(PQ 9) Dysregulation of epidermal MMP-13 as cause of paclitaxel-induced peripheral neuropathy

(PQ 9) 表皮 MMP-13 失调是紫杉醇诱导的周围神经病变的原因

基本信息

  • 批准号:
    9305599
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 44.3万
  • 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:
    2017-07-01 至 2018-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY This proposal seeks to examine mechanisms of paclitaxel-induced peripheral neuropathy by emphasizing on epidermal damage and the role of the matrix-degrading enzyme Matrix-metalloproteinase 13 (MMP-13) in this process. Paclitaxel is a chemotherapeutic agent that is used in the treatment of common cancers, such as lung, breast, and ovarian cancer. Paclitaxel functions by arresting tumor cell division through stabilization of the microtubule cytoskeleton, which induces cell death. The non-selective nature of paclitaxel’s action also causes damage to healthy cells, leading to side effects such as peripheral axon degeneration (neuropathy). Paclitaxel- induced peripheral neuropathy affects about 70% of patients undergoing chemotherapy. Patients present with symptoms, such as numbness, tingling, temperature sensitivity and pain. These symptoms differ in their severity but patients that suffer most severely must either reduce the dose or terminate chemotherapy, which deprives them of the full benefits of cancer treatment and decreases their life expectancy. The lack of understanding about the underlying mechanisms has prevented the design of effective treatments. Because microtubules are abundant in axons, it is generally accepted that neuron-intrinsic defects, such as microtubule aggregation, aberrant microtubule transport, and mitochondrial damage that stimulates oxidative stress promote axon degeneration. Whether these defects are a cause or consequence of axon degeneration is unclear. To address this question, my lab established a zebrafish in vivo model that permits studying the dynamics of paclitaxel-induced axon degeneration in the living animal. These studies showed that paclitaxel treatment increases the activity of the matrix-metalloproteinase 13 (MMP-13) in the epidermis, leading to epidermal damage and axon degeneration. The proposed project analyzes the mechanisms underlying MMP-13 expression and function, as this understanding will be critical for pre-clinical and clinical studies assessing MMP-13 as a clinical target in the treatment of paclitaxel-induced peripheral neuropathy. Specific aim 1 will investigate the role of stabilized microtubules and mitochondrial damage in oxidative stress formation and MMP-13 expression. Specific aim 2 will assess the functions of MMP-13 in axon degeneration. In addition, in collaboration with Mayo Clinic we will analyze skin biopsies of paclitaxel-treated mild breast cancer patients to examine MMP-13 expression changes and the potential of epidermal damage. Preliminary data shows that paclitaxel treatment induces MMP-13 expression in a human keratinocyte cell line, indicating that the mechanisms are conserved. The findings in this project may have broader applicability also for other neuropathies in which oxidative stress is a hallmark, including those that are induced by different chemotherapeutic agents, fluoroquinolone antibiotics and diabetes.
项目概要 该提案旨在通过强调以下因素来研究紫杉醇诱导的周围神经病变的机制: 表皮损伤和基质降解酶基质金属蛋白酶 13 (MMP-13) 在此过程中的作用 紫杉醇是一种化疗药物,用于治疗常见癌症,例如肺癌、 乳腺癌和卵巢癌。紫杉醇通过稳定肿瘤细胞的分裂来发挥作用。 紫杉醇作用的非选择性也会导致微管细胞骨架的死亡。 损害健康细胞,导致外周轴突变性(神经病)等副作用。 诱发的周围神经病变影响约 70% 接受化疗的患者。 症状,例如麻木、刺痛、温度敏感和疼痛。这些症状各不相同。 但病情最严重的患者必须减少剂量或终止化疗,这 剥夺了他们癌症治疗的全部益处并缩短了他们的预期寿命。 对潜在机制的了解阻碍了有效治疗的设计。 轴突中微管丰富,人们普遍认为神经元固有的缺陷,例如微管 聚集、异常微管运输和刺激氧化应激的线粒体损伤 促进轴突变性。这些缺陷是轴突变性的原因还是结果尚不清楚。 为了解决这个问题,我的实验室建立了斑马鱼体内模型,可以研究斑马鱼的动力学 这些研究表明紫杉醇治疗会引起活体动物的轴突变性。 增加表皮基质金属蛋白酶 13 (MMP-13) 的活性,导致表皮 拟议的项目嵌套了 MMP-13 的潜在机制。 表达和功能,因为这种理解对于临床前和临床研究评估至关重要 MMP-13作为治疗紫杉醇引起的周围神经病变的临床靶点具体目标1。 研究稳定微管和线粒体损伤在氧化应激形成中的作用 MMP-13 表达。此外,具体目标 2 将评估 MMP-13 在轴突变性中的功能。 与梅奥诊所合作,我们将分析接受紫杉醇治疗的轻度乳腺癌患者的皮肤活检,以 检查MMP-13表达变化和表皮损伤的可能性,初步数据表明。 紫杉醇治疗可诱导人角质形成细胞系中 MMP-13 的表达,表明 该项目的研究结果也可能对其他方面具有更广泛的适用性。 以氧化应激为标志的神经病,包括由不同因素引起的神经病 化疗药物、氟喹诺酮类抗生素和糖尿病。

项目成果

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