The Role of Nrf2 in Stabilizing the Epithelial Barrier in Particulate Matter Induced Rhinosinusitis

Nrf2 在稳定颗粒物诱发鼻窦炎的上皮屏障中的作用

基本信息

  • 批准号:
    10532380
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40.94万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-01-04 至 2024-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Abstract Chronic Rhinosinusitis (CRS) is a leading cause of morbidity globally with symptoms such as nasal congestion, rhinorrhea, and discharge. It is the single most common self-reported chronic health condition and accounts for billions of dollars in health care costs and lost work days annually. Exposure to air pollutants is thought to be a critical modifier of CRS susceptibility. Despite marked reductions in air pollution levels in the United States, the fine particulate component of air pollution [PM <2.5  (PM2.5)] and ultrafine pollutants secondary to traffic continue to remain a recalcitrant issue in many counties in the United States. PM2.5 promotes oxidative stress and inflammation in the mucosal lining of the nose and sinuses contributing to sinonasal epithelial barrier disruption. As a physician-scientist, through my K23, I developed a strong rationale for the scientific premise of this proposal to investigate the critical role of Nuclear related factor-2 (Nrf2) dependent host defense as a modifier of CRS. As a new investigator, I am now in the process of transitioning from a K23 award to independent funding. My preliminary studies have indicated that the transcription factor, Nrf2 is involved in the upregulation of an array of anti-oxidant and anti-inflammatory gene programs involved in the preservation of epithelial integrity. Furthermore, our preliminary results have indicated that chronic PM2.5 exposure causes suboptimal Nrf2 host defense that may lead to CRS. Our central hypothesis in this proposal is that Nrf2 plays a critical role in epithelial cell hypersensitivity to PM2.5 and modulation of epithelial barrier function in patients leading to CRS. We have assembled a multidisciplinary team of experts and propose aims using mice and humans. In SA1, we will test this hypothesis using a novel animal model of CRS, models of Nrf2 over-expression and deficiency and state of the art in-vivo animal PM2.5 exposure system to mimic levels of PM2.5 relevant to humans. We will also analyze expression of sinonasal epithelial tight junctional proteins. SA2 will determine the mechanism by which PM induces epithelial barrier dysfunction and Nrf2 ameliorates this permeability using human sinonasal epithelial cells and a novel PM2.5 cell culture exposure system. Lastly, SA3 will determine if chronic PM2.5 exposure can cause epigenetic modifications in the sinonasal mucosa affecting Nrf2 transcription. Our results will provide much needed translational data to target potential treatment targets in CRS and contribute to our knowledge of this poorly understood disorder.
项目摘要 慢性鼻窦炎 (CRS) 是全球发病的主要原因,其症状包括鼻塞、 它是最常见的自我报告的慢性健康状况,也是最常见的慢性健康状况。 每年因接触空气污染物而造成数十亿美元的医疗费用和工作日损失。 尽管美国的空气污染水平显着下降,但 CRS 易感性的关键修饰因素。 空气污染的细颗粒物成分[PM <2.5  (PM2.5)]和交通继发的超细污染物继续 PM2.5 仍然是美国许多县的一个顽固问题,它会促进氧化应激和氧化应激。 鼻子和鼻窦粘膜内层炎症导致鼻窦上皮屏障破坏。 作为一名医师科学家,通过我的 K23,我为该提案的科学前提提出了强有力的理由 研究核相关因子 2 (Nrf2) 依赖性宿主防御作为 CRS 修饰剂的关键作用。 作为一名新研究者,我现在正在从 K23 资助过渡到独立资助。 初步研究表明转录因子 Nrf2 参与一系列的上调 参与保护上皮完整性的抗氧化和抗炎基因程序。 此外,我们的初步结果表明,长期接触 PM2.5 会导致 Nrf2 宿主不理想 我们在该提案中的中心假设是 Nrf2 在其中发挥着关键作用。 主要患者的上皮细胞对 PM2.5 过敏和上皮屏障功能的调节 我们组建了一个多学科专家团队,并提出了利用小鼠和人类的目标。 SA1,我们将使用一种新的 CRS 动物模型、Nrf2 过度表达模型和 动物体内 PM2.5 暴露系统的缺陷和最先进的水平,以模拟与人类相关的 PM2.5 水平。 我们还将分析鼻腔上皮紧密连接蛋白的表达,以确定 SA2。 PM 诱导上皮屏障功能障碍的机制,Nrf2 通过使用改善这种通透性 人鼻窦上皮细胞和新型 PM2.5 细胞培养物暴露系统 最后,SA3 将确定是否。 长期接触 PM2.5 会导致鼻窦粘膜发生表观遗传修饰,影响 Nrf2 转录。 我们的结果将为 CRS 和 CRS 的潜在治疗目标提供急需的转化数据 有助于我们了解这种知之甚少的疾病。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Exposure to Particulate Matter Air Pollution and Anosmia.
  • DOI:
    10.1001/jamanetworkopen.2021.11606
  • 发表时间:
    2021-05-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    13.8
  • 作者:
    Zhang Z;Rowan NR;Pinto JM;London NR;Lane AP;Biswal S;Ramanathan M Jr
  • 通讯作者:
    Ramanathan M Jr
Long-term ambient air pollution exposure and risk of sinonasal inverted papilloma.
  • DOI:
    10.1002/alr.22968
  • 发表时间:
    2022-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Mydlarz, Wojciech K.;London, Nyall R.;Biswal, Shyam;Ramanathan, Murugappan;Zhang, Zhenyu
  • 通讯作者:
    Zhang, Zhenyu
Role of Environmental Air Pollution in Chronic Rhinosinusitis.
  • DOI:
    10.1007/s11882-021-01019-6
  • 发表时间:
    2021-09-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Leland EM;Zhang Z;Kelly KM;Ramanathan M Jr
  • 通讯作者:
    Ramanathan M Jr
Environmental air pollution and chronic rhinosinusitis: A systematic review.
  • DOI:
    10.1002/lio2.774
  • 发表时间:
    2022-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Leland, Evelyn M.;Vohra, Varun;Seal, Stella M.;Zhang, Zhenyu;Ramanathan, Murugappan, Jr.
  • 通讯作者:
    Ramanathan, Murugappan, Jr.
Particulate matter air pollution exposure disrupts the Nrf2 pathway in sinonasal epithelium via epigenetic alterations in a murine model.
  • DOI:
    10.1002/alr.23010
  • 发表时间:
    2022-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Park B;London NR Jr;Tharakan A;Rengasamy P;Rajagopalan S;Biswal S;Pinto JM;Ramanathan M Jr
  • 通讯作者:
    Ramanathan M Jr
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