Mitochondrial pore and synaptic stress in Alzheimer's disease
阿尔茨海默病中的线粒体孔和突触应激
基本信息
- 批准号:8850761
- 负责人:
- 金额:$ 24.15万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2011
- 资助国家:美国
- 起止时间:2011-05-15 至 2016-05-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AD transgenic miceAddressAgeAlzheimer&aposs DiseaseAnimalsAttenuatedAxonBiological AssayCalciumDefectDendritic SpinesDevelopmentEnergy MetabolismEnvironmentFoundationsGenerationsGeneticHippocampus (Brain)LearningMaintenanceMediatingMembraneMembrane PotentialsMemoryMentorsMitochondriaMitochondrial SwellingMorphologyMusNeuronsOxidative StressOxygen ConsumptionPathogenesisPathologyPermeabilityPlayPrincipal InvestigatorPropertyProteinsResearchResistanceRespirationRoleStressSynapsesSynaptic TransmissionTestingTransgenic MiceVertebral columnabstractingbasecareercell motilitycyclophilin Ddensityenzyme activityinsightmitochondrial dysfunctionmitochondrial membranemitochondrial permeability transition poremouse modelnovelnovel therapeutic interventionoverexpressionprogramsresponsesynaptic failuresynaptic functiontrafficking
项目摘要
Program Director/Principal Investigator: Du, Heng
Project Description/Abstract
Mitochondrial dysfunction and synaptic loss are early pathological features of Alzheimer's disease.
Recent studies indicate that mitochondrial alterations in AD underlie A¿-mediated synaptic pathology as
evidenced by the observations: 1) significant correlation of mitochondrial dysfunction with synaptic loss in AD;
and 2) the protection of mitochondria attenuates A¿-induced synaptic changes. However, the mechanisms of
A¿-induced mitochondrial dysfunction and the consequent synaptic damages have not fully delineated. Notably,
mitochondria in neurons are heterogeneous in their properties. A sub-group of neuronal mitochondria locating at
synapses or namely synaptic mitochondria play a pivotal role in maintaining synaptic activity/function due to their
physical proximity to synapses. Thus, to elucidate the mechanisms underlying A¿-potentiated synaptic
mitochondrial dysfunction is of great significance to deepen our understanding of the synaptic pathology in the
pathogenesis of the AD. In the preliminary studies, we have demonstrated that synaptic mitochondria undergo
increased propensity towards cyclophilin D (cypD)-mediated mitochondrial permeability transition pore (mPTP)
in the A¿ milieu, transgenic AD mice overexpressing A¿. Along with these changes, A¿-insulted synaptic
mitochondria underwent respiration defects. In addition, A¿ treatment resulted in decreased axonal
mitochondrial density and the loss of synapses in cultured hippocampal neurons. As a contrast, these
detrimental effects on synaptic mitochondrial and synaptic alterations were significantly attenuated by the
blockade of cypD through genetic depletion of cypD.Thus, I have formulated a hypothesis that cypD-mediated
mPTP is a potential mechanism underlying A¿-induced synaptic mitochondrial dysfunction and synaptic
alterations. To address this concept, I will utilize an AD mouse model (APP mice) and a novel genetically
manipulated transgenic mouse model (genetic cypD-deficient APP mice) as well as cypD-deficiency
hippocampal neuron cultures for the studies proposed in this application. This project contains three aims: 1). to
determine the impact of cypD-mediated mPTP on synaptic mitochondrial function in APP mice; 2) to determine
the impact of cypD-mediated mPTP on synaptic (axonal) mitochondrial dynamics and motility in A¿ milieus; and
3) to determine whether cypD-mediated synaptic mitochondrial dysfunction contributes to A¿-induced synaptic
alterations in APP mice. Upon the completion of this project, I will determine the involvement of cypD mediated
mPTP in A¿ induced synaptic mitochondrial dysfunction, and the impact of cypD mediated mPTP on synaptic
mitochondrial dynamics and motility, and synaptic function as well as animal learning/memory ability in APP/A¿
overexpressing mice. Finding derived from this study will have positive impact on the development of new
therapeutic approaches for AD treatment. This project will also serve as a firm foundation of my scientific career
to establish a research direction distinct from my mentors' by the combination of synaptic mitochondrial
dysfunction and synaptic alterations in AD.
