Multiple mechanisms of TRPV1-mediated brain protection following stroke

TRPV1介导的中风后脑保护的多种机制

基本信息

项目摘要

Stroke is a significant health problem with limited treatment options. In this application, we present a new model in which activation of transient receptor potential vanilloid 1 (TRPV1) channels provides neuroprotection following ischemia/reperfusion (I/R) through two independent yet additive mechanisms. First, we provide evidence that pharmacological activation of vascular TRPV1 channels during the reperfusion phase selectively restores cerebral perfusion to the damaged brain regions. The hypoperfusion which occurs in damaged brain during early reperfusion can be dramatically and quickly restored without affecting the flow in non-injured brain regions. We propose that reactive oxygen species (ROS) produced following stroke lead to increased TRPV1 channel sensitivity to agonists, and thus the increased cerebral blood flow response. Second, activation of TRPV1 channels in the thermoregulatory system produces a rapid and sustainable decrease in body temperature (mild hypothermia) that is neuroprotective. In this context, TRPV1 activation effectively lowers the body's temperature “set point”, allowing for a more rapid and controlled level of therapeutic hypothermia to be achieved. We have already established that pharmacological activation of TRPV1 channels (“TRPV1 agonism”) is neuroprotective. While part of the neuroprotective effect is through induction of mild hypothermia, our new studies indicate that an additional protective effect may be through restoration of flow to hypoperfused brain regions. We now propose the overall hypothesis that TRPV1 agonism provides two arms of protection following stroke by 1) improving reperfusion in injured brain regions and 2) promoting protective hypothermia. We will study these mechanisms separately and then in combination to determine the additive benefit following stroke in adult and aged mice of both sexes. In aim 1, we will demonstrate selective increase in cerebral blood flow within the ischemia/reperfusion territory with TRPV1 agonism. These studies include in vivo cerebral blood flow measurements in adult and aged mice of both sexes following stroke. In aim 2, we will determine the role of ROS in potentiating endothelial TRPV1- mediated vasodilation and increased cerebral blood flow using isolated cerebral arteries and in vivo preparations. We will use a combination of pharmacological approaches, available knockout/transgenic mice, and a novel knockout mouse to demonstrate the specific role of endothelial TRPV1 channels and NOX-derived ROS in the mechanism. In aim 3, we will demonstrate the long-term neuroprotective benefit of TRPV1 agonism following stroke. We will evaluate the vascular component alone (hypothermia-independent mechanism) as well as the combined vascular and hypothermic components (hypothermia-dependent mechanism). Aged mice of both sexes will be evaluated by behavioral testing, histology, and blood brain barrier function during the course of one month of reperfusion. All together, these studies should establish TRPV1 agonism as a multi-faceted approach to neuroprotection following stroke.
中风是一种严重的健康问题,治疗选择有限。在此应用中,我们提出了一种新模型。 其中瞬时受体电位香草酸 1 (TRPV1) 通道的激活可提供以下神经保护作用 首先,我们提供证据表明,缺血/再灌注(I/R)是通过两种独立但相加的机制实现的。 再灌注阶段血管 TRPV1 通道的药理学激活选择性恢复 受损大脑区域的脑灌注 受损大脑早期发生的灌注不足。 再灌注可以显着且快速地恢复,而不会影响未受伤大脑区域的血流。 提出中风后产生的活性氧 (ROS) 会导致 TRPV1 通道增加 对激动剂的敏感性,从而增加脑血流反应 第二,TRPV1 的激活。 体温调节系统中的通道会产生快速且可持续的体温下降(轻度 体温过低)具有神经保护作用,在这种情况下,TRPV1 激活可有效降低身体温度。 “设定点”,允许实现更快速和受控的治疗性低温水平。 我们已经确定 TRPV1 通道的药理学激活(“TRPV1 激动”)是 神经保护作用虽然部分神经保护作用是通过诱导轻度低温来实现的,但我们的新产品 研究表明,额外的保护作用可能是通过恢复低灌注大脑的血流来实现的 我们现在提出总体假设:TRPV1 激动剂提供以下两种保护措施: 我们将通过 1) 改善受损大脑区域的再灌注和 2) 促进保护性低温来预防中风。 分别研究这些机制,然后结合起来确定中风后的附加益处 在成年和老年的两性小鼠中。 在目标 1 中,我们将证明缺血/再灌注区域内脑血流量的选择性增加 这些研究包括成年和老年小鼠的体内脑血流量测量。 在目标 2 中,我们将确定 ROS 在增强内皮 TRPV1- 中的作用。 使用分离的脑动脉和体内制剂介导血管舒张和增加脑血流量。 我们将结合使用药理学方法、可用的敲除/转基因小鼠和一种新型的 敲除小鼠以证明内皮 TRPV1 通道和 NOX 衍生的 ROS 在 在目标 3 中,我们将证明 TRPV1 激动剂的长期神经保护作用。 我们将单独评估血管成分(与低温无关的机制)以及血管成分。 结合血管和低温成分(两者的低温依赖性机制)。 在一个过程中,将通过行为测试、组织学和血脑屏障功能来评估性别 总而言之,这些研究应该将 TRPV1 激动剂确立为一种多方面的方法。 中风后的神经保护。

项目成果

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