Isoform- and Sex-Specific Functions of CGRP in Gastrointestinal Motility

CGRP 在胃肠动力中的亚型和性别特异性功能

基本信息

  • 批准号:
    10635765
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 67.42万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-07-15 至 2027-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY Calcitonin gene-related peptide (CGRP) is secreted by neurons and is important for vasodilation, nociception, and immune responses. Drugs targeting CGRP have been a breakthrough in the treatment of migraine headaches. Increasing clinical evidence suggests that CGRP signaling may also be involved in gastrointestinal (GI) health and disease. For example, constipation is one of the most common side effects of the new anti-CGRP therapies, hinting that this signaling pathway is important for normal gut motility. Converging with the real-world experience of migraine patients, three genome-wide association studies recently identified the CALCB locus as strongly linked to stool frequency and diverticular disease. CALCB encodes the β-isoform of CGRP, which is highly conserved between humans and mice. The functional significance of CALCB in the bowel, however, has not been identified. The overarching goal of this proposal is to define the enteric neurons that secrete CALCB and determine which aspects of GI motility that CALCB signaling is necessary for in vivo. CALCB and CALCA, the α-isoform of CGRP, differ by only 3 amino acids making it challenging to distinguish them at the protein level by immunohistochemistry or ELISA. The two isoforms are encoded by distinct loci, however, enabling their expression to be readily distinguished at the transcript level. Previous gene expression studies showed that while CALCA is the major CGRP isoform in most of the body, CALCB dominates in the intestine. Despite this dominance, virtually all of the studies that have probed the roles of CGRP in gut immunity and visceral pain have identified CALCA originating from gut-extrinsic afferent neurons as the key isoform and found CALCB to be dispensable, leaving its essential functions unclear. Utilizing the anti-CGRP agents in clinical use as well as new genetic tools that we have generated to enable selective labeling and manipulation of CALCB neurons in the enteric nervous system (ENS), we will accomplish three objectives. One, determine which segments of the GI tract require CALCB, the major ENS-derived CGRP, for normal motility in mice. Our preliminary data show that these requirements are sex-specific, suggesting that the cellular-molecular wiring of the CGRP pathway in the intestine may be different in males and females. Two, using genetically encoded reporters, calcium indicators and chemogenetic proteins, we will define the neurons in the male and female ENS that release CALCB and how gut motility is affected by altering their activity. Three, given the accumulating evidence for CGRP involvement in GI homeostasis, we will determine the mechanisms that regulate the intestinal levels of both isoforms. In addition to advancing the fundamental understanding of neuromuscular function in the bowel, the impact of this work will be to explain how a widely used class of drugs causes adverse GI effects and, conversely, if isoform- or ENS-specific targeting of CGRP signaling may be beneficial for treating GI dysmotility.
项目摘要 降钙素基因相关肽(CGRP)由神经元分泌,对血管舒张很重要, 伤害感和免疫反应。靶向CGRP的药物在治疗中是一个突破 偏头痛标题。越来越多的临床证据表明,CGRP信号传导也可能参与 胃肠道(GI)健康和疾病。例如,便秘是最常见的副作用之一 新的抗CGRP疗法暗示,这种信号通路对于正常的肠道运动很重要。 与偏头痛患者的现实经验融合,三个全基因组关联研究 最近,CalcB基因座与粪便频率和憩室疾病密切相关。 CalcB 编码CGRP的β-相类型,该cGRP在人类和小鼠之间高度保守。功能 但是,尚未确定CalcB在肠道中的重要性。该提议的总体目标 是定义秘密calcb的Enter神经元,并确定CalcB的GI运动的哪些方面 信号对于体内是必需的。 Calcb和Calca,CGRP的α-异型,仅通过3种氨基酸不同,使其挑战 通过免疫组织化学或ELISA在蛋白质水平上区分它们。这两个同工型由 然而,不同的区域使它们的表达在转录级别很容易区分。以前的 基因表达研究表明,虽然Calca是大多数体内的主要CGRP同工型,但CalcB 在肠道中占主导地位。尽管有这种统治地位,但实际上所有的研究都证明了 肠道免疫力和内脏疼痛的CGRP已经鉴定出源自肠道神经元的钙质 作为关键的同工型,发现CalcB是可置的,其基本功能尚不清楚。利用 抗CGRP临床用途的抗CGRP药物以及我们已经生成的新的遗传工具 在肠神经系统(ENS)中对CalcB神经元的标记和操纵,我们将完成三个 目标。一个,确定gi道的哪些段需要CalcB,主要是ENS来源的CGRP,因为 小鼠的正常运动。我们的初步数据表明,这些要求是特定于性别的,这表明 肠道中CGRP途径的细胞分子接线在男性和女性中可能有所不同。二, 使用遗传编码的记者,钙指标和化学遗传蛋白,我们将定义神经元 在男性和女性中,释放CalcB以及肠道运动如何通过改变其活性的影响。 第三,鉴于CGRP参与GI稳态的积累证据,我们将确定 调节两种同工型肠道水平的机制。除了推进基本 了解肠道神经肌肉功能,这项工作的影响将是解释如何广泛 使用类别的药物会引起不良GI效应,相反,如果同工型或特定于CGRP的靶向 信号传导可能有益于治疗胃肠道失调。

项目成果

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