Astrocyte-specific TLR4 signaling and Blood Brain Barrier permeability following acute focal cerebral ischemia

急性局灶性脑缺血后星形胶质细胞特异性 TLR4 信号传导和血脑屏障通透性

基本信息

  • 批准号:
    10572987
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 23.95万
  • 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:
    2023-03-01 至 2028-02-29
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY/ABSTRACT Currently approved stroke therapies include underutilized, time-limited, systemic thrombolysis and mechanical recanalization options. Therefore, there is a need for more affordable and flexible approaches to treatment that can be disseminated widely. One approach includes targeting robustly expressed innate pathways such as the Toll-like Receptor (TLR) signaling pathways activated after focal cerebral ischemia. There is a lack of knowledge regarding the timing and cellular specificity of downstream pathways activated by pathways such as TLR4 in astrocytes and other components of the neurovascular unit. In this proposal, we will determine the key downstream targets in astrocyte TLR4 signaling and the effect of astrocyte-specific TLR4 signaling on blood brain barrier permeability (BBB) and neurobehavioral outcomes following acute focal cerebral ischemia. We will use a clinically relevant, endogenous danger associated molecular pattern (DAMP), HMGB1, a known TLR4 ligand to determine the key downstream targets in astrocyte TLR4 signaling. We will also use in vitro models of ischemia, such as Oxygen Glucose Deprivation (OGD), to determine the TLR4-dependent downstream pathways activated by other DAMPs in astrocytes. Characterization of the downstream effectors of astrocyte TLR4 signaling has important implications for decreasing BBB permeability and secondary brain damage and improving outcomes after stroke. The overall hypothesis of this proposal is that stroke-induced, astrocyte-specific TLR4 signaling induces BBB disruption in the acute phase of stroke, and that inhibiting ischemia-relevant DAMP-TLR4 signaling in astrocytes will decrease BBB permeability following acute focal cerebral ischemia and improve behavioral outcomes. This central hypothesis will be tested in the following aims: Aim 1: We will determine the signaling pathways active in TLR4-reactive and TLR4 non-reactive penumbral astrocytes using a model of middle cerebral artery occlusion (MCAO) and transcriptomics following acute cerebral ischemia Aim 2) Using HMGB1 stimulation of cultured astrocytes and an in vitro model of cerebral ischemia, OGD, we will identify downstream targets of TLR4 signaling in astrocytes via Western blot and phosphoproteomics. Aim 3: Using mice with inducible, astrocyte-specific deletion of TLR4, we will determine the effect of astrocyte-specific TLR4 deletion on BBB permeability and neurobehavioral outcomes following MCAO. At the end of these studies, we will have a better understanding of the molecular mechanisms that underlie TLR4 signaling in astrocytes. Results from these studies will lay the foundation for the development of novel therapeutics that can decrease brain damage after stroke.
项目概要/摘要 目前批准的中风疗法包括未充分利用的、有时间限制的、全身溶栓和机械疗法 再通选项。因此,需要更实惠、更灵活的治疗方法 可以广泛传播。一种方法包括针对稳健表达的先天途径,例如 局灶性脑缺血后 Toll 样受体 (TLR) 信号通路激活。缺乏 有关由以下途径激活的下游途径的时间和细胞特异性的知识 星形胶质细胞和神经血管单元其他成分中的 TLR4。在本提案中,我们将确定关键 星形胶质细胞 TLR4 信号传导的下游靶点以及星形胶质细胞特异性 TLR4 信号传导对血液的影响 急性局灶性脑缺血后的脑屏障通透性(BBB)和神经行为结果。我们 将使用临床相关的内源性危险相关分子模式 (DAMP) HMGB1,这是一种已知的 TLR4 配体确定星形胶质细胞 TLR4 信号传导的关键下游靶标。我们还将在体外使用 缺血模型,例如氧糖剥夺 (OGD),以确定 TLR4 依赖性 星形胶质细胞中其他 DAMP 激活的下游通路。下游效应器的表征 星形胶质细胞 TLR4 信号传导对降低 BBB 通透性和次级大脑具有重要意义 损害和改善中风后的结果。该提案的总体假设是中风引起的, 星形胶质细胞特异性 TLR4 信号传导在中风急性期诱导 BBB 破坏,并抑制 星形胶质细胞中与缺血相关的 DAMP-TLR4 信号传导将降低急性局灶性血脑屏障通透性 脑缺血并改善行为结果。这个中心假设将在下面进行检验 目标: 目标 1:我们将确定 TLR4 反应性和 TLR4 非反应性中活跃的信号传导途径 使用大脑中动脉闭塞(MCAO)模型和转录组学研究半暗星形胶质细胞 急性脑缺血目标 2) 使用 HMGB1 刺激培养的星形胶质细胞和体外模型 脑缺血、OGD,我们将通过Western blot鉴定星形胶质细胞中TLR4信号传导的下游靶点 和磷酸蛋白质组学。目标 3:使用可诱导的、星形胶质细胞特异性缺失 TLR4 的小鼠,我们将 确定星形胶质细胞特异性 TLR4 缺失对 BBB 通透性和神经行为结果的影响 继MCAO之后。在这些研究结束时,我们将对分子机制有更好的了解 是星形胶质细胞中 TLR4 信号传导的基础。这些研究的结果将为 开发可以减少中风后脑损伤的新疗法。

项目成果

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