PHS 398/2590 (Rev. 06/09) Page Continuation Format Page
项目主任/首席研究员:杜恒
项目描述/摘要
线粒体功能障碍和突触丧失是阿尔茨海默病的早期病理特征。
最近的研究表明 AD 中的线粒体改变是 A¿ -介导的突触病理学为
观察结果证明:1)AD 中线粒体功能障碍与突触丧失显着相关;
2) 线粒体的保护会减弱 A¿然而,引起突触变化的机制。
一个值得注意的是,诱导的线粒体功能障碍和随之而来的突触损伤尚未完全阐明。
神经元中的线粒体具有异质性,位于神经元线粒体的一个亚组中。
突触或即突触线粒体在维持突触活动/功能中发挥着至关重要的作用,因为它们
因此,为了阐明 A¿ 的机制。 - 增强突触
线粒体功能障碍对于加深我们对突触病理学的认识具有重要意义
在初步研究中,我们已经证明突触线粒体经历了 AD 的发病机制。
亲环蛋白 D (cypD) 介导的线粒体通透性转换孔 (mPTP) 的倾向增加
在A??环境,过度表达 A 的转基因 AD 小鼠随着这些变化,A¿ - 侮辱突触
此外,线粒体还存在呼吸缺陷。治疗导致轴突减少
相比之下,这些是在培养的海马神经元中线粒体密度和突触损失。
对突触线粒体和突触改变的不健康影响被显着减弱
通过 cypD 的基因耗竭来阻断 cypD。因此,我提出了一个假设,即 cypD 介导的
mPTP 是 A¿ 的潜在机制-诱导突触线粒体功能障碍和突触
为了解决这个概念,我将利用 AD 小鼠模型(APP 小鼠)和一种新的基因。
操纵转基因小鼠模型(遗传性 cypD 缺陷型 APP 小鼠)以及 cypD 缺陷型
本申请提出的研究的海马神经元培养物包含三个目标:1)。
确定 cypD 介导的 mPTP 对 APP 小鼠突触线粒体功能的影响 2) 确定
cypD 介导的 mPTP 对 A¿ 突触(轴突)线粒体动力学和运动的影响环境;和
3) 确定cypD介导的突触线粒体功能障碍是否导致A¿诱导突触
该项目完成后,我将确定 cypD 介导的参与。
A 中的 mPTP诱导的突触线粒体功能障碍以及 cypD 介导的 mPTP 对突触的影响
APP/A 中的线粒体动力学和运动性、突触功能以及动物学习/记忆能力
这项研究的发现将对新小鼠的开发产生积极影响。
该项目也将为我的科学生涯奠定坚实的基础。
通过突触线粒体的结合,建立一个不同于导师的研究方向
AD 中的功能障碍和突触改变。
PHS 398/2590(修订版 06/09) 页面延续 格式页面
项目成果
期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Loss of succinyl-CoA synthase ADP-forming β subunit disrupts mtDNA stability and mitochondrial dynamics in neurons.
琥珀酰 CoA 合酶 ADP 形成 β 亚基的丢失会破坏神经元中 mtDNA 的稳定性和线粒体动力学。
- DOI:
- 发表时间:2017-08-02
- 期刊:
- 影响因子:4.6
- 作者:Zhao, Yujun;Tian, Jing;Sui, Shaomei;Yuan, Xiaodong;Chen, Hao;Qu, Chuanqiang;Du, Yifeng;Guo, Lan;Du, Heng
- 通讯作者:Du, Heng
Synaptosomal Mitochondrial Dysfunction in 5xFAD Mouse Model of Alzheimer's Disease.
阿尔茨海默病 5xFAD 小鼠模型中的突触体线粒体功能障碍。
- DOI:
- 发表时间:2016
- 期刊:
- 影响因子:3.7
- 作者:Wang, Lu;Guo, Lan;Lu, Lin;Sun, Huili;Shao, Muming;Beck, Simon J;Li, Lin;Ramachandran, Janani;Du, Yifeng;Du, Heng
- 通讯作者:Du, Heng
Antioxidant Treatment in Male Mice Prevents Mitochondrial and Synaptic Changes in an NMDA Receptor Dysfunction Model of Schizophrenia.
雄性小鼠的抗氧化治疗可预防精神分裂症 NMDA 受体功能障碍模型中的线粒体和突触变化。
- DOI:
- 发表时间:2017-07
- 期刊:
- 影响因子:3.4
- 作者:Phensy, Aarron;Driskill, Christopher;Lindquist, Karen;Guo, Lan;Jeevakumar, Vivek;Fowler, Bryan;Du, Heng;Kroener, Sven
- 通讯作者:Kroener, Sven
Transient Cerebral Ischemia Promotes Brain Mitochondrial Dysfunction and Exacerbates Cognitive Impairments in Young 5xFAD Mice.
短暂性脑缺血会促进年轻 5xFAD 小鼠的大脑线粒体功能障碍并加剧认知障碍。
- DOI:
- 发表时间:2015
- 期刊:
- 影响因子:3.7
- 作者:Lu, Lin;Guo, Lan;Gauba, Esha;Tian, Jing;Wang, Lu;Tandon, Neha;Shankar, Malini;Beck, Simon J;Du, Yifeng;Du, Heng
- 通讯作者:Du, Heng
Cyclophilin D regulates neuronal activity-induced filopodiagenesis by fine-tuning dendritic mitochondrial calcium dynamics.
Cyclophilin D 通过微调树突状线粒体钙动力学来调节神经元活动诱导的丝状伪足形成。
- DOI:
- 发表时间:2018-08
- 期刊:
- 影响因子:4.7
- 作者:Sui, Shaomei;Tian, Jing;Gauba, Esha;Wang, Qi;Guo, Lan;Du, Heng
- 通讯作者:Du, Heng
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