Roles of NAMPT and NAD+ in hypoxic conditioning-induced neurovascular protection in subarachnoid hemorrhage
NAMPT和NAD在蛛网膜下腔出血低氧条件诱导的神经血管保护中的作用
基本信息
- 批准号:10660398
- 负责人:
- 金额:$ 56.49万
- 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 2028-06-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:3-DimensionalAddressAnabolismAneurysmal Subarachnoid HemorrhagesArteriesAutomobile DrivingBlood - brain barrier anatomyBrainBrain AneurysmsBrain InjuriesCerebral IschemiaCognitive deficitsDeacetylaseDrug TargetingEdemaElementsEndothelial CellsEnzymesExperimental ModelsExposure toFemaleFunctional disorderGeneticGrantHypoxiaIndividualInjectionsInjuryKnockout MiceLifeMediatingMediatorMethodsModelingMolecularMusNeurocognitive DeficitNeurologic DeficitNeuronsNiacinamideNicotinamide MononucleotideOutcomePathway interactionsPatientsPerforationPlayProcessProductionResistanceRoleRuptureRuptured AneurysmSIRT1 geneSecondary toStimulusStressSubarachnoid HemorrhageSurvivorsTestingTherapeuticThrombusTransgenic MiceVasospasmWild Type MouseWorkagedblood-brain barrier disruptioncofactorcombatconditioningdesignimprovedinhibitorknock-downmalemouse modelneurobehavioralneurocognitive testneuroinflammationneuron lossneurovascularnew therapeutic targetnicotinamide phosphoribosyltransferasenovelnovel therapeuticsoverexpressionpharmacologicpleiotropismpreconditioningpreventprotective effecttranslational potentialtreatment strategy
项目摘要
Project Summary/Abstract
Aneurysmal subarachnoid hemorrhage (SAH) is a highly morbid condition, in large part due to secondary brain
injury from Early Brain Injury (EBI) and Delayed Cerebral Ischemia (DCI). EBI occurs 1-3 days after ictus and is
characterized by blood brain barrier breakdown, neuroinflammation, and neuronal cell death. DCI occurs 4-12
days after ictus and results from a combination of large artery vasospasm and microcirculatory deficits. Given
that EBI and DCI are caused by wide-ranging neurovascular deficits, we believe that effective SAH therapy will
require a multiplicity of protective effects to maximize the chance of efficacy. We therefore applied a powerful
protection strategy with known pleiotropic effects – Conditioning-based therapy – to experimental models of
SAH. Conditioning is a concept whereby the brain's inherent resistance to injury can be enhanced by exposure
to non-harmful stress stimuli. Previously, we showed that hypoxic conditioning initiated before SAH (Hypoxic
Preconditioning) provides robust protection against DCI in an eNOS-dependent manner. Recently, we extended
upon these results in three important ways: 1) We showed that hypoxic conditioning initiated 3h after SAH
(Hypoxic Post-Conditioning; HPostC) also produces robust neurovascular protection; 2) We showed that the
NAD+-dependent deacetylase, Sirtuin 1 (SIRT1), is a key mediator of this protection; and 3) We showed
preliminarily that Nicotinamide phosphoribosyltransferase (NAMPT) is likely a key upstream molecule driving the
neurovascular protection afforded by HPostC. NAMPT is the rate-limiting enzyme in the NAD+ salvage pathway
that converts nicotinamide (NAM) to nicotinamide mononucleotide (NMN) enabling biosynthesis of NAD+, which
is an essential co-factor of SIRT1 leading to its activation.
In the present grant, we will test our central hypothesis is that NAMPT-driven NAD+ production plays a causal
role in the neurovascular protection afforded by HPostC in SAH, and that this protection is either partially or
completely SIRT1-mediated. The Specific Aims are (1) Test the hypothesis that NAMPT is necessary for the
EBI and DCI protection afforded by HPostC in SAH; (2) Test the hypothesis that therapeutic strategies designed
to augment NAMPT activity or increase NAD+ levels mimic the EBI and DCI protection afforded by HPostC in
SAH; and if so, determine if this protection is partially or completely SIRT1-mediated; and (3) Determine the
translational potential of therapeutic strategies targeting NAMPT and NAD+ by assessing their impact on long-
term cognitive deficits after SAH. Methods used include: (a) Two complementary mouse models of SAH; (b)
Assessment of NAMPT, NAD+, and SIRT1 levels; (c) Assessment of neuroinflammation, neuronal cell death,
vasospasm, microcirculatory deficits, and short- and long-term neurobehavioral deficits; (d) Pharmacologic and
genetic inhibition of NAMPT and SIRT1; and (e) Pharmacologic and genetic augmentation of NAMPT or NAD+.
