Protection against early SIV brain injury with adjunctive therapy to cART
cART 辅助治疗可预防早期 SIV 脑损伤
基本信息
- 批准号:10402475
- 负责人:
- 金额:$ 85.48万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-03-15 至 2027-02-28
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AIDS preventionAcuteAcute Brain InjuriesAddressAnti-Inflammatory AgentsAntioxidantsAstrocytesAutopsyBiological MarkersBrainBrain InjuriesBrain StemCellsCellular InfiltrationChemotaxisCorpus striatum structureDNADinucleotide RepeatsDisease ProgressionDrug usageEndotheliumEnzymesFDA approvedFumaratesFutureGenetic VariationGlutamatesGoalsHIVHIV InfectionsHemeHourHumanImageImmuneImmunologic Deficiency SyndromesImmunologic MarkersInfectionInfiltrationInflammationInflammatory ResponseInjuryLeadLinkLymphoid TissueMacacaMacaca mulattaMacrophage ActivationMeningesMicrogliaModelingNeurocognitiveNeurocognitive DeficitNeuronal InjuryNeuronsNeuroprotective AgentsOpticsOxidation-ReductionOxidative StressOxidesOxygenasesPathway interactionsPatientsPatternPersonsPharmaceutical PreparationsPilot ProjectsPlasmaProtein IsoformsProteinsRecoveryRiskRoleSIVSignal TransductionStructure of choroid plexusSynapsesT-LymphocyteTNF geneTerminal DiseaseTestingTherapeuticTissuesVariantViral load measurementVirusVirus Replicationantioxidant enzymeantiretroviral therapybrain tissuecohortheme oxygenase-1heme oxygenase-2immune activationin vivoinjury recoverymacrophagemicrobialmonocytemultiple sclerosis treatmentneuroinflammationneuroprotectionoxidationoxidative damagepreventpromoterresponseresponse biomarkerresponse to injurytreatment strategy
项目摘要
Project Summary
Prevention of HIV-associated neurocognitive impairment (HIV-NCI) remains elusive, despite the efficacy of
cART in suppressing viral replication within the CNS. Although cART initiated immediately after HIV infection
(INSIGHT START study) profoundly reduced disease progression, there was no neurocognitive advantage
over delayed cART. Acute brain injury occurs within weeks of infection (HIV, SIV), before cART suppression is
typically achieved. Spontaneous limited recovery may occur thereafter, suggesting a therapeutic window for
rapid-acting neuroprotective treatments. These have not yet been tested. Our overall objective is to determine
the ability of a rapidly-assimilated neuroprotective drug (dimethyl fumarate/DMF, FDA-approved), in
combination with cART, to reduce injury and promote recovery in acute SIV infection in rhesus macaques.
SIV/HIV injury is linked to oxidative stress and inflammation, which DMF can target through enhancing Nrf2-
driven antioxidant enzyme expression and associated antioxidative/anti-inflammatory pathways. In our human
brain autopsy studies, HIV-NCI associated with reduced expression of heme oxygenase-1 (HO-1), an
antioxidant enzyme with two isoforms (HO-1 and -2), and with increased neuroinflammation. Moreover, HIV
infection without HIV-NCI associated with increased HO-1 levels, consistent with a neuroprotective role for HO.
