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

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.
项目摘要/摘要 动脉瘤性蛛网膜下腔出血(SAH)是一种高病态的状况,在很大程度上是由于继发性大脑 早期脑损伤(EBI)和脑缺血延迟(DCI)受伤。 EBI发生在ICTUS之后1-3天,是 以血脑屏障的分解,神经炎症和神经元细胞死亡为特征。 DCI发生4-12 ICT后几天,大动脉血管痉挛和微循环缺陷的组合。给出 EBI和DCI是由大范围神经血管缺陷引起的,我们认为有效的SAH疗法将 需要多种保护效应以最大程度地提高效率的机会。因此,我们应用了一个强大的 具有已知多效效应的保护策略 - 基于条件的治疗 - SAH。调理是一个概念,可以通过暴露来增强大脑对伤害的抗性抗性 进行无害的压力刺激。以前,我们表明在SAH之前启动的低氧条件(低氧) 预处理)以依赖eNOS的方式为DCI提供了强大的保护。最近,我们扩展了 根据这些结果,以三种重要的方式:1)我们表明,SAH后3H启动了低氧条件 (缺氧后条件; HPOSTC)还会产生强大的神经血管保护; 2)我们证明了 NAD+依赖性脱乙酰基酶Sirtuin 1(SIRT1)是该保护的关键介体。 3)我们展示了 首先认为烟酰胺磷酸蛋白酶基转移酶(NAMPT)可能是驱动驱动的钥匙上游分子 HPOSTC提供的神经血管保护。 NAMPT是NAD+打捞途径中的限速酶 这将烟酰胺(NAM)转换为烟酰胺单核苷酸(NMN),使NAD+的生物合成 是SIRT1的必不可少的共同因素,导致其激活。 在目前的赠款中,我们将测试我们的中心假设是NAMPT驱动的NAD+生产有因果关系 HPOSTC在SAH中提供的神经血管保护中的作用,并且该保护是部分或 完全介导。具体目的是(1)检验以下假设:NAMPT对于 HPOSTC在SAH中提供的EBI和DCI保护; (2)检验设计策略设计的假设 增加NAMPT活动或增加NAD+水平模仿HPOSTC提供的EBI和DCI保护 sah;如果是这样,请确定该保护是部分还是完全介导; (3)确定 通过评估其对长期的影响,针对NAMPT和NAD+的理论策略的转化潜力 术语认知定义在SAH之后。所使用的方法包括:(a)两种完整的鼠标SAH模型; (b) 评估NAMPT,NAD+和SIRT1水平; (c)评估神经炎症,神经元细胞死亡, 血管痉挛,微循环缺陷以及短期和长期神经行为缺陷; (d)药理学和 NAMPT和SIRT1的遗传抑制; (e)NAMPT或NAD+的药理和遗传增强。 总体而言,本赠款中提出的工作有可能确定针对 治疗脑部动脉瘤破裂的患者 - NAMPT激活或NAD+增强。如果成功, 这些研究将提高人们对HPSTC-的广度,机制和可持续性的了解。 SAH诱导神经血管保护,并确定NANP-和NAD+指导的转换性 疗法。

项目成果

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