Using NAD+ precursor for treatment of global cerebral ischemia
利用NAD前体治疗全脑缺血
基本信息
- 批准号:10622615
- 负责人:
- 金额:$ 38.63万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-07-01 至 2026-05-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:Acute Brain InjuriesAffectAnimal ModelAnimalsBalanBioenergeticsBrainBrain InjuriesCatabolismCell DeathCell Death ProcessCerebral IschemiaClinicalCognitiveComplexConsumptionDataDeacetylaseDeacetylationDeath RateDoseEmotionalEnzymesEstrous CycleFailureFemaleGenerationsGlutamate-ammonia-ligase adenylyltransferaseGoalsGrantHeart ArrestHistologicImpairmentInjuryIschemiaIschemic Brain InjuryMetabolismMitochondriaMitochondrial ProteinsMusMyocardial InfarctionNerve DegenerationNeurologicNeurological outcomeNeuronsNicotinamide MononucleotidePathologicPathway interactionsPilot ProjectsPoly Adenosine Diphosphate RibosePost-Translational Protein ProcessingProcessProductionProsencephalonProtein AcetylationProteinsProtocols documentationPublishingReactionRecoveryRegulationResearchRoleSIRT1 geneSirtuinsStrokeSurvivorsTestingTherapeuticTimeTransgenic AnimalsTreatment EfficacyTreatment ProtocolsWorkagedaging populationbrain cellcell typeclinical applicationcofactorcognitive testingeffective therapyeffectiveness evaluationefficacy evaluationimprovedinhibitorinsightknockout animalmaleneuron lossneuroprotectionpre-clinical researchpreservationprotective effectprotein expressionpsychologicstroke outcomestroke victimstherapy developmenttooltreatment strategy
项目摘要
Summary:
Ischemic brain damage due to cardiac arrest or stroke is one of the most complex pathophysiologic
processes. To successfully treat ischemic brain injury, one need to target several cellular pathways and
cell-type within the brain.
NAD+ is an essential cofactor involved in multiple bioenergetic reactions and its degradation
after ischemia leads to pathologic cellular metabolism and inhibition of energy production. The majority
of cellular NAD+ is re-synthetized via the salvage pathway, where nicotinamide mononucleotide (NMN)
is converted to NAD+. Our recent studies demonstrated that administration of NMN dramatically
ameliorates ischemic brain injury following transient global cerebral ischemia. Furthermore, NMN
treatment inhibited post-ischemic NAD+ catabolism, reduced poly-ADP-ribose generation, and reversed
the excessive mitochondrial fragmentation. Finally, the ischemia-induced changes in mitochondrial
protein acetylation were inhibited in NMN injected animals. Overall goal of this proposed project is to
develop the most effective treatment strategy utilizing NMN that will dramatically reduce ischemic brain
damage and characterize the mechanism of its neuroprotection. We hypothesize that NMN
administration after ischemia will significantly inhibit neurodegeneration due to its multi-targeted effect
and ability to improve mitochondrial functions and cellular bioenergetics.
Specific Aim 1 is focused on the NMN-induced protein acetylation mechanisms that modulate
mitochondrial dynamics and function. The role of Sirt1 and Sirt3 dependent deacetylation in
mitochondrial fusion and fission will be determined using our transgenic animal models that
concomitantly express mitochondria targeted eYFP and Sirt1 or Sirt3. Additionally, SIRT1, and SIRT3
knockout animals will be used as tools for inhibition of deacetylase activity. In specific Aim 2, we will
perform time-dependent studies of NMN administration following global cerebral ischemia in mice. We
will use unbiased stereological quantification of neuronal cell death, and multiple cognitive tests will be
performed to assess the efficacy of treatment. The recovery periods will vary from 7 days up to 6
months after ischemic insult. In specific Aim 3, we will determine the neuroprotective effect of the NMN
treatment by using the most neuroprotective protocol determined in Aim 2 on female and aged animals.
The significance of this work is that it proposes to identify NMN as a protective compound that
will significantly impact the clinical application of NAD+ precursors as therapeutic compounds for acute
brain injury and potentially reveal new targets for neuroprotection.
概括:
心脏骤停或中风引起的缺血性脑损伤是最复杂的病理生理学之一
流程。为了成功治疗缺血性脑损伤,需要针对多种细胞途径和
大脑内的细胞类型。
NAD+ 是参与多种生物能反应及其降解的重要辅助因子
缺血后会导致病理性细胞代谢和能量产生的抑制。大多数
细胞 NAD+ 通过挽救途径重新合成,其中烟酰胺单核苷酸 (NMN)
转化为 NAD+。我们最近的研究表明,NMN 的施用显着
改善短暂性全脑缺血后的缺血性脑损伤。此外,NMN
治疗抑制缺血后 NAD+ 分解代谢,减少聚 ADP 核糖生成,并逆转
线粒体过度破碎。最后,缺血引起的线粒体变化
注射 NMN 的动物中蛋白质乙酰化受到抑制。该拟议项目的总体目标是
利用 NMN 开发最有效的治疗策略,将显着减少脑缺血
损伤并表征其神经保护机制。我们假设 NMN
由于其多靶点作用,缺血后给药将显着抑制神经退行性变
以及改善线粒体功能和细胞生物能学的能力。
具体目标 1 重点关注 NMN 诱导的调节蛋白质乙酰化机制
线粒体动力学和功能。 Sirt1 和 Sirt3 依赖性脱乙酰化在
线粒体融合和裂变将使用我们的转基因动物模型来确定
同时表达靶向 eYFP 和 Sirt1 或 Sirt3 的线粒体。此外,SIRT1 和 SIRT3
基因敲除动物将被用作抑制脱乙酰酶活性的工具。在具体目标 2 中,我们将
对小鼠全脑缺血后 NMN 给药进行时间依赖性研究。我们
将使用神经元细胞死亡的无偏立体学量化,并且将进行多项认知测试
进行以评估治疗效果。恢复期从 7 天到 6 天不等
缺血性损伤后几个月。在具体目标 3 中,我们将确定 NMN 的神经保护作用
使用目标 2 中确定的最具神经保护性的方案对雌性和老年动物进行治疗。
这项工作的意义在于,它提出将 NMN 确定为一种保护性化合物,
将显着影响 NAD+ 前体作为急性治疗化合物的临床应用
脑损伤并可能揭示神经保护的新目标。
项目成果
期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Melatonin and andrographolide synergize to inhibit the colospheroid phenotype by targeting Wnt/beta-catenin signaling.
- DOI:10.1111/jpi.12808
- 发表时间:2022-08
- 期刊:
- 影响因子:10.3
- 作者:
- 通讯作者:
Acetylation in Mitochondria Dynamics and Neurodegeneration.
- DOI:10.3390/cells10113031
- 发表时间:2021-11-05
- 期刊:
- 影响因子:6
- 作者:Waddell J;Banerjee A;Kristian T
- 通讯作者:Kristian T
Brain ethanol metabolism and mitochondria.
脑乙醇代谢和线粒体。
- DOI:
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Waddell,Jaylyn;McKenna,MaryC;Kristian,Tibor
- 通讯作者:Kristian,Tibor
Perturbed Brain Glucose Metabolism Caused by Absent SIRT3 Activity.
- DOI:10.3390/cells10092348
- 发表时间:2021-09-08
- 期刊:
- 影响因子:6
- 作者:Kristian T;Karimi AJ;Fearnow A;Waddell J;McKenna MC
- 通讯作者:McKenna MC
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