受年龄相关的影响
在双转基因小鼠模型中,疾病进展期间大脑中 NAD 水平下降。
值得注意的是,删除 APP.PS AD 小鼠模型中的 CD38 会减少淀粉样蛋白。
与野生型小鼠相比,β 斑块和空间学习能力得到改善。
这些发现表明,衰老细胞 (SASP) 的上清液可激活巨噬细胞中的 CD38 表达。
衰老、SASP 和与衰老相关的认知功能下降之间存在直接的因果关系
AD 期间,NAD 水平发生变化,我们的假设是大脑中的衰老细胞会诱发 NAD。
通过其衰老相关的分泌表型(SASP)诱导 CD38 的表达来减少。
提议:
目标 1. 确定 AD 小鼠模型中神经元、星形胶质细胞和小胶质细胞的 NAD 代谢组,
使用流式细胞术、单细胞转录组学在衰老细胞培养物和 AD 患者组织样本中进行检测。
(使用 Core D)、蛋白质组学/代谢组学分析(使用 Core C)和 IHC/IF 免疫染色,我们将测量
调节神经元中 NAD 代谢的代谢酶的 NAD 水平和蛋白质表达水平,
AD 和 AD 患者的培养物和小鼠模型中诱导衰老后的星形胶质细胞和小胶质细胞
脑组织。
目标 2:确定细胞衰老和 SASP 对 NAD 代谢、增殖、
使用共培养的小胶质细胞、星形胶质细胞和神经元,对于核心 B 和项目 1 和 3,我们将使用单细胞。
细胞转录组学(核心 D)和蛋白质组学/代谢组学(核心 C)分析以确定
细胞外 SASP 因子对神经元、星形胶质细胞和小胶质细胞 NAD 水平、NAD 水解酶表达和
NAD 生物合成途径、增殖和其他表型标记。
目标 3:确定 NAD 水解酶 CD38 的全身和组织特异性敲低的效果
我们将使用一种新开发的药物来治疗小鼠 AD 疾病进展中的神经元、星形胶质细胞和小胶质细胞。
组织特异性 CD38 敲除小鼠系,用于测试 CD38 在 AD 大脑每种主要细胞类型中的作用
鼠标模型背景。
项目成果
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