Overall, the work proposed in the present grant has the potential to identify an entirely new therapies for the
treatment of patients with ruptured brain aneurysms – NAMPT activation or NAD+ augmentation. If successful,
these studies will result in an improved understanding of the breadth, mechanism, and sustainability of HPostC-
induced neurovascular protection in SAH and determine the translatability of NAMPT- and NAD+-directed
therapeutics.
项目概要/摘要
动脉瘤性蛛网膜下腔出血 (SAH) 是一种高度致病的疾病,很大程度上是由于继发性脑损伤所致
早期脑损伤 (EBI) 和迟发性脑缺血 (DCI) 造成的损伤发生在发作后 1-3 天。
其特征是血脑屏障破坏、神经炎症和神经元细胞死亡,发生于 4-12。
发作后几天,是大动脉血管痉挛和微循环缺陷共同作用的结果。
EBI 和 DCI 是由广泛的神经血管缺陷引起的,我们相信有效的 SAH 治疗将
需要多重保护作用才能最大限度地发挥功效,因此我们应用了强大的保护作用。
具有已知多效性效应的保护策略——基于条件的治疗——对实验模型
SAH 是一个概念,通过暴露可以增强大脑对损伤的固有抵抗力。
之前,我们发现低氧调节在SAH(缺氧)之前就开始了。
预处理)以依赖于 eNOS 的方式提供针对 DCI 的强大保护。最近,我们扩展了这一功能。
根据这些结果,我们从三个重要方面进行了研究:1) 我们发现,SAH 后 3 小时开始进行低氧调节
(缺氧后处理;HPostC)也能产生强大的神经血管保护;2)我们表明
NAD+ 依赖性脱乙酰酶 Sirtuin 1 (SIRT1) 是这种保护的关键介质,3) 我们证明;
初步认为烟酰胺磷酸核糖转移酶(NAMPT)可能是驱动该酶的关键上游分子。
HPostC 提供的神经血管保护是 NAD+ 挽救途径中的限速酶。
将烟酰胺 (NAM) 转化为烟酰胺单核苷酸 (NMN),从而实现 NAD+ 的生物合成,
是导致 SIRT1 激活的重要辅助因子。
在目前的资助中,我们将测试我们的中心假设,即 NAMPT 驱动的 NAD+ 产生起着因果作用
HPostC 在 SAH 中提供的神经血管保护中的作用,并且这种保护是部分或
完全由 SIRT1 介导。 具体目标是 (1) 检验 NAMPT 对于 NAMPT 是必要的假设。
HPostC 在 SAH 中提供的 EBI 和 DCI 保护(2)检验治疗策略设计的假设;
增强 NAMPT 活性或增加 NAD+ 水平,模仿 HPostC 提供的 EBI 和 DCI 保护
SAH;如果是,确定这种保护是否部分或完全由 SIRT1 介导;以及 (3) 确定
通过评估针对 NAMPT 和 NAD+ 的治疗策略对长期治疗的影响,研究其转化潜力。
SAH 后的术语认知缺陷使用的方法包括: (a) 两种互补的 SAH 小鼠模型;
NAMPT、NAD+和SIRT1水平的评估;(c)神经炎症、神经元细胞死亡的评估;
(d) 药理学和
NAMPT 和 SIRT1 的遗传抑制;以及 (e) NAMPT 或 NAD+ 的药理学和遗传增强。
总体而言,本次资助中提出的工作有可能为该病确定一种全新的疗法
脑动脉瘤破裂患者的治疗 – NAMPT 激活或 NAD+ 增强 如果成功,
这些研究将加深对 HPostC 的广度、机制和可持续性的理解。
诱导 SAH 中的神经血管保护并确定 NAMPT 和 NAD+ 导向的可翻译性
疗法。
项目成果
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