Mechanisms of Seizure Resistance in a Mouse Genetic Model with Altered Metabolism

代谢改变的小鼠遗传模型中的癫痫发作抵抗机制

基本信息

  • 批准号:
    10733666
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 42.38万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-03-01 至 2027-07-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY / ABSTRACT Drug-resistant epilepsy is seriously debilitating and very common, affecting about one-third of the 1-2% of people who experience epilepsy during their lifetime. One of the most effective treatments for drug-resistant epilepsy is dietary therapy, in the form of a very-low-carbohydrate, ketogenic diet. Despite its effectiveness, this diet is not very widely used because of the stringency of the diet and the high commitment required of clinicians and other caregivers. It would be very valuable to understand the mechanism by which altered metabolism produces resistance to epileptic seizures, to “reverse-engineer” it, and to discover alternative pharmacologic ways of tapping into this potent and apparently unique anti-seizure mechanism. We have identified a mouse model that recapitulates the seizure resistance seen in ketogenic diet, but that involves a mutation in a single gene, Bad. The seizure resistance in this genetic model is due to alteration in brain cell metabolism, with less glucose utilization and better utilization of alternative fuels such as ketone bodies, similar to the metabolic changes on a ketogenic diet. We have also discovered a downstream mechanism that is altered both by Bad alteration and by ketogenic diet: a metabolically sensitive class of ion channels, the ATP- sensitive potassium channels (KATP channels), become more activated in response to metabolic changes. These channels are critical for seizure resistance of the Bad-altered mice, and we have also found that they are responsible for anti-seizure effects of BAD knockout in a brain slice model of seizure. Recent findings reveal that BAD knockout produces specific changes in core carbon metabolism – specifically in the pentose phosphate pathway (PPP) – and that direct manipulation of the PPP can recapitulate the cellular changes in KATP channel activity that underlie the metabolic seizure resistance in BAD knockout. We propose to test two complementary hypotheses of how altered PPP activity can signal to KATP channels, and distinguishing these hypotheses is important because they make opposite predictions for how antioxidants, alternative neuronal fuels, and oxidative signaling may alter the antiseizure effects both in BAD knockout and in dietary treatment. One hypothesis focuses on the reduced ability in BAD knockout for the neuronal PPP to produce NADPH, which is central to cellular antioxidant function; this could make native reactive oxygen signaling more effective. The second hypothesis is that it is not the reduced ability to produce the NADPH byproduct, but rather the reduced substrate flux through the PPP that alters downstream energy metabolism. We will also expand our in vivo studies, testing the ability of BAD and PPP manipulation to affect seizures in a chronic mouse model of epilepsy, Together these studies will reveal the mechanistic basis of metabolic seizure resistance, and will point toward new therapeutic avenues for drug-resistant epilepsy.
项目概要/摘要 耐药性癫痫会严重使人衰弱,而且很常见,影响 1-2% 人群中的约三分之一 一生中经历过癫痫的人,治疗耐药性癫痫最有效的方法之一是。 饮食疗法,以极低碳水化合物、生酮饮食的形式进行,尽管它有效,但这种饮食并不有效。 由于饮食的严格性以及对牧师和其他人的高度承诺的要求,因此被广泛使用 了解新陈代谢产生的机制将非常有价值。 对癫痫发作的抵抗力,对其进行“逆向工程”,并发现替代的药理学方法 利用这种有效且明显独特的抗癫痫机制。 我们已经确定了一种小鼠模型,可以概括生酮饮食中观察到的癫痫发作抵抗力,但是 涉及单个基因的突变,坏,这种遗传模型中的癫痫抵抗是由于基因的改变。 脑细胞新陈代谢,减少葡萄糖利用率,更好地利用酮体等替代燃料, 与生酮饮食的代谢变化类似,我们还发现了一种下游机制。 因不良改变和生酮饮食而改变:一类代谢敏感的离子通道,ATP- 敏感的钾通道(KATP 通道)因代谢变化而变得更加活跃。 这些通道对于 Bad 突变小鼠的癫痫抵抗能力至关重要,我们还发现它们 负责癫痫脑切片模型中 BAD 敲除的抗癫痫作用。 最近的研究结果表明,BAD 敲除会导致核心碳代谢发生特定变化 - 特别是 磷酸戊糖途径 (PPP) – 直接操纵 PPP 可以概括细胞 我们提出,KATP 通道活性的变化是 BAD 敲除中代谢性癫痫抵抗的基础。 测试两个互补的假设,即改变的 PPP 活性如何向 KATP 通道发出信号,并区分 这些假设很重要,因为它们对抗氧化剂、替代神经元如何发挥作用做出了相反的预测。 燃料和氧化信号可能会改变 BAD 敲除和饮食治疗中的抗癫痫作用。 一种假设侧重于 BAD 敲除后神经元 PPP 产生 NADPH 的能力降低,这 是细胞抗氧化功能的核心;这可以使天然活性氧信号传导更加有效。 第二个假设是,这并不是产生 NADPH 副产物的能力降低,而是产生 NADPH 副产物的能力降低。 通过改变下游能量代谢的 PPP 底物通量我们还将扩大我们的体内研究。 研究,测试 BAD 和 PPP 操作影响慢性癫痫小鼠模型癫痫发作的能力, 这些研究将共同​​揭示代谢性癫痫发作抵抗的机制基础,并将指向 耐药性癫痫的新治疗途径。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

