A Redox-active PARP Inhibitor for Lung Transplantation

用于肺移植的氧化还原活性 PARP 抑制剂

基本信息

  • 批准号:
    8391286
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 39.07万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2012-09-01 至 2014-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Lung ischemia-reperfusion injury (IRI) is an acute lung injury that contributes to morbidity and mortality following lung transplantation (LTX). IRI i mediated in part by the synthesis of oxidative and nitrosative species that in turn induce DNA single strand breakage and triggering of the nuclear DNA repair enzyme, poly(ADP-ribose) polymerase-1 (PARP-1). Hyperactivation of PARP-1 results in the consumption of its substrate NAD, which in turn exhausts intracellular energetics, leading to ATP depletion and tissue necrosis. PARP-1 activation also induces a widespread expression of pro-inflammatory genes that contribute to vascular permeability, lung edema, neutrophil infiltration, pulmonary shunt, and respiratory failure. In models of IRI injury, genetic deletion or pharmacologic inhibition of PARP-1 potently reduces lung damage, but the extent of protection is subtotal. We propose a more thorough abrogation of IRI-induced tissue damage via the deployment of a bifunctional PARP-1 inhibitor, R-503, formed from the covalent linkage of 2 moieties, each with demonstrated tissue protection: 1) a PARP-1 inhibitor moiety, and 2) a thiol-rich dihydrolipoyl ("DHL") domain that acts as a broad-spectrum redox degradation catalyst. Aim #1: Establish the superiority of the bifunctional PARP-1 inhibitor, R-503, relative to its component domains, in a rat model of warm-ischemic lung IRI. Rat lungs are rendered ischemic in situ for 60 min and reperfused for 4 h. Prior to ischemia, rats are treated with IV R-503, DHL, the monofunctional PARP-1 inhibitor INO-1001, or a combination of DHL and INO-1001. Tissue damage is assessed by histology, levels of PMN infiltration, lipid peroxidation, NF-?B, protein nitrosation, PARP-1 activation, apoptosis, and oxygenation (PaO2). Inflammation is assessed by examining BAL markers of inflammation (protein, PMNs, TNF-¿, and MIP-1¿). Aim #2: Establish the efficacy of R-503 in a syngeneic rat model of orthotopic LTX. Using a translational model of LTX, donor rats are treated IV with R-503 or vehicle 10 min before lung removal. After flushing with cold Perfadex", spiked with R-503 (30 ¿M) or vehicle, donor lungs are stored cold for 12 h before left LTX. Right donor lungs are processed for immunohistochemical analysis of PARP-1 activation. Immediately following LTX with left donor lungs, recipients will receive R-503 or vehicle. The dose of R-503 will be guided by the optimal level elucidated in Aim #1. Recipient rats will be evaluated at 3 different reperfusion times (1, 3, 6 h) for wet/dry weight ratio, graft oxygenation, pulmonary vascular resistance, dynamic compliance, and lung F2¿-isoprostane, histology, and immunohistochemistry for 3-nitrotyrosine and poly(ADP-ribose). Specific analyses will be carried out at 3 time points: at 1 h post reperfusion for I?B¿, phosphorylation of MAP kinases, nuclear p50; at 3 h post reperfusion for RT-PCR to quantify lung mRNA concentrations of TNF-¿, MIP-1¿, and Bcl-2; and at 6 h post reperfusion for determination of BALF cellularity, protein concentration, TNF-¿, MIP-1¿, IL6, and IL1-¿. PUBLIC HEALTH RELEVANCE: Ischemia-reperfusion injury is a major medical complication following lung transplantation and contributes to the high mortality in this population. At present there are no approved prophylactic measures. We are developing a novel drug that targets the basic mechanisms of this condition and will test this agent in two clinically-relevant animal models.
描述(由申请人提供):肺缺血再灌注损伤(IRI)是一种急性肺损伤,导致肺移植(LTX)后的发病率和死亡率,部分由氧化和亚硝化物质的合成介导,而氧化和亚硝化物质的合成又反过来诱导。 DNA 单链断裂并触发核 DNA 修复酶、聚(ADP-核糖)聚合酶-1 (PARP-1) 的过度激活。 PARP-1 导致其底物 NAD 的消耗,进而耗尽细胞内能量,导致 ATP 耗竭和组织坏死。 PARP-1 激活还会诱导促炎基因的广泛表达,从而导致血管通透性、肺水肿、在 IRI 损伤模型中,PARP-1 的基因缺失或药物抑制会导致中性粒细胞浸润、肺分流和呼吸衰竭,但保护程度较低。我们建议通过部署双功能 PARP-1 抑制剂 R-503 更彻底地消除 IRI 引起的组织损伤,R-503 由 2 个部分共价连接而成,每个部分都具有组织保护作用:1) PARP-1抑制剂部分,以及 2) 富含硫醇的二氢硫辛酰 (“DHL”) 结构域,充当广谱氧化还原降解催化剂。 目标 1:确立该结构的优越性。双功能 PARP-1 抑制剂 R-503,在热缺血性肺 IRI 大鼠模型中,使大鼠肺原位缺血 60 分钟,然后再灌注 4 小时。使用 IV R-503、DHL、单功能 PARP-1 抑制剂 INO-1001 或 DHL 和 INO-1001 的组合来评估组织损伤。组织学、PMN 浸润水平、脂质过氧化、NF-κB、蛋白质亚硝化、PARP-1 激活、细胞凋亡和氧合 (PaO2) 通过检查 BAL 炎症标志物(蛋白质、PMN、TNF-¿)来评估炎症。 ,和MIP-1¿目标#2:建立 R-503 在原位 LTX 大鼠模型中的功效,使用 LTX 转化模型,在肺切除后 10 分钟用 R-503 或载体进行静脉注射。 Perfadex”,掺有 R-503 (30 µM) 或媒介物,供体肺在左 LTX 之前冷藏 12 小时。右供体肺经过处理对左供体肺进行 LTX 后立即进行 PARP-1 激活的免疫组织化学分析。R-503 的剂量将根据目标 #1 中阐明的最佳水平进行评估。湿/干重比、移植物的 3 种不同再灌注时间(1、3、6 小时) 氧合、肺血管阻力、动态顺应性和肺 F2¿ - 3-硝基酪氨酸和聚(ADP-核糖)的异前列腺素、组织学和免疫组织化学将在 3 个时间点进行具体分析:再灌注后 1 小时进行 I?B¿ , 磷酸化 MAP 激酶、核 p50;再灌注 3 小时后进行 RT-PCR,以定量 TNF-¿ ,MIP-1??和 Bcl-2;并在再灌注后 6 小时测定 BALF 细胞结构、蛋白质浓度、TNF-¿ ,MIP-1?? 、IL6 和 IL1-¿ 。 公共卫生相关性:缺血再灌注损伤是肺移植后的主要并发症,导致该人群的高死亡率。目前,我们正在开发一种针对这种情况的基本机制的新药物。将在两种临床相关的动物模型中测试该药物。

项目成果

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