Endothelial monoamine neurotransmitter metabolism at the blood-brain barrier

血脑屏障内皮单胺神经递质代谢

基本信息

  • 批准号:
    10707495
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 39.5万
  • 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:
    2022-09-20 至 2027-07-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

The term blood-­brain barrier collectively describes the properties of central nervous system (CNS) vasculature  which stringently regulate the movement of ions, molecules and cells between the blood and neural tissue. These  properties protect the CNS from toxins, pathogens and CNS immune surveillance, and provide the neural tissue  the  necessary  nutrients  for  proper  function.  The  vascular  endothelial  cells  of  the  CNS  confer  many  of  the  properties  of  the  blood-­brain  barrier,  they  form  paracellular  and  transcellular  barriers,  and  possess  distinct  transport properties that efflux potential toxins and deliver nutrients. Blood-­brain barrier dysfunction is observed  in a wide array of neurological diseases including epilepsy, multiple sclerosis, stroke, Parkinson’s Disease and  Alzheimer’s  Disease.  The objective  of this  study  is  to  identify  novel  genes  that  allow the blood-­brain barrier to  regulate the health and function of the CNS. We identified several genes highly enriched in CNS endothelial cells  which are involved in the synthesis and degradation of monoamine neurotransmitters, dopamine and serotonin.  Dopamine  and  serotonin  are  neuromodulators  as  they  potentiate  the  firing  rate  of  neurons.  Outside  of  the  synapse they function as traditional extracellular signaling molecules and hormones. Neural circuits incorporating  dopamine  and  serotonin  are  involved  in  learning,  reward,  movement  and  mood,  while  dysfunction  in  monoaminergic  systems  are  observed  in  a  host  of  neurological  diseases  including  Parkinson’s  Disease,  Alzheimer’s Disease, neuropathic pain and neuropsychiatric disorders. Metabolism of dopamine and serotonin  by brain endothelial cells could be involved in the many processes and behaviors regulated by these monoamine  neurotransmitters.  To determine  the functions of blood-­brain barrier  monoamine neurotransmitter metabolism,  we generated conditional endothelial-­specific knockouts of Ddc, MaoA and MaoB and examined the requirement  of these genes in behavior and the brain levels of dopamine and serotonin. Our preliminary studies suggest that  blood-­brain barrier monoamine metabolism regulates the levels of monoamines in a behavior context-­dependent  manner. We will use the conditional endothelial-­specific knockout mouse models to examine how the blood-­brain  barrier  regulates  behavior  responses  to  sensory  stimuli  and  determine  the  mechanisms  by  which  blood-­brain  barrier  monoamine  metabolism  regulates  monoamine  neurotransmitter  levels  and  behavior.  Lastly,  we  will  examine  if  brain  monoamine  signaling  is  altered  in  endothelial-­specific  knockouts  of  blood-­brain  barrier  monoamine metabolic genes.
术语血脑屏障统称统一描述了中枢神经系统(CNS)脉管系统的特性 严格调节血液和神经组织之间离子,分子和细胞的运动。这些 特性保护中枢神经系统免受毒素,病原体和中枢神经系统免疫监测,并提供神经组织 适当功能的必要营养素。中枢神经系统会议的血管内皮细胞许多 血脑屏障的特性,它们形成细胞细胞和跨细胞屏障,并具有独特的 运输潜流毒素和递送营养的特性。观察到血脑屏障功能障碍 在各种神经系统疾病中,包括癫痫,多发性硬化症,中风,帕金森氏病和 阿尔茨海默氏病。这项研究的目的是确定允许血脑屏障的新基因 调节中枢神经系统的健康和功能。我们确定了高度富集CNS内皮细胞的几个基因 与单胺神经递质,多巴胺和5-羟色胺的合成和降解有关。 多巴胺和5-羟色胺是神经调节剂,因为它们潜在神经元的发射速率。外面 突触它们充当传统的细胞外信号分子和恐怖仪。神经回路合并 多巴胺和5-羟色胺参与学习,奖励,运动和情绪,而功能障碍 在包括帕金森氏病,包括帕金森氏病的许多神经系统疾病中观察到单胺能系统 阿尔茨海默氏病,神经性疼痛和神经精神疾病。多巴胺和5-羟色胺的代谢 脑内皮细胞可能参与这些单胺调节的许多过程和行为 神经递质。为了确定血脑屏障单胺神经递质代谢的功能, 我们生成了DDC,MAOA和MAOB的有条件内皮特异性敲除,并检查了要求 这些基因的行为以及多巴胺和5-羟色胺的大脑水平。我们的初步研究表明 血脑屏障单胺代谢调节行为依赖性的单胺水平 方式。我们将使用条件内皮特异性的敲除鼠标模型来检查血脑 障碍调节对感觉刺激的行为反应,并确定血脑的机制 屏障单胺代谢调节单胺神经递质的水平和行为。最后,我们会的 检查血脑屏障的内皮特异性敲除中脑单胺信号传导是否改变 单胺代谢基因。

项目成果

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  • 资助金额:
    $ 39.5万
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