In a separate cohort of persons living with HIV (PWH), we showed that an HO-1 promoter variation ((GT)n
dinucleotide repeat)) that enhances HO-1 expression, associates with lower neuroinflammation and lower HIV-
NCI risk. In acute HIV infection (in vitro) we showed that DMF induces HO-1 and other Nrf2 antioxidant
enzymes in infected macrophages, and reduces TNF and glutamate release, thus linking enhanced enzyme
expression with neuroprotection. In acute SIV infection in rhesus macaques, we defined a potential therapeutic
window for DMF enhancement of antioxidant responses. We identified unique patterns of acute synaptic injury
linked to low antioxidant enzyme levels, and changes in expression. Brainstem injury associated with higher
neuroinflammation, lower enzyme levels, and progressive loss of HO-2. Recovery associated with stable HO-2
and increasing HO-1 levels. In our pilot macaque treatment study, DMF induced brain antioxidant enzymes,
including HO-1, reduced oxidation of DNA and proteins, and produced a less-oxidized brain redox state. These
findings support testing DMF as an adjunct to early cART. We hypothesize that DMF therapy concurrently with
cART in acute SIV infection will reduce oxidative stress and acute neuronal injury while enhancing neuronal
recovery throughout the brain. We will determine effects of concurrent DMF/cART on: (Aim 1) regional brain,
oxidative injury, inflammation, neuronal integrity, signaling and recovery, and association with plasma markers
of injury, oxidative stress and microbial translocation; (Aim 2) brain localization of immune cell infiltration, cell
activation and oxidative injury in immune, endothelial, glial, and neuronal subtypes; and (Aim 3) infiltration of
SIV-infected immune cells in brain and lymphatic tissue, in acute SIV infection of rhesus macaques.
项目概要
尽管有效,但预防艾滋病毒相关的神经认知障碍(HIV-NCI)仍然难以捉摸
cART 抑制中枢神经系统内的病毒复制,尽管 cART 在 HIV 感染后立即启动。
(INSIGHT START 研究)极大地减少了疾病进展,但没有神经认知优势
过度延迟的 cART 导致急性脑损伤发生在感染(HIV、SIV)后数周内,然后才进行 cART 抑制。
此后通常可能会发生自发的有限恢复,这表明有一个治疗窗口。
我们的总体目标是确定快速作用的神经保护治疗。
快速同化神经保护药物(富马酸二甲酯/DMF,FDA 批准)的能力,
与cART联合使用,可减少恒河猴急性SIV感染的损伤并促进其恢复。
SIV/HIV 损伤与氧化应激和炎症有关,DMF 可以通过增强 Nrf2- 来靶向氧化应激和炎症
在我们的人类中驱动抗氧化酶的表达和相关的抗氧化/抗炎途径。
脑部尸检研究表明,HIV-NCI 与血红素加氧酶-1 (HO-1) 表达减少相关,
抗氧化酶具有两种亚型(HO-1 和 -2),并且会增加神经炎症。
没有 HIV-NCI 的感染与 HO-1 水平升高相关,这与 HO 的神经保护作用一致。
在另一组 HIV 感染者 (PWH) 中,我们发现 HO-1 启动子变异 ((GT)n
二核苷酸重复))增强 HO-1 表达,与较低的神经炎症和较低的 HIV-1 相关
NCI 风险。在急性 HIV 感染(体外)中,我们发现 DMF 诱导 HO-1 和其他 Nrf2 抗氧化剂。
感染巨噬细胞中的酶,并减少 TNFα 和谷氨酸的释放,从而将增强的酶联系起来
在恒河猴的急性 SIV 感染中,我们确定了一种潜在的治疗方法。
DMF 增强抗氧化反应的窗口我们确定了急性突触损伤的独特模式。
与低抗氧化酶水平有关,而脑干损伤则与较高的表达有关。
神经炎症、酶水平降低以及 HO-2 逐渐丧失,与稳定的 HO-2 相关。
在我们的猕猴治疗试验研究中,DMF 诱导大脑抗氧化酶,
包括 HO-1,减少 DNA 和蛋白质的氧化,并产生氧化程度较低的大脑氧化还原状态。
研究结果支持测试 DMF 作为早期 cART 的辅助手段,我们同时捕获了 DMF 治疗。
急性 SIV 感染中的 cART 将减少氧化应激和急性神经元损伤,同时增强神经元
我们将确定同时进行的 DMF/cART 对以下方面的影响:(目标 1)区域大脑,
氧化损伤、炎症、神经完整性、信号传导和恢复以及与血浆标志物的关联
损伤、氧化应激和微生物易位;(目标 2)免疫细胞浸润、细胞的脑定位;
免疫、内皮、神经胶质和神经元亚型的激活和氧化损伤;以及(目标 3)浸润
恒河猴急性 SIV 感染时,大脑和淋巴组织中 SIV 感染的免疫细胞。
项目成果
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