GARY I YELLEN其他文献

GARY I YELLEN的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('GARY I YELLEN', 18)}}的其他基金

Mechanisms of seizure resistance in a mouse genetic model with altered metabolism
代谢改变的小鼠遗传模型的癫痫抵抗机制
  • 批准号:
    10057397
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
Mechanisms of seizure resistance in a mouse genetic model with altered metabolism
代谢改变的小鼠遗传模型的癫痫抵抗机制
  • 批准号:
    10307554
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
High-throughput optimization of genetically-encoded fluorescent biosensors
基因编码荧光生物传感器的高通量优化
  • 批准号:
    9362342
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
High-throughput optimization of genetically-encoded fluorescent biosensors
基因编码荧光生物传感器的高通量优化
  • 批准号:
    10631997
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
High-throughput optimization of genetically-encoded fluorescent biosensors
基因编码荧光生物传感器的高通量优化
  • 批准号:
    9751930
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
High-throughput optimization of genetically-encoded fluorescent biosensors
基因编码荧光生物传感器的高通量优化
  • 批准号:
    10364295
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
Single cell analysis of metabolism using genetically-encoded fluorescent sensors
使用基因编码荧光传感器进行代谢的单细胞分析
  • 批准号:
    8341600
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
Single cell analysis of metabolism using genetically-encoded fluorescent sensors
使用基因编码荧光传感器进行代谢的单细胞分析
  • 批准号:
    8703697
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
Single cell analysis of metabolism using genetically-encoded fluorescent sensors
使用基因编码荧光传感器进行代谢的单细胞分析
  • 批准号:
    9116838
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
Single cell analysis of metabolism using genetically-encoded fluorescent sensors
使用基因编码荧光传感器进行代谢的单细胞分析
  • 批准号:
    8543731
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:

相似国自然基金

SGO2/MAD2互作调控肝祖细胞的细胞周期再进入影响急性肝衰竭肝再生的机制研究
  • 批准号:
    82300697
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
蜗牛粘液糖胺聚糖影响中性粒细胞粘附和迁移在治疗急性呼吸窘迫综合征中的作用研究
  • 批准号:
    82360025
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
利多卡因通过Nav1.8通道调控白介素31表达影响特应性皮炎急性瘙痒的机制
  • 批准号:
    82373490
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
eIF2α/ATF3通路调控CPT1α影响线粒体稳态在急性肾损伤慢性化中的机制研究
  • 批准号:
    82300838
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
超急性期免疫表征影响脑卒中预后研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    10 万元
  • 项目类别:

相似海外基金

KATP Channels as Downstream targets of adenylyl cyclases during opioid tolerance and withdrawal
KATP 通道作为阿片类药物耐受和戒断期间腺苷酸环化酶的下游靶标
  • 批准号:
    10451672
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
KATP Channels as Downstream targets of adenylyl cyclases during opioid tolerance and withdrawal
KATP 通道作为阿片类药物耐受和戒断期间腺苷酸环化酶的下游靶标
  • 批准号:
    10317189
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
KATP Channels as Downstream targets of adenylyl cyclases during opioid tolerance and withdrawal
KATP 通道作为阿片类药物耐受和戒断期间腺苷酸环化酶的下游靶标
  • 批准号:
    10618258
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
Mechanisms of seizure resistance in a mouse genetic model with altered metabolism
代谢改变的小鼠遗传模型的癫痫抵抗机制
  • 批准号:
    10057397
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
Mechanisms of seizure resistance in a mouse genetic model with altered metabolism
代谢改变的小鼠遗传模型的癫痫抵抗机制
  • 批准号:
    10307554
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 42.